close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Красноярский государственный медицинский университет
имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра биологической химии с курсами медицинской,
фармацевтической и токсикологической химии
Основы биохимии
сборник ситуационных задач с эталонами ответов
для студентов, обучающихся по специальности
060301 – Фармация (заочная форма обучения)
Красноярск
2012
Основы биохимии : сб. ситуац. задач с эталонами ответов для
студентов, обучающихся по специальности 060301 – Фармация (заочная
форма обучения) / сост. Л. В. Труфанова, Л. Л. Петрова. – Красноярск : тип.
КрасГМУ, 2012. – 14 с.
Составители: к.б.н., доцент Л.В. Труфанова,
к.б.н., доцент Л.Л. Петрова.
Ситуационные задачи с эталонами ответов полностью соответствуют
требованиям Федерального государственного образовательного стандарта по
специальности 060301 – Фармация.
Рецензенты:
к.б.н., доцент кафедры фармакологии
с курсами клинической фармакологии
и фармацевтической технологии
и ПО КрасГМУ
и.о. зав. кафедрой фармакологии
с курсами клинической фармакологии
и фармацевтической технологии
и ПО КрасГМУ
Ю.А. Вставская
О.Ф. Веселова
Утверждено к печати ЦКМС (протокол № 4 от «20 декабря» 2012 г.)
КрасГМУ
2012
2
Содержание
1. Биополимеры
 Строение и свойства аминокислот, пептидов и белков………………...4
 Строение свойства углеводов ……………………………………………6
 Строение и свойства липидов ……………………………………………7
2. Введение в биохимию
Ферменты.
 Общие свойства ферментов. Регуляция активности ферментов
 Значение ферментов в медицине и фармации ………………………….8
3. Биологическое окисление.
 Этапы катаболизма. Цикл Кребса………………………………………..9
4. Ответы и решения …………………………………………………………..10
3
БИОПОЛИМЕРЫ
Строение и свойства аминокислот, пептидов и белков
1. Напишите реакции образования тетрапептида ала-лиз-арг-сер. В какой
области рН будет находиться изоэлектрическая точка?
2. Существуют тысячи разных белков. Все они построены из 20 одинаковых
мономеров (аминокислот). Чем отличаются друг от друга разные белки? Как
соединяются отдельные мономеры в белках? Все ли 20 мономеров
обязательно присутствуют в разных белках? Где в клетке записана
информация о различиях отдельных белков?
3. Гемоглобин содержит 0,34% железа. Высчитайте
относительную молекулярную массу гемоглобина
минимальную
4. Белок содержит 0,58% триптофана.
молекулярная масса этого белка?
относительная
Чему
равна
5. Белок содержит 0,8% цистеина. Вычислите минимальную относительную
молекулярную массу этого белка
6. Сравните растворимость приведённых ниже пар пептидов при указанных
условиях:
а) I – (Гли)20 или II – (Глу)20 при рН 7,0
б) I – (Лиз-Ала)3 или II – (Фен-Мет)3 при рН 7,0
7. Выберите из предложенных правильные утверждения:
а) Белки проявляют разнообразные химические свойства;
б) На свойства белков не влияют изменения рН и повышение температуры
среды;
в) Белки содержат свободные аминогруппы, принадлежащие радикалу
лизина, и свободные карбоксильные группы, принадлежащие радикалам
аспарагиновой и глутаминовой кислот;
г) Специфические свойства аминокислот обусловлены наличием
различных радикалов в них
8. Вспомните, какие воздействия могут вызвать денатурацию белков? На
какие связи в первую очередь действуют каждое из них?
Нуклеотиды, нуклеиновые кислоты
1. Выберите из предложенных молекул те, из которых можно построить
нуклеотид. Вспомните определение нуклеотида. Напишите его формулу,
обозначьте связи, соединяющие отдельные части нуклеотида.
4
2. Распад аденина в клетках печени приводит к образованию мочевой
кислоты. Накопление этого вещества служит причиной заболевания подагра.
Напишите реакции образования мочевой кислоты из аденина, учитывая, что
она является продуктом дезаминирования и окисления в положениях 2, 6 и 8
пуринового кольца. Нужно вспомнить правила нумерации в пурине и
расставить номера, прежде чем писать реакцию.
3. Фрагменты одной цепи ДНК имеют следующие последовательности
нуклеотидов: а) ГЦААТГГГЦТАТ; б) АЦТАГТГЦЦА; в) ГЦТЦАГГАТ.
Какую нуклеотидную последовательность имеют комплементарные
фрагменты второй цепочки той же молекулы?
4. В мРНК содержание аденина, цитозина, гуанина и урацила составляет 22,
27, 23 и 28% соответственно. Рассчитайте нуклеотидный состав участка
двухцепочечной ДНК, на котором был осуществлён синтез указанной мРНК.
5. Из двух видов бактерий выделили препараты ДНК. Одна из этих бактерий
была обнаружена в горячем (65ºС) термальном источнике. При определении
состава этих молекул ДНК нашли, что на аденин в них приходится 32% и
17% от общего нуклеотидного состава. Каково содержание тимина, гуанина и
цитозина в этих молекулах? Какая из молекул принадлежит бактерии из
термального источника?
6. Из приведённых ниже признаков выберите те, что характерны: I) для ДНК,
II) для РНК, III) для той и другой молекулы:
а) Две полностью комплементарные цепи
б) Полинуклеотидные цепи антипараллельны
в) Между комплементарными азотистыми
основаниями образуются водородные связи
г) Возникает комплементарность между
отдельными участками цепи
д) Отдельные нуклеотиды соединяются в цепь
5
с помощью фосфодиэфирной связи
е) Молекулы всегда локализованы в ядре клетки
ж) В основном молекулы находятся в цитозоле клеток
з) Молекулы обязательно содержат пентозу
Строение свойства углеводов
1. Какие из нижеследующих утверждений правильные?
а) При восстановлении альдозы и кетозы образуют многоатомные
спирты;
б) В растворе обычно циклические формы моносахаридов преобладают
над открытой цепной формой;
в)
Оптической
активностью
обладают
только
D-изомеры
моносахаридов;
г) Наиболее активными в химическом отношении будут спиртовые
гидроксилы моносахаридов
2. Моносахариды представляют собой:
а) бесцветные жидкости;
б) вещества плохо растворимые в воде;
в) кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде;
г) неполярные соединения.
3. Дисахаридный фрагмент гетерополисахарида гиалуроновая кислота состоит
из остатков глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, соединённых Огликозидной связью. Напишите реакции получения этих молекул.
4. Сколько восстанавливающих дисахаридов можно построить из остатков
двух различных гексоз в кольцевой пиранозной форме?
Вспомните, какие дисахариды называют восстанавливающими? Какая
связь является основной в дисахаридах?
5. Нарисуйте структуры трёх дисахаридов, используя остатки D-глюкозы и
D-галактозы.
6. Сколько невосстанавливающих дисахаридов можно построить: а) из двух
остатков D-глюкопиранозы; б) из остатков D-глюкопиранозы и Dманнопиранозы? Приведите по одной структуре такого дисахарида из каждой
группы.
7. Раньше гликоаминогликаны называли мукополисахаридами. Почему их
так называли? В чём отличие названия «гликозаминогликаны»?
6
Строение и свойства липидов
1. Сколько изомеров может иметь триацилглицерин, содержащий в своём
составе пальмитиновую, стеариновую и олеиновую кислоты? Учтите и
стереоизомеры
2. При рН 7,0 провели электрофорез смеси липидов, содержащей
кардиолипин,
фосфатидилглицерин,
фосфатидилэтаноламин,
фосфатидилсерин. Напишите формулы этих молекул и укажите направление
движения их при электрофорезе (к катоду, аноду, на старте)
3. В класс неомыляемых липидов среди прочих включают производные
полиненасыщенной жирной кислоты (арахидоновой), которые называют
«эйкозаноиды». Эйкозаноиды обладают очень мощным регулирующим
действием на процессы тромбообразования. Часто при атеросклерозе и
угрозе образования тромба назначают профилактические дозы аспирина. Как
влияет аспирин на процесс синтеза эйкозаноидов из арахидоновой кислоты?
Какие эйкозаноиды и как влияют на свёртывание крови?
4. У некоторых людей после приёма аспирина развивается приступ астмы. В
решении предыдущей задачи сказано, что аспирин регулирует синтез
эйкозаноидов. Найдите схему синтеза этих молекул и укажите места
действия аспирина. Какие эйкозаноиды будут образовываться в большем
количестве и как они участвуют в развитии приступа астмы?
5. К какому классу липидов относятся желчные кислоты? Назовите углеводород,
лежащий в основе строения. Укажите функциональные группы, физикохимические свойства и роль в организме.
6. Рассчитайте молярное соотношение между липидом и белком в мембране,
содержащей 40% липида и 60% белка по весу. Считайте, что средняя
молекулярная масса липидов равна 800, а белка – 50000.
7.
Напишите
строение
фосфатидилэтаноламина,
включающего
пальмитиновую и линолевую кислоты. Обозначьте полярную и неполярную
части молекул. Способно ли данное соединение подвергаться перекисному
окислению?
8. При патогенном воздействии ионизирующего излучения происходит
повреждение клеточных мембран. Объясните химическую основу такого
повреждения, взяв в качестве примера молекулу фосфатидилэтаноламина
мембраны. В его составе остатки пальмитиновой и олеиновой кислот.
9. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) может приводить к нарушению
основных функций биологических мембран. Одним из проявлений ПОЛ
7
мембран является нарушение липид-белковых взаимодействий. Как это
отразится на функциях белков мембран? Для ответа на этот вопрос:
а) объясните, какие компоненты молекул липидов подвергаются этой
модификации;
б) укажите, какие процессы, протекающие в клетке, могут быть
источниками активных радикалов, инициирующих ПОЛ;
Ферменты
Общие свойства ферментов. Регуляция активности ферментов
Значение ферментов в медицине и фармации
1. Ферменты дегидрогеназы катализируют реакции переноса водорода от
субстрата на кофактор, которым могут быть либо ФАД, либо НАД. Найдите
формулы этих кофакторов и выделите в них те участки, которые
подвергаются
переменному
окислению-восстановлению.
Напишите
окисленную и восстановленную формы молекулы ФАД
2. Выберите правильное утверждение:
а) большинство ферментов максимально активно при рН близком к
нейтральному;
б) все ферменты наиболее активны при рН равном 7;
в) все пептидазы наиболее активны при рН 1,5-2;
г) все липазы максимально активны при рН 8-9
3. Какому классу ферментов соответствует следующее определение?
«Это класс ферментов, катализирующих расщепление связей при помощи
молекул воды в сложных молекулах»
4. Можно ли применять ферменты вне живого организма? Если да, то
приведите примеры
5. Назовите разделы медицинской энзимологии. Какие ферменты можно
использовать при лечении вирусных патологий? Определение активности
каких ферментов используют в клинической диагностики?
6. Для лечения двигательных нарушений после травм, параличей,
полимиелита используют препарат калимин, структурно похожий на
ацетилхолин.
Какую функцию выполняет ацетилхолин в нервной деятельности? Какой
фермент участвует в обмене ацетилхолина? Как повлияет применение
каломина на уровень ацетилхолина в синапсах? Как называют соединения с
анлогичным каломину действием?
8
7. При панкреатитах для снижения болевого синдрома и используют
препараты трасилол или гордокс. Это полипептиды, которые являются
структурными аналогами субстратов трипсина. Какие ферменты попадают в
кровяное русло при панкреатите? Почему эта болезнь сопровождается
болями и падением кровяного давления? На чём основано терапевтическое
действие указанных препаратов?
8. Фермент поджелудочной железы трипсин способен разрывать пептидные
связи белков. Почему обработка трипсином приводит к инактивации самых
разных ферментов?
9. Сравните специфичность действия двух групп пептидаз –
пищеварительного тракта и системы свёртывания крови. У какой группы
ферментов, по вашему мнению, специфичность будет выше?
10. Почему не рекомендуется применять препараты ингибиторы пептидаз,
если у человека снижена свёртываемость крови?
11. О чем может свидетельствовать резкое повышение в крови активности
фермента аспартат-аминотрансферазы, если известно, что он локализован
преимущественно в клетках сердца?
Биологическое окисление
Этапы катаболизма. Цикл Кребса
1. Выберите правильные утверждения:
а) любая реакция биологического окисления сопряжена с окислительным
фосфорилированием;
б) реакции окислительного фосфорилирования обеспечивают образование
основных количеств молекул АТФ аэробных клеток;
в) универсальным донором атомов водорода для дыхательной цепи
митохондрий является восстановленный ФАД.
2. В аэробных условиях окисление 1 моль пирувата до ацетил-КоА
сопровождается освобождение 259,56 кДж свободной энергии. Если эта
реакция будет сопряжена с реакциями цепи дыхательных переносчиков, то
свободной энергии высвобождается 165,06 кДж. Какой процент свободной
энергии аккумулируется в синтезируемых молекулах АТФ?
3. Назовите все ферменты цикла Кребса, в состав которых входят витамины.
Какие это витамины, и какие активные формы они образуют?
9
4. Выберите ферменты цикла Кребса, активность которых увеличится при
повышении в митохондриях концентрации НАД. Напишите эти реакции и
объясните, как они регулируются.
5. Сколько молекул АТФ синтезируется при окислении одной молекулы
пирувата до 2-оксоглутарата? Одной молекулы изоцитрата до сукцината?
Одной молекулы сукцината до оксалоацетата? (При условии, что
дегидрогеназные реакции сопряжены с дыхательной цепью).
6. Подберите для каждого пронумерованного фермента дыхательной цепи
соответствующий кофермент, обозначенный буквами:
1. НАДН-дегидрогеназа
А. ФАД
2. QН2 - дегидрогенза
Б. гем
3. Цитохромоксидаза
В. ФМН
4. Малатдегидрогеназа
Г. гем, Сu2+
5. Сукцинатдегидрогеназа
Д. НАД+
Е. НАДФ+
7. Какой будет энергообеспеченность клетки при:
а) нарушении кровообращения;
б) гиповитаминозе РР, В1, В2;
в) нарушении целостности митохондриальной мембраны;
8. Подберите к пронумерованным метаболическим путям соответствующий
буквенный ответ:
1). Расщепление аминокислот до пирувата
А. Специфический путь
2). Превращение глицерина в пируват
В. Неспецифический путь
3). Расщепление аминокислот до ацетил-КоА
С. Общий путь
4). Распад жирных кислот до ацетил-КоА
5). Превращение пирувата в ацетил-КоА
6). Распад ацетил-КоА до СО2 и Н2О.
Ответы и решения
Биополимеры
Строение и свойства аминокислот, пептидов и белков
1. Выбрать формулы аминокислот и написать образование пептидной связи
между ними, начиная с карбоксильной группы аланина. Изоэлектрическая точка
пептида в области рН > 7,0
2. Белки различаются друг от друга составом и последовательностью
аминокислот в полипептидной цепи, соединены аминокислоты пептидной
10
связью, не обязательно все 20 аминокислот, информация – в структуре
молекул
3. Составив процентное отношение железа и молекулы гемоглобина,
получим его массу 16500.ы ДНК.
4. По процентному соотношению масса белка равна 35172
5. Масса белка равна 15125
6. Растворимость пептидов зависит от их заряда, чем больше заряд, тем
лучше растворяется пептид. Нужно сравнить заряды приведённых пептидов
при данном значении рН. В варианте а) I<II; в варианте б) I>II
7. а, в, г
8. Денатурировать белки можно высокой температурой, сильнокислым и
сильнощелочным значениями рН, раствором мочевины, гуанидина,
длительным действием спирта и др. В первую очередь разрушаются слабые
связи – водородные, ионные.
Нуклеотиды, нуклеиновые кислоты
1. Для изображения нуклеотида подходят молекулы 3, 4, 7.
2. Нумерацию атомов в пуриновом кольце можно посмотреть в предыдущей
задаче. На первой стадии реакции происходит дезаминирование по 6положунию кольца с одновременным окислением, затем окисляются атомы 2
и 8.
3. По правилам комплементарности соответствующие цепочки будут: а)
ЦГТТАЦЦЦГАТА; б) ТГАТЦАЦГГТ; в) ЦГАГТЦЦТА
4. В соответствие с правилами комплементарности содержание аденина
равно содержанию урацила (28%), цитозина равно содержанию гуанина
(23%), гунина – цитозину (27%), тимина – аденину (22%)
5. 1-ый образец: Г – 18%; Т – 32%; Ц – 18%;
2-ой образец: Г – 33%; Т – 17%; Ц – 33%;
2-ой образец принадлежит бактерии из термального источника
6. I – а, б, в, д, е; II – г, ж, з; III – д
Строение и свойства углеводов
1. Правильные утверждения а и б
2. Правильный ответ в
3. Окисление глюкозы:
Образование N-ацетил-D-глюкозамина:
11
4. Основная связь – О-гликозидная, которая образуется за счёт
взаимодействия гликозидного и спиртового (или двух гликозидных)
гидроксила. В восстанавливающих дисахаридах один из гликозидных
гидроксилов свободен, поэтому может перейти к альдегидной форме и легко
окисляется. Из двух гексоз можно построить 4 восстанавливающих
дисахарида (со связями 1-6, 1-4, 1-3 и 1-3).
5. Можно изобразить дисахариды со связями 1,4-; 1,3- и 1,6-О-гликозидными
6. В обоих случаях – по одному дисахариду
7. Гликоаминогликаны обнаруживаются в слизистых секретах (мукоза) и
придают этим секретам вязкие, смазочные свойства. Эти свойства
обусловлены тем, что гликозаминогликаны могут связывать большие
количества воды, в результате чего межклеточное вещество приобретает
желеобразный характер.
Строение и свойства липидов
1. 6 изомеров
2. а) А; б) А; в) С; г) А
3. Аспирин тормозит синтез тромбоксанов, простациклинов и
простагландинов. Тромбоксаны стимулируют тромбообразование, а
простациклины – тормозят
4. Аспирин является ингибитором фермента циклооксигеназы. Больше будет
синтезироваться лейкотриенов. Лейкотриены стимулируют расширение
сосудов и вызывают сокращение бронхов, это и может провоцировать
приступ астмы
5. Желчные кислоты относятся к неомыляемым липидам, к стероидам. В
основе желчных кислот лежит конденсированное кольцо стерана.
Функциональные группы: гидроксильная и карбоксильная. Желчные кислоты
являются поверхностно-активными веществами, активируют поджелудочную
липазу, необходимы для всасывания в кишечнике нерастворимых в воде
веществ.
6. 41,7
7. Так как линолевая кислота содержит двойную связь, то она может
окисляться
8. Олеиновая кислота содержит двойные связи, которые легко окисляются.
Ионизирующее излучение сопровождается образованием свободных
окислительных радикалов, и в результате нарушается структура фосфолипида,
что и приводит к повреждению мембраны.
12
9. ПОЛ подвергаются полиненасыщенные жирные кислоты в составе
фосфолипидов. Источником активных радикалов является дыхательная цепь
митохондрий.
Ферменты
Общие свойства ферментов. Регуляция активности ферментов.
Значение ферментов в медицине и фармации
1. В молекуле НАД при реакции дегдрирования меняется кольцо
никотинамида, утрачивая ароматичность, а в молекуле ФАД – фрагмент
N=C–C=N в изоаллоксозиновом кольце.
2. Правильное утверждение а)
3. Класс гидролаз
4. Вне живого организма применяют ферменты в хлебопекарной
промышленности (ферменты дрожжей), в пивоварении (в получении солода
из крахмала)
5. Энзимопатологии, энзимотерапия и энзимодиагностика. Для лечения
вирусных патологий, например коньюктивита, можно использовать фермент
лизоцим, который разрушает клетку вируса. В клинических лабораториях
определяют ферменты аминотрансферазы, щелочную фосфатазу и другие.
6. Ацетилхолин – проводник нервного возбуждения в синапсе, вызывает
сокращение мышц. В обмене ацетилхолина участвует фермент
ацетилхолинэстераза, который разрушает его и прекращает его действие.
Каломин является конкурентым ингибитором ацетилхолинэстеразы, поэтому
его применение увеличивает уровень ацетилхолина в синапсе и стимулирует
двигательную активность
7. При панкреатите в кровь попадают пептидазы поджелудочной железы.
Трипсин начинает расщеплять пептиды кининовой системы крови, которые
регулирую давление, и являются медиаторами боли. Трасилол и гордокс –
это конкурентные ингибиторы трипсина и их действие блокирует
образование активных кининов.
Биологическое окисление
Этапы катаболизма. Цикл Кребса
1. Правильно утверждение б)
2. Для синтеза АТФ в дыхательной цепи расходуется 36,41% освобождаемой
при окислении пирувата энергии
3.
Витамины
входят
в
состав
изоцитратдегидрогеназы,
2оксоглутаратдегидрогеназы, сукцинилтиокиназы, сукцинатдегидрогеназы и
малатдегидрогеназы. Это витамины В1, РР, В2, пантотеновая кислота,
липоевая кислота. Витамин В1 образует активную форму тиаминпирофосфат,
В2 – ФАД, РР – НАД, пантотеновая кислота – КоА.
4. НАД-зависимые ферменты цикла Кребса – ИЦДГ, α-кГДГ, МДГ. Их
активность увеличится при увеличении концентрации НАД
5. Окисление пирувата до 2-оксоглутарата – 6 молекул, изоцитрата до
сукцината – 7 молекул, сукцината до оксалоацетата – 5 молекул
13
6. 1 – В; 2 – Б; 3 – Г; 4 – Д; 5 – А
7. Во всех случаях энергообеспеченность клетки будет нарушена
8. 1, 2, 3, 4 – А; 5 – В; 6 – С.
14
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа