«Биохимия и молекулярная биология Учебно-методический комплекс Для студентов, обучающихся по специальности Биология. Горно-Алтайск РИО Горно-Алтайского госуниверситета 2009 Печатается по решению редакционно-издательского ...»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ГОРНО-АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Биохимия и молекулярная

биология

Учебно-методический комплекс

Для студентов, обучающихся по специальности «Биология».

Горно-Алтайск

РИО Горно-Алтайского госуниверситета

2009 Печатается по решению редакционно-издательского совета Горно-Алтайского университета ББК 24.1 Н 52 Биохимия и молекулярная биология: учебно-методический комплекс (для студентов, обучающихся по специальности «Биология»). – Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2009. – 94 с.

Составитель:

Ляшевская Н.В., к.х.н., доцент ГАГУ Рецензенты:

Вайшля О.Б., к.б.н., доцент Томского государственного университета Устюжанина Е.Н., к.п.н., доцент Горно-Алтайского государственного университета В работе представлены учебно-методические материалы по дисциплине «Биохимия и молекулярная биология», в том числе программа, краткий лекционный курс, методические указания студентам по самостоятельной работе, содержание химического практикума, контрольно-измерительные материалы по темам курса, глоссарий, основная и дополнительная литература, темы рефератов и вопросы, выносимые на семестровый экзамен. Дисциплина «Биохимия и молекулярная биология» является дисциплиной федерального компонента для студентов 3 курса специальности «Биология».

© Ляшевская Н.В.,

СОДЕРЖАНИЕ

Квалификационная характеристика специалиста

Набор компетенций, которые формируются у студентов при изучении курса

Рабочая программа дисциплины:

I. Организационно-методический раздел

II. Требования к обязательному минимуму содержания дисциплины, определенные ГОС ВПО

III. Распределение часов курса по формам и видам работ................. IV. Содержание учебного курса

V. Тематический план лекций

VI. Практикум

Лабораторные работы

VII. Глоссарий

VIII. Рекомендуемая литература

Методические указания по самостоятельной работе студентов

Содержание письменной домашней работы (контрольно-измерительные материалы по модульно рейтинговой системе оценки знаний)

Темы рефератов

Вопросы для подготовки к экзамену

Квалификационная характеристика специалиста - осуществляет деятельность по изучению и охране живой природы;

- проводит работу по использованию биологических систем в хозяйственных и медицинских целях;

- разрабатывает нормативные документы в своей области деятельности;

- организует и выполняет лабораторные исследования;

- анализирует получаемую лабораторную информацию, обобщает и систематизирует результаты выполненных работ;

- проводит экспериментальные исследования в своей области, формулирует их задачу, участвует в разработке и осуществлении новых методических подходов, обсуждении, оценке и публикации результатов;

- следит за соблюдением законодательства РФ, международных соглашений, выполнением норм и правил в области охраны природы;

- планирует мероприятия по охране природы и здоровья человека, предотвращению загрязнения и деградации природной среды.

Набор компетенций, которые формируются у студентов при изучении курса. При успешном изучении курса «Биохимия и молекулярная биология» будет сформирован следующий перечень практических умений и навыков студентов:

- умение оперировать знаниями об основных субклеточных компонентах (структуре и свойствах белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов);

- умение проводить химический эксперимент по определению качественного и количественного состава отдельных клеточных компонентов;

- умение оперировать знаниями о метаболических путях основных компонентов клетки;

- умение оперировать знаниями о структуре, свойствах и функциях мембран, принципах регуляции метаболизма;

- умение использовать знания о путях синтеза макромолекул (белков, нуклеиновых кислот, углеводов);

- навыки корпоративного мышления и коммуникативных компетенций при работе на семинарах и в период выполнения лабораторных исследований в паре и микрогруппах;

- навыки различных видов аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы (работа с различными источниками информации при подготовке к лабораторным, семинарским и практическим занятиям, при выполнении заданий самоконтроля, при написании рефератов, при подготовке докладов и презентаций к учебной конференции и др.).

I. Организационно-методический раздел Настоящая программа входит в число дисциплин учебного плана специальности 020201 – «Биология» и рассчитана на 200 часов, из которых на лекции отводится 52 часа, 68 часов на семинарские и практические занятия и 80 часов на самостоятельную работу.

Курс «Биохимия и молекулярная биология» является основой в подготовке студентов-биологов для восприятия ряда дисциплин биологического цикла. Предполагает дать студентам фундаментальные понятия о строении, свойствах и биологической рол и основных веществ клетки, о сущности химических процессов, в том числе и тех, которые лежат в основе различных функций биологических систем.

В курсе использован современный опыт в области воспитания у студентов культуры общения, межнациональных отношений в многонациональном обществе. С этой целью в ходе лабораторно-практических занятий уделяется особое внимание формированию навыков коллективной работы (парной, групповой) при выполнении химического эксперимента. На семинарах и учебных конференциях отводится время как для раскрытия сущности наиболее важных вопросов семинара и выступлений по темам рефератов, так и анализу этих выступлений. Такая организация образовательного процесса в вузе позволяет формировать у будущих специалистов профессионально значимые коммуникативные навыки и воспитывать ответственность за качество приобретаемых знании в период обучения в стенах университета.

II. Требования к обязательному минимуму содержания дисциплины, Субклеточные компоненты, их биохимические характеристики.

Структура и свойства белков, нуклеиновых кислот, углеводов. Пути биосинтеза макромолекул. Энергетика клеток растений и животных.

Структура и функции биомембран. Принципы регуляции метаболизма. Приемы изучения ферментативной активности. Биохимический практикум.

III. Распределение часов курса по формам и видам работ 1. Введение. Строение и свойства 2. Ферменты. Строение и механизм Витамины, классификация, биологическая роль.

3. Нуклеиновые кислоты. Состав, строение и свойства. Обмен веществ.

веществ. Гормоны Итоговая форма контроля: Зачет ков.

6. Липиды. Классификация. Структура, свойства и функции в организме. Обмен липидов. Биологическое 34 10 11 1 окисление. Взаимосвязь обменов.

«Биохимия и молекулярная биология» является одной из основных дисциплин в биологическом образовании и изучает химическое строение и функцию соединений, входящих в состав живых организмов, и те превращения, которым они подвергаются процессе жизнедеятельности. Все процессы, происходящие в живом организме, тесно взаимосвязаны и зависят не только от внутренних, но и от внешних условий. Поэтому их следует рассматривать в единенье с окружающей средой. Молекулярная биология изучает строение соединений обеспечивающих наследственность живого организма и тонкие механизмы передачи наследственной информации.

Целью биохимии и молекулярной биологии является раскрытие биохимических и биофизических основ организации живого организма, выяснение взаимосвязи между структурой и функциями биомолекул, участвующих в реакциях клеточного метаболизма и передачи наследственной информации.

Задачей курса «Биохимия и молекулярная биология» является изучение основных химических превращений, лежащих в основе жизнедеятельности, с участием биокатализаторов (ферментов), осуществляющих быстро, специфично и организованно во времени и пространстве эти химические превращения. Важнейшей задачей курса является ознакомление с логикой происходящих в живых клетках процессов, их регуляцией и ролью белков и нуклеиновых кислот в них.

Курс «Биохимия и молекулярная биология» призван дать понимание того, каков конкретный молекулярный механизм происходящих в организмах физиологических процессов и каким образом можно направить эти процессы в клетках микроорганизмов, растений и животных, чтобы они могли быть успешно использованы для нужд современной биотехнологии.

Наиболее сложную часть курса, то есть практически весь динамический раздел биохимии и большая часть статического раздела планируется изложить на лекциях (52ч.). Для самостоятельного изучения планируется вынести некоторые разделы, входящие, в основном, в статическую биохимию.

В связи с этим программа курса разделена на две части: первая будет изложена на лекциях, вторая планируется для самостоятельного изучения. Самостоятельная работа студентов контролируется на семинарских занятиях, при проверке рефератов, при проведении контрольных и самостоятельных работ, на индивидуальных занятиях и учебной конференции.

Лабораторные занятия позволяют освоить методы качественного и количественного определения основных групп биологически важных соединений: аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, методы работы с ферментами.

Курс «Биохимия и молекулярная биология» призван формировать духовно нравственные стороны личности будущего специалиста: чувство патриотизма (на примере успехов отечественной биохимической науки), коллективизма (на примере научных успехов некоторых биохимических институтов), гуманизма. В лекционном курсе предусматривается формирование здорового образа жизни, формирование чувства патриотизма и интернационализма. На лабораторных занятиях студентам прививается интерес к труду, умение работать в коллективе, чувство ответственности и долга.

Место биохимии в системе биологических наук. Связь с физиологией человека, животных; физиологией растений, генетикой и т.д. Роль русских ученых в развитии биохимии. Центры биохимической науки в России Белки. Биологическая роль. Аминокислотный состав белков и пептидов. Тонкое строение полипептидной цепи. Природные пептиды. Качественное и количественное определение аминокислот в белках. Автоматический анализатор аминокислот. А.Я. Данилевский – основоположник полипептидной теории белка. Уровни структурной организации белков, силы стабилизирующие их. Домены в структуре белков.

Методы изучения структуры белков. Роль русских и советских ученых (А.И. Опарин, В.Н. Орехович, Ю.А. Овчинников и др.) в изучении строения и функции белков (патриотическое воспитание студентов).

Сущность ферментативного катализа. Химическая природа ферментов. Строение ферментов. Общие представления о механизме ферментативного катализа. Свойства ферментов. Классификация и номенклатура ферментов. Характеристика основных классов ферментов. Изоферменты. Иммобилизованные ферменты. Вклад русских ученых А.Я.

Данилевского, И.П. Павлова, Н.П. Шеповальникова, А.Е. Браунштейна, В.А. Энгельгарда в изучении биохимии ферментов. Витамины и их биологическая роль. Классификация, номенклатура, структура и свойства, распространение в природе.

Химический состав. Нуклеозиды и нуклеотиды. ДНК: физикохимические свойства, уровни структурной организации. Современные представления о строении гена. Структура хроматина.

РНК: иРНК, тРНК, рРНК (строение и функции).

Вклад советской биохимической школы (А.Н. Белозерский, А.А. Баев) в изучение биохимии нуклеиновых кислот (воспитание патриотизма и коллективизма).

Анаболизм и катаболизм. Законы термодинамики, понятие стандартной свободной энергии. Высоко- и низкоэнергетические фосфаты.

АТФ и её роль в энергетических процессах.

Распад нуклеиновых кислот, ферменты его обеспечивающие. Распад нуклеотидов, пуриновых и пиримидиновых оснований. Синтез пиримидин- и пуринсодержащих нуклеозидтрифосфатов. Синтез ДНК и РНК. Молекулярные основы репликации ДНК. Принцип комплементарности. Рекомбинация ДНК. Генная инженерия, её задачи и возможности. Транскрипция, особенности у про- и эукариот.

Пищевая ценность белков. Место белков в рационе современного человека (воспитание стремления к здоровому образу жизни). Вклад М.В. Ненцкого в изучение механизмов биосинтеза мочевины и обмена белков. Протеолитические ферменты. Пути распада и образования аминокислот. Обезвреживание аммиака. Азотистые небелковые вещества. Алкалоиды, их роль у растений и значение в медицине. Алкалоиды как наркотические вещества (борьба с наркоманией, воспитание стремления к здоровому образу жизни).

Биосинтез белков. Основные этапы трансляции. Посттрансляционные превращения белков. Регуляция биосинтеза белка. Вклад ученых биохимиков института биологической химии им. М.М Шемякина, института белка АН ССР, МГУ в изучении механизмов биосинтеза белков (воспитание патриотизма и коллективизма).

Углеводы. Общая характеристика, классификация и биологическая роль. Производные углеводов (альдоновые и уроновые кислоты, аминопроизводные, гликозиды). Роль углеводов в питании современного человека (воспитание потребности к здоровому образу жизни). Обмен углеводов. Ферментативный гидролиз углеводов (гидролазы, фосфорилазы).

Анаэробный и аэробный распад углеводов. Гликолиз. Брожение (молочнокислое, спиртовое и др.) Метаболизм ПВК. ЦТК, энергетика.

Глюконеогенез. Воспитание здорового образа жизни (антиалкогольная пропаганда).

Место липидов в современном рационе человека (воспитание потребности к здоровому образу жизни). Общая характеристика и классификация. Простые липиды. Сложные липиды (фосфатиды, сфинголипиды и гликолипиды). Роль липидов в образовании клеточных мембран.

Катаболические превращения липидов в процессе переваривания.

Окисление жирных кислот. Синтез ВЖК. Синтез триацилглицеролов и фосфолипидов.

Биологические мембраны и их функции. Строение биомембран: роль липидов, белков и углеводсодержащих компонентов. Перенос веществ и сигналов через мембраны. Влад института биоорганической химии им. М.М. Шемякина в изучении проблемы строения и проницаемости мембран (воспитание патриотизма и коллективизма).

Свободное окисление и окислительное фосфорилирование. Цепь переноса электронов (ЦПЭ). Характеристика ферментов ЦПЭ. Представление о механизмах сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи.

Микросомальное окисление. Вклад русских ученых (В.А. Энгельгарда, А.В. Палладина, В.П. Скулачева и др.) в исследовании роли и механизмов биологического окисления (патриотическое воспитание).

10. Принцип регуляции обмена веществ в клетке Роль гормонов в регуляции обмена веществ. Механизм действия стероидных и белково–пептидных гормонов. Функции циклических нуклеотидов в регуляторных реакциях. Обмен веществ как единая система процессов.

Темы лекций Содержание лекций (основные вопросы) Введение. 1.Белки. Биологическая роль.

Аминокислотный 2.Аминокислотный состав белков и пептидов.

состав белков. 3.Классификация аминокислот.

4.Понятие о заменимых и незаменимых аминокислотах Пептиды. Тонкое 1.Понятие о пептидах. Пептидная связь.

строение п.п.ц. 2.Природные пептиды.

белков. 3.Тонкое строение полипептидной цепи.

4.Белки. А.Я.Данилевский основоположник полипептидной теории строения белков.

5. Качественное и количественное определение 6. Автоматический анализатор аминокислот.

Уровни 1. Первичная структура белков. Зависимость структурной биологической активности белков от их первичорганизации ной структуры.

белков. 2. Схема установления первичной структуры 4.Третичная структура белков и силы ее стабилизирующие. Домены в структуре белков.

5. Четвертичная структура глобулярных белков.

Ферменты. 1. Понятие о ферментах. Химическая природа 4. Общие представления о механизме ферментативного катализа.

7. Характеристика основных классов ферментов.

8. Изоферменты. Иммобилизованные ферменты.

Нуклеиновые 1. История открытия и изучения нуклеиновых 2. Химический состав. Нуклеозиды и нуклеотиды.

3. Два вида нуклеиновых кислот, различие между ними.

4. ДНК: физико-химические свойства, уровни структурной организации. Современные представления о строении гена. Структура хроматина.

Вклад советской биохимической школы (А.Н.

нуклеиновых кислот (воспитание патриотизма и Обмен веществ. 1.Общие понятия об обмене веществ и энергии.

3.Законы термодинамики, понятие стандартной Обмен 1.Распад нуклеиновых кислот до нуклеотидов.

нуклеиновых Ферменты, ускоряющие распад ДНК и РНК.

кислот.

2.Метаболизм мононуклеотидов. Распад азотистых оснований.

3.Общее представление о механизме биосинтеза пиримидин- и пуринсодержащих нуклеотидов.

4.Механизм биосинтеза полинуклеотидных цепей нуклеиновых кислот и воспроизведения их Виды репликации. Репликационная вилка. Ферментативная система синтеза ДНК.

7. Биосинтез РНК. Транскрипция. Принципы, единица транскрипции, стадии транскрипции, оперон Жакоба и Моно. Особенности транскрипции прокариот и эукариот. Процессинг мРНК, сплайсинг. Современные представления Обмен белков. 1. Пищевая ценность белков.

2. Место белков в рационе современного человека (воспитание стремления к здоровому образу жизни).

3. Расщепление белков. Протеолитические ферменты.

4. Пути распада и образования аминокислот.

6. Азотистые небелковые вещества. Алкалоиды, их роль у растений и значение в медицине. Алкалоиды как наркотические вещества (борьба с наркоманией, воспитание стремления к здоровому образу жизни).

7. Биосинтез белков. Основные этапы трансляции. Вклад ученых биохимиков института биологической химии им. М.М Шемякина, института белка АН ССР, МГУ в изучении механизмов биосинтеза белков (воспитание патриотизма и коллективизма).

9. Посттрансляционные превращения белков.

Обмен 1. Ферментативное расщепление углеводов (гидуглеводов. ролазы, фосфорилазы).

2. Анаэробный и аэробный распад углеводов.

Гликолиз. Брожение (молочнокислое, спиртовое 3. ЦТК, энергетика, биологическая роль.

4. Пентозный путь расщепления углеводов и его 5. Первичный синтез углеводов. Глюконеогенез.

Обмен 1. Гидролиз жиров в организме человека и жилипидов. вотных. Ферменты гидролиза. Запасание жиров.

2. Обмен глицерина. Энергетический эффект 3. Окисление высших жирных кислот (- и окисление). Механизм, локализация в клетке и соотношение в растительном и животном царствах.

4. Обмен ацетил–КоА. Глиоксилевый цикл, синтез ацетоуксусной кислоты и др. процессы 5.Механизм биосинтеза высших жирных кислот.

Мультиферментный комплекс синтетазы ВЖК.

6.Синтез триглицеридов и фосфолипидов.

Биологическое 1. Виды биологического окисления: свободное окисление. окисление и окислительное фосфорилирование.

2. Окислительное фосфорилирование на уровне субстрата (в ЦТК, гликолизе, брожении).

3. Биологическое окисление, сопряженное с фосфорилированием на уровне ЭТЦ. Дыхательная цепь митохондрий. Редокс-потенциалы переносчиков электронов. Тканевое дыхание и его 4. Гипотезы механизма сопряжения окисления с фосфорилированием (химическая, конформационная, хемиосматическая).

синтетазы. Пути использования АТФ в организме.

6. Свободное окисление и его биологическая роль. Переключение с окислительного фосфорилирования на свободное окисление. Микросомальное окисление.

модулей Семинар 1. 1.Аминокислоты. Протеиногенные аминокислоАминокислоты, ты. Классификация – аминокислот.

пептиды, белки.

(2часа) 2.Строение и свойства - аминокислот (физические, оптические, химические).

офтальмовая кислота, фаллоидин, нейропептиды).

Автоматический аминокислотный анализатор Лабораторная работа № 1. Цветные реакции на аминокислоты и белки.

Семинар 2. 1.Белки, их биологическая роль; значение в поБелки, первичная строении живой материи и процессах жизнедеяструктура. тельности.

(2часа) 2.Полипептидная теория строения белка и её биологической активности белков от их первичной структуры (примеры).

6.Первичная структура инсулина, лизоцима, рибонуклеазы. Гомологичные белки.

Лабораторная Хроматографическое разделение аминокислот.

работа № 2.

(2часа) 1.Вторичная структура белков. Правая Семинар 3. спираль, спираль коллагена и -структура. ПаБелки: вторич- раметры. Силы, стабилизирующие вторичную ная, третичная и структуру. Примеры белков, вторичная струкчетвертичная тура которых различна.

структуры.

(2часа) 2.Третичная структура белков. Самоорганизация третичной структуры белковой молекулы.

3.Четвертичная структура глобулярных белков:

мультимеры, протомеры, субъединицы. Олигомерные белки. Силы, стабилизирующие четвертичную структуру белков.

4.Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры гемоглобина.

5.Принципы классификации белков. Глобулярные и фибриллярные белки.

Лабораторная работа № 3. Выделение и анализ сложных белков.

(2часа) Лабораторная работа № 4. Количественное определение белка.

(2часа) Тестирование Тема: « Аминокислоты, пептиды, белки»

(2часа).

Семинар 4. 1.Сущность катализа. Особенности ферментаФерменты тивного катализа.

строение 2.Строение ферментов. Простые и сложные и свойства. ферменты. Активный и аллостерический ценчаса) тры ферментов и их функции.

3.Механизм действия ферментов. Фермент– 4.Основные представления о кинетике ферментативных процессов.

5.Влияние факторов среды на ферментативные процессы (температура, концентрация ионов 6.Факторы, определяющие активность ферментов. Активаторы и ингибиторы ферментов; конкурентное и неконкурентное ингибирование.

7.Специфичность действия ферментов.

8.Номенклатура и классификация ферментов.

Классификация по типу катализируемой реакции. Список ферментов.

9.Изозимы. Иммобилизованные ферменты.

Лабораторная Открытие ферментов в биообъектах. Свойства работа№5 ферментов.

(2 часа).

Семинар 5. 1.Характеристика оксидоредуктаз. Понятие об Классификация электроннотранспортной цепи дыхательных ферментов. ферментов.

(2часа) 2.Трансферазы (амино-, ацил-, гликозил-, нуклеотидил-, фосфотрансферазы).

3. Характеристика ферментов класса гидролаз, лиаз, изомераз и лигаз (подклассы перечисленных ферментов, примеры реакций).

4.Принципы регуляции ферментативных процессов в клетке и регуляция метаболизма. Локализация ферментов в клетке.

5.Промышленное получение ферментов. Практическое использование ферментов.

Лабораторная Обнаружение оксидоредуктаз. Определение акработа№6 тивности ферментов.

(2часа) Лабораторная Качественное и количественное определение Семинар 6. 1.История открытия и изучения витаминов.

Витамины и их Роль русских ученых.

физиологи- 2.Классификация и номенклатура витаминов ческая роль. (тривиальная, буквенная, химическая). Биолочаса) гическая роль витаминов.

Тестирование Тема: «Ферменты и витамины»

Семинар 7. 1. История открытия и изучения нуклеиновых Нуклеиновые кислот. Роль нуклеиновых кислот в формировакислоты. нии и свойствах живой материи.

Состав, строение 2. Химический состав нуклеиновых кислот. Пии свойства ДНК. римидиновые и пуриновые основания. Минорчаса) ные основания. Углеводные компоненты.

РНК по составу главных и минорных оснований, характеру углевода, молекулярной массе, 5. Нуклеотидный состав ДНК. Правила Е. Чаргаффа. Типы ДНК. Первичная структура нуклеиновых кислот. Секвенирование. Первичная 6. Вторичная структура, двойная спираль ДНК.

Комплементарные, межплоскостные взаимодействия нуклеиновых оснований. Принцип комплементарности пуриновых и пиримидиновых оснований и его реализация в структуре ДНК. Полиморфизм двойной спирали ДНК. Палиндромы. Биологическое значение двухспирального строения ДНК. Плавление ДНК и отжиг.

7.Формы молекул ДНК (линейные и циклические). Третичная структура ДНК прокариот.

Биологическое значение суперсперализации.

Третичная структура ДНК эукариот. Хроматин, гистоны. Уровни организации хромосом. Способы стабилизации третичной структуры. Особенности молекулярной организации генома 8.Генная инженерия, её задачи и возможности.

Экологические и этические проблемы генной инженерии. Схема молекулярного клонирования. кДНК, рекомбинантные ДНК.

Семинар 8. 1.Основные типы рибонуклеиновых кислот, их Рибонуклеино- сравнительная характеристика по молекулярной вые кислоты, массе, нуклеотидному составу, локализации и классификация, функциям. Рибозимы.

строение и свойства. 2.Информационные РНК. Функции и-РНК. Перчаса) вичная структура, генетический код и его свойства. Вторичная и третичная структуры и-РНК.

и-РНК высших организмов: КЕПы и полиАфрагменты в составе и-РНК, их функциональное значение. Особенности бактериальной иРНК (ДНК- подобие, молекулярная масса, быстрая обмениваемость).

3.Транспортные РНК. Особенность первичной структуры. Вторичная структура тРНК (модель «клеверный лист»); функциональное значение некоторых участков. Третичная структура тРНК по данным рентгеноструктурного анализа. Биологическая функция тРНК.

4.Рибосомальные РНК. Виды рРНК и их функции. Роль рРНК в биосинтезе белка.

5.Вирусные РНК как вещество наследственности некоторых вирусов.

Тестирование Тема: « Нуклеиновые кислоты»

(2часа) Семинар 9. 1.Понятие об обмене веществ, нейрогуморальНейрогумо- ная регуляция обмена веществ. Гормоны и их ральная особенности.

регуляция обмена 2.Номенклатура и классификация гормонов.

веществ. Белково-пептидные гормоны (либерины и стаГормоны. тины гипоталамуса; гормоны гипофиза: окситочаса) цин, вазопрессин, АКТГ, соматотропин, тереотропин, меланоцитостимулирующий гормон, гонадотропные гормоны; гастрин, кальциотонин, паратгормон, глюкагон, инсулин). Механизм действия пептидных гормонов.

3.Стероидные гормоны (кортикостерон, альдостерон, тестостерон, эстрадиол, экдизон, прогестерон) и механизм их действия.

4.Прочие гормоны: адреналин, тироксин, простагландины, ювенильный гормон насекомых;

фитогормоны: ауксины, гиббереллины, цитокенины.

Лабораторная Работа№8 Качественные реакции на гормоны.

(1час) Семинар 10. 1.Распад нуклеиновых кислот до нуклеотидов.

Обмен Ферменты, ускоряющие распад ДНК и РНК.

нуклеиновых кислот. 2.Метаболизм мононуклеотидов. Распад азотичаса) стых оснований.

3.Общее представление о механизме биосинтеза пиримидин- и пуринсодержащих нуклеотидов.

4.Механизм биосинтеза полинуклеотидных цепей нуклеиновых кислот и воспроизведения их 5.Репликация ДНК. Ее принципы, механизм.

Виды репликации. Репликационная вилка. Ферментативная система синтеза ДНК.

6.Повреждение структуры ДНК. Репарация.

Мутации. Спонтанный и искусственный мутагенез.

7.Генетические рекомбинации. Транспозоны.

8.Обратная транскрипция, кДНК.

9.Биосинтез РНК. Транскрипция. Принципы, единица транскрипции, стадии транскрипции, оперон Жакоба и Моно. Особенности транскрипции прокариот и эукариот. Процессинг мРНК, сплайсинг. Современные представления Семинар 11. 1.Гидролиз белков. Протеолитические ферменОбмен ты, их активация и специфичность. Внутриклебелков. точный и внеклеточный протеолиз.

(4часа) 2.Метаболизм аминокислот. Пути деструкции аминокислот (реакции дезаминирования, трансаминирования, декарбоксилирования, преобразования по радикалу).

3.Образование аммиака и пути его обезвреживания. Биосинтез мочевины.

4.Пути новообразования аминокислот в организме.

5.Биосинтез белка. Подготовительные этапы матричного биосинтеза белка. Активация аминокислот, образование аминоацил-тРНК.

6.Процесс трансляции на рибосомах. Этапы 7.Посттрансляционная модификация белков.

Самосборка пространственной структуры белка Лабораторная Качественные реакции на углеводы.

работа№9.

(2часа) Количественное определение глюкозы.

Семинар 12. 1.Общая характеристика углеводов. КлассифиУглеводы. кация. Биологическая роль. Практическое причаса) менение.

2.Моносахариды. Строение, номенклатура, изомерия, физико- химические свойства. Биологически важные триозы, пентозы, гексозы: ГА, ДА, рибоза, рибулоза, дезоксирибоза, глюкоза, галактоза, манноза, фруктоза. Производные моносахаров (кислоты, спирты, амины, ацетиламины, гликозиды).

3.Олигосахариды. Тип строения, свойства.

Представители (сахароза, мальтоза, целлобиоза, лактоза). Биологическая роль. Антибиотики семейства стрептомицина.

4.Полисахариды. Химическая структура, свойства, важнейшие представители. Биологическое значение. Резервные и структурные полисахариды. Гетерополисахариды (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, гепарин и т.д.).

Семинар 13. 1.Возможные пути распада олиго- и полисахаОбмен ридов. Гидролиз полисахаридов, ферменты этоуглеводов. го процесса (,, -амилазы, амило-1,6часа) глюкозидаза, целлюлаза). Фосфоролиз.

2.Метаболизм моносахаридов. Глюкозо-6фосфат - ключевой метаболит углеводного обмена. Пути превращения глюкозо-6-фосфата и 3.Анаэробный распад глюкозы (гликолиз), конечные продукты и энергетическая ценность.

Включение других углеводов в процесс гликолиза. Гликогенолиз. Локализация процессов 4.Обмен пировиноградной кислоты (ПВК). Химизм спиртового брожения.

5.Аэробный распад глюкозы. Окислительное декарбоксилирование ПВК. Пируватдегидрогеназный комплекс. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК). Окислительное фосфорилирование на уровне субстрата. Конечные продукты аэробного распада глюкозы. Энергетическая ценность.

6.Понятие о пентозофосфатном цикле превращения глюкозы. Его биологическое значение.

7.Биосинтез углеводов (фото- и хемосинтез).

Световая и темновая стадии фотосинтеза. Рибулоза-1,5-дифосфат как акцептор СО2.

8.Понятие о глюконеогенезе. Обращение гликолиза.

9.Биосинтез олиго- и полисахаридов. Гликозилтрансферазные реакции. Доноры гликозидных остатков. Синтез крахмала и гликогена.

10.Регуляция углеводного обмена.

Лабораторная Определение липидов. Свойства липидов.

работа№10.

Семинар 14. 1.Липиды, классификация и биологическая Липиды. функция.

структура, 2.Триацилглицеролы (жиры), свойства, предсвойства и ставители.

функции в 3.Насыщенные и ненасыщенные жирные кислоорганизме. ты в составе липидов.

(3часа) 4.Воска, стеролы, стериды, стероиды. Биологическая роль.

5.Фосфолипиды, классификация. Глицерофосфолипиды. Строение. Биологическая роль.

6.Сфинголипиды. Гликолипиды. Биологическая 7.Биомембраны, молекулярная организация, Семинар 15. 1. Гидролиз жиров в организме человека и жиОбмен липидов. вотных. Ферменты гидролиза. Запасание жиров.

(4часа) 2.Обмен глицерина. Энергетический эффект 3.Окисление высших жирных кислот (- и окисление). Механизм, локализация в клетке, соотношение в растительном и животном царствах.

4.Обмен ацетил-КоА. Глиоксилевый цикл, синтез ацетоуксусной кислоты и др. процессы.

5.Энергетика окисления жиров (на конкретном 6.Механизм биосинтеза высших жирных кислот. Мультиферментный комплекс синтетазы 7.Синтез триглицеридов и фосфолипидов.

Семинар 16. 1.История учения о биологическом окислении.

Биологическое 2.Виды биологического окисления: свободное окисление. окисление и окислительное фосфорилирование.

Взаимосвязь 3.Окислительное фосфорилирование на уровне обмена веществ субстрата (в ЦТК, гликолизе, брожении).

4.Биологическое окисление, сопряженное с фосфорилированием на уровне ЭТЦ. Дыхательная цепь митохондрий.

5.Гипотезы механизма сопряжения окисления с фосфорилированием (химическое, конформационное, хемиосматическое).

6.Механизм синтеза АТФ посредством АТФ-синтетазы. Пути использование АТФ.

7. Свободное окисление и его биологическая роль. Переключение с окислительного фосфорилирования на свободное окисление. Микросомальное окисление.

8.Взаимосвязи обмена веществ в организме.

Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и белков.

9.Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и углеводов. Роль ФРПФ в биосинтезе пиримидиновых и пуриновых нуклеотидов. Использование НДФ-сахаров в биосинтезе сложных углеводов.

10.Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и липидов. Сопряженность фосфорилирования АДФ с окислением ВЖК.

11.Взаимосвязь обмена белков и липидов. Синтез аминокислот за счет превращения ацетилКоА в ЦТК и глиоксилевом цикле.

12.Взаимосвязь белкового и углеводного обмена. Роль ПВК.

13.Взаимосвязь обмена углеводов и липидов.

Роль ацетил-КоА 14.Уровни регуляции жизненных процессов Цветные реакции на аминокислоты и белки.

1.1. Цветные реакции на белки и аминокислоты.

В четыре пробирки налейте по 5 капель раствора белка.

В первую пробирку добавьте 3 капли 10% раствора NaOH и 2 капли 1% раствора CuSO4; содержимое перемешайте. Развивается фиолетовая окраска характерная для биуретовой реакции. Проделайте эту же реакцию с водой. Какая окраска?

Ко второй пробирке добавьте 5 капель 1% раствора нингидрина в 95% растворе ацетона. Раствор перемешайте и поставьте на несколько минут в водяную баню при 700С. Развивается сине-фиолетовая окраска свойственная нингидриновой реакции.

К третьей пробирке добавьте 3 капли концентрированной азотной кислоты. При нагревании на спиртовке развивается желтая окраска, характерная для ксантопротеиновой реакции. К содержимому осторожно по каплям (10-15) прибавьте NH4OH (конц.). Развивается оранжевая окраска свойственная натриевой соли динитротирозина.

К четвертой пробирке добавьте 5 капель реактива Фоля, доведите содержимое до кипения. Появляется бурый или черный осадок сульфида свинца. Проделайте эту реакцию с волосом и кусочком ногтя.

В пятую пробирку налейте 5 капель 1% раствора сульфониловой кислоты в 5% растворе HCl. Затем прилейте 10 капель 0,5% раствора нитрита натрия, сильно встряхните и немедленно добавьте 10 капель разбавленного белка, а после перемешивания 30 капель 10% раствора карбоната натрия. После смешивания растворов развивается вишневокрасное окрашивание характерное для реакции Паули.

Результаты запишите в таблицу 1.

Биуретовая Нингидриновая Ксантопротеиновая Сделайте вывод.

1.2. Осаждение белков органическими кислотами.

В две пробирки налейте по 5 капель раствора белка.

В первую пробирку добавьте 2 капли 20% раствора сульфосалициловой кислоты, во вторую 2 капли 10% трихлоруксусной кислоты (ТХУК). Сделайте вывод.

1.3. Осаждение белков при кипячении.

В пять пробирок налейте по 5 капель 1% раствора яичного белка.

В первой пробирке нейтральный раствор белка нагреваете до кипения. Жидкость мутнеет, поскольку разрушаются водные оболочки вокруг молекулы белка, и происходит укрупнение его частиц.

Во вторую пробирку добавьте 1 каплю 1% раствора уксусной кислоты и нагрейте. Хлопьевидный осадок белка выпадает скорее и полнее, т.к. при подкислении рН раствора приблизится к изоэлектрической точке белка.

В третью пробирку добавьте 0,5 мл 10% раствора уксусной кислоты и нагрейте. Даже при кипячении осадка не образуется, поскольку белковые мицеллы перезаряжаются и несут положительный заряд, что повышает их устойчивость.

В четвертую пробирку прилейте 5 капель 10% уксусной кислоты и 2 капли насыщенного раствора NaCl и нагрейте. Выпадает белый хлопьевидный осадок, т.к. частицы белка теряют заряд вследствие взаимодействия белка с разноименно заряженными ионами хлористого натрия, а так же теряет гидратную оболочку.

В пятую пробирку добавьте 2 капли 10% раствора NaOH, создавая щелочную среду. При кипячении жидкости осадка не образуется, поскольку в щелочной среде отрицательный заряд на частицах белка увеличивается.

Результаты занесите в таблицу 2, отметив положительную реакцию осаждения плюсом, а отрицательную - минусом. Укажите в каждом случае причины появления или отсутствия осадка белка.

Нейтраль- Слабокис- Сильно- Сильнокис- Щелочная среда лая среда кислая лая среда + ная среда Сделайте вывод.

Хроматографическое разделение аминокислот на бумаге.

На полоску хроматографической бумаги (длина 20-30 см, ширина 10-12 см), на стартовую линию (проведенную простым карандашом на расстоянии 2-3 см от нижнего края), в точки 1,2,3 (обозначенные карандашом на расстоянии 2 см друг от друга), нанесите специальной пипеткой аминокислоты: в точку 1 – триптофан (аланин или аргинин), в точку 2 – глицин (аргинин или лизин), в точку 3 - их смесь. Нанесение проводите в несколько приемов, следя за тем, чтобы пятно раствора при каждом прикосновении пипетки к бумаге не растекалось более чем на 3 мм. Каждую последующую порцию раствора наносите после полного высыхания предыдущей. Диаметр пятна не должен превышать 5 мм. Расстояние точек от бокового края хроматографической бумаги должно быть не менее 2 см.

Полоску хроматографической бумаги с нанесенными на нее растворами (после высушивания) поместите в хроматографическую камеру, в которую предварительно (за сутки) налита разделительная система бутанола, уксусной кислоты и воды (15:3:7) или водонасыщенный фенол. Нижний край хроматограммы погрузите в жидкость примерно на 3-5 мм и подвесьте в камере, которую затем закройте.

После достижения фронтом растворителя (водной смеси, бутанола и уксусной кислоты или фенола) верхнего конца бумаги (1-1,5 часа), полоску просушите в сушильном шкафу, предварительно отметив границу фронта растворителя. После этого опустите её в 0,5% раствор нингидрина в ацетоне на 3 секунды. Затем просушите в сушильном шкафу при температуре 700С (15 минут). Позиции аминокислот на хроматограмме выявляются в виде сине-фиолетовых пятен. Вклейте хроматограмму в тетрадь. Идентифицируйте пятна, рассчитав значения Rf для каждого пятна. Сделайте вывод.

Выделение и анализ сложных белков.

3.1. Выделение дезоксирибонуклеопротеина из селезенки и его анализ.

4-5 г ткани селезенки разотрите в ступке со 100 мг стеклянного порошка. В пробирку налейте 15 мл 5% раствора NaCl с цитратом. Растирайте селезенку в течении 15 минут постепенно добавляя 5% NaCl с цитратом. Вылейте гомогенат в центрифужную пробирку и отцентрифугируйте в течение 10 минут при 4000 об/мин. Надосадочную жидкость аккуратно влейте, помешивая деревянной палочкой, в стакан с 50-80 мл дистиллированной воды. На палочку постепенно наматываются нити дезоксинуклеопротеида. Нити перенесите в пробирку с 1мл 0,1н NaOH, при перемешивании нити растворяются. С раствором проведите следующие реакции:

1.Биуретовую реакцию. К 5 каплям полученного раствора добавьте 3 капли 10% NaOH и 1 каплю 1% CuSO4. Какой цвет? О чем он свидетельствует?

2.Реакцию на ДНК. К 10 каплям раствора добавьте 10-15 капель дифениламинового реактива, перемешайте и поставьте в кипящую водяную баню на 10-15 мин. При этом дезоксинуклеопротеид (ДНП) гидролизуется и освободившаяся дезоксирибоза с дифениламином дает синее окрашивание. Какая окраска получилось у Вас? О чем она свидетельствует?

К оставшимуся раствору ДНП добавьте 3мл 10% H2SO4. Осторожно доведите до кипения. При этом ДНК гидролизуется на компоненты: дезоксирибозу, азотистое основание и фосфат. Присутствие дезоксирибозы мы уже доказали (пункт 2).

3.Реакция на пуриновые основания. К 10 каплям гидролизата добавьте 1 каплю конц. аммиака и 5 капель 1% AgNO3. Через 3-5 минут выпадает бурый осадок серебряных производных пуриновых оснований.

4.Реакция на фосфорную кислоту. К 5 каплям гидролизата прилейте 20 капель молибденового реактива, доведите смесь до кипения. При охлаждении образуется желтый осадок фосфорномолибденового аммония. Сделайте вывод.

3.2. Определение сиаловых кислот в сыворотке крови методом Гесса.

Отмерьте в 1ю пробирку точно 6 мл сыворотки крови во 2ю 6 мл.

воды, прибавьте к ним по 6 мл. (120 капель) 10% ТХУК. Поместите в кипящую водяную баню на 5 минут. Это приводит к освобождению связей - ацетилнейраминовой кислоты от белковой части молекулы гликопротеинов.

Остудите пробирки и отфильтруйте содержимое. К 0,6 мл фильтрата прилейте мерной пипеткой 7,5мл уксусно-сернокислого реактива.

Перемешайте содержимое. Поместите в кипящую водяную баню на минут. При этом в одной из пробирок развивается буровато-розовое окрашивание. После охлаждения определите оптическую плотность (Д) на ФЭКе в кювете толщиной 10мм при зеленом светофильтре ( нм) по правому барабану, используя в качестве контроля содержимое пробирки 2. Полученную величину умножьте на 100. В норме получается величина равная 100-195, что соответствует 50-79мг %.

При ревматизме, туберкулезе, раке легких, саркоме количество сиаловых кислот в крови повышается. Сделайте вывод.

Количественное определение белка.

4.1. Рефрактометрическое определение количества белка в сыворотке крови.

Включите рефрактометр в сеть. Откройте крышку камеры с призмами, поместите туда 2-3 капли дистиллированной воды стеклянной палочкой или пипеткой и закройте камеру. Установите рефрактометр так, чтобы призмы его были ярко освещены или прямым светом, или пучком света, отраженным от зеркала (11,15). Об этом судят по степени освещенности видимого поля в окуляр. Если граница тени расплывчата, поворотом рукоятки ахроматора добейтесь четкости границы. Поворотом рукоятки подведите границу светотени к перекрестку нитей окуляра. Сделайте отсчет по шкале. При температуре 200С отсчет должен быть 1,333 (показатель преломления воды при температуре 200С). Это значит, что прибор установлен и работает правильно. Теперь, раскрыв камеру с призмами, воду удалите фильтровальной бумагой и высушите призму смесью спирта с эфиром. На нижнюю призму нанесите прозрачную каплю, сыворотки крови и закройте камеру. Сделайте отсчет, как описано выше. Настройку прибора сбейте и сделайте еще один отсчет. Эту операцию повторите снова. Все три значения занесите в рабочий журнал и вычислите среднюю величину.

По ней, пользуясь таблицей, найдите % содержание белка в сыворотке крови и занесите это значение в журнал. В сыворотке крови здорового человека содержание белка составляет 6,5-8%.

По окончании работы смойте водой с призм прибора сыворотку, удалите воду фильтровальной бумагой и высушите призмы спиртовоэфирной смесью. На нижнюю призму положите кусочек фильтровальной бумаги и закройте камеру. Сделайте вывод.

4.2. Количественное определение белка по биуретовой реакции.

1мл сыворотки крови или гемолимфы разведите 1%-ным раствором NaCl в 10 раз. К 1мл разведенного раствора, взятому в пробирку, прилейте 8мл биуретового реактива, перемешайте и оставьте на 30 минут.

Определите оптическую плотность раствора (Д) при длине волны () 540нм на спектрофотометре или фотоэлектроколориметре (ФЭКе) в кювете толщиной 10мм. В качестве контроля используйте 1мл дистиллированной воды. По калибровочному графику определите содержание белка в пробе и выразите его далее с учетом разведения в процентах в целом препарате. Сделайте вывод.

Открытие ферментов в биообъектах.

5.1. Открытие альдегиддегидрогеназы в сыром молоке.

В три пробирки наливают по 5мл свежего молока. Одну пробирку кипятят в течение 2-3 минут и остужают (1пробирка). В 1 и 2 пробирки наливают по 1мл 0,4% раствора формалина, а в 3 пробирку - 1мл воды. Во все три пробирки приливают по 1мл 0,01% раствора метиленового синего. Содержимое пробирок хорошо перемешивают и заливают в каждую по 3-4 капли вазелинового масла для предохранения жидкости от соприкосновения с кислородом воздуха. Все три пробирки помещают в водяную баню при температуре до 400С. Через 15- минут в одной из пробирок происходит обесцвечивание жидкости. В какой и почему? Почему не происходит обесцвечивание в двух других? Сделайте вывод.

5.2. Термолабильность ферментов.

В четыре пронумерованных пробирки наливают по 2мл 1% крахмального клейстера. Пробирку 1 помещают в кипящую водяную баню, пробирку 2 в водяную баню при 400С, пробирку 3 оставляют при комнатной температуре и пробирку 4 помещают в лед. Через 10 минут, когда содержимое пробирок примет заданную температуру, во все пробирки добавляют по 0,5мл разбавленной в10 раз слюны (см.

приложение), перемешивают и оставляют в тех же условиях. Наблюдение за ходом гидролиза крахмала ведут по реакции с иодом. На фарфоровую пластинку наносят капли раствора иода в иодиде калия и смешивают их с каплями гидролизуемой смеси из каждой пробы, отбирают пробы через 1, 2, 4, 6, 8, 10 и 12 минут. По изменению окраски крахмала с иодом судят о степени гидролиза крахмала в каждой пробирке. Результаты наблюдений занесите в таблицу (3), помечая буквой «с» (синий цвет) - положительная проба на крахмал, буквой «к» (красные тона) - положительная проба на декстрины, буквой «ж» (желтая окраска иода) - отрицательная проба.

Номера Темпера- Реакция с иодом во времени (мин).

Сделайте вывод.

5.3. Специфичность ферментов.

Пронумеруйте четыре пробирки. В пробирки 1 и 2 наливают по 2мл крахмала; в пробирки 3 и 4 - по 2мл раствора сахарозы. Затем в пробирки 1 и 3 вносят по 0,5мл раствора слюны, а в пробирки 2 и 4 по 0,5мл 1% раствора препарата дрожжевой сахаразы. Перемешивают содержимое и ставят на 10 минут в водяную баню при 400С. После проделывают реакции с иодом на присутствие крахмала в пробах 1 и 2, и глюкозы (с фелинговой жидкостью) - в пробах 3 и 4. После добавления к фелинговой жидкости содержимого пробирок 3 и 4 - обязательно довести до кипения.

Сделайте вывод.

5.4. Влияние активаторов и парализаторов на амилазу.

В штативах располагаются тремя рядами 30 пробирок и нумеруют их в каждом ряду. Во все пробирки вливают из бюретки по 1мл воды, а затем в первые пробирки каждого ряда - по 1мл неразбавленной профильтрованной слюны. Содержимое пробирок хорошо перемешивают.

В каждом ряду 1мл смеси из пробирки 1 переносят в пробирку 2, перемешивают, снова набирают 1мл смеси и переносят в пробирку 3 и т.д. вплоть до пробирки 10, из которой после перемешивания выливают 1мл жидкости.

Во все пробирки 1 ряда наливают по 1мл воды (контрольный ряд);

в пробирки второго ряда - по 1мл раствора хлорида натрия и в пробирки третьего ряда - 1мл раствора сульфата меди. Далее во все пробирки приливают из бюретки 2мл раствора крахмала в следующем порядке: сначала в первые номера всех рядов, затем во вторые и т.д.

Содержимое пробирок перемешивают и ставят в водяную баню при 400С на 15 минут. По охлаждении в каждую из них добавляют по капле раствора иода в иодиде калия и отмечают в каждом ряду номер пробирки, в котором реакция на крахмал отрицательна. Деля степень разведения контрольной пробы, в которой реакция на крахмал отрицательна, на степень разведения проб с исследуемыми эффекторами, вычисляют во сколько раз активатор (NaCl) или ингибитор (CuSO4) стимулирует или тормозит действие амилазы слюны.

Сделайте вывод.

Определение активности ферментов.

6.1. Действие пероксидазы.

В 2 пробирки налейте по 5 капель 1% раствора бензидина и по капель 3% раствора перекиси водорода.

В первую добавьте 5 капель разбавленной крови, во - вторую - капель воды. Наблюдайте за изменением окраски. Результаты занесите в таблицу 4.

6.2. Действие каталазы крови.

В пробирку налейте 10-15 капель 3% раствора перекиси водорода и каплю крови. Жидкость вспенивается т.к. происходит бурное выделение пузырьков кислорода. Результаты опыта занесите в таблицу. В пробирку налейте 10-15 капель 3% раствора перекиси водорода и каплю крови. Жидкость вспенивается т.к. происходит бурное выделение пузырьков кислорода. Результаты опыта занесите в таблицу 4.

Открытие действия ферментов оксидоредуктаз.

№ Фермент Субстрат Реакция, катализи- Выявлеруемая ферментом ние действия фер- Сделайте выводы.

6.3. Определение активности каталазы по Баху А.Н. и Опарину А.И.

1,25г сырого картофеля (моркови) растирают с кварцем в ступке, постепенно добавляя 2-3 мл воды. Для уменьшения кислой реакции добавляют на кончике шпателя карбонат кальция до прекращения выделения пузырьков газа (СО2). Растертую массу количественно переносят в мерную колбу и доводят водой до 50мл. Смесь оставляют стоять в течении 30-60 мин, после чего фильтруют. В коническую колбу на 200мл берут пипеткой 15мл 0,1н раствора Н2О2 и добавляют туда же пипеткой 10 мл вытяжки фермента. Через 30 мин. действие фермента прекращают прибавлением 3 мл 10% раствора H2SO4 и титруют смесь 0,1н раствором перманганата калия до слаборозовой окраски устойчивой в течении 1 мин. Отмечают количество перманганата калия, пошедшего на титрование оставшегося пероксида водорода.

Одновременно ставят контроль с инактивированным ферментом, для этого нагревают вытяжку (10мл) в кипящей водяной бане в течении 5 минут. К этому раствору после охлаждения добавляют 15мл 0,1н раствора пероксида водорода. Смесь оставляют стоять на 30 мин, после чего добавляют 3 мл 10% серной кислоты и титруют 0,1н раствором перманганата калия. Отмечают количество миллилитров перманганата калия, пошедшего на титрование всего количества пероксида водорода.

По разнице между опытным и контрольным титрованием находят количество перманганата калия, эквивалентное количеству разложенного ферментом пероксида водорода.

Расчет количества пероксида водорода, разложенного ферментом, ведет согласно уравнению реакции:

5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 2MnSO4 + K2SO4 + 5O2 + 8H2O согласно которому 1 мл 0,1н раствора перманганата калия соответствует 1,7мг пероксида водорода.

Пример расчета: из 1,25 г картофеля приготовлена вытяжка каталазы объемом 50мл, на титрование опытной пробы затрачено 15,5мл, контрольной 30,2мл 0,1н раствора перманганата калия. Количество разложенного пероксида водорода эквивалентно разнице (30,2н раствора KMnO4 и следовательно равно 14,7 * 1,7=24,99мг.

В 1г сырой картофеля содержится количество каталазы, способное за 30 минут разложить Х мг пероксида водорода:

Х = ------------------- = 99,96мг.

а за 1мин в 30 раз меньше (99,96 : 30) = 3,33мг.

Так как 1 мкмоль пероксида водорода составляет 0,034мг, то в 1г картофеля присутствует (3,33 : 0,034) 100 Е каталазы.

Проведите расчет активности каталазы.

Сделайте вывод.

Качественное и количественное определение витаминов.

7.1. Количественное определения витамина С.

Приготовление экстракта из растительного материала. Нарезают исследуемый материал (картофель, хвоя и т.д.).

1.В хвое.

1 г хвои разотрите в ступке в течение 10 мин. постепенно доливая 25мл воды. Профильтруйте вытяжку и измерить объем; 5 мл фильтрованной вытяжки подкислите 2-3 каплями 10% Н2SО4 и оттитруйте 0,001н раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола до розового цвета, не исчезающего в течение 30 сек. Запишите результат.

2. В картофеле.

5 г картофеля разотрите в ступке, приливая туда 15мл воды. Профильтруйте вытяжку и измерьте объем, 10мл фильтрата подкислите 2каплями 10% H2SO4 и оттитруйте 0,001н раствором 2,6дихлорфенолиндофенола до розового цвета, не исчезающего в течение 30 сек. Запишите результат.

Проведите расчет:

Х = ------------------------------ = мг %, где А - количество 2,6-дихлорфенолиндофенола, пошедшего на титрование (мл), Б - общий объем вытяжки (мл), В - количество вещества, взятое для анализа (г), Г - объем вытяжки взятый для титрования (мл), 0,088 - коэффициент, соответствующий содержанию витаминаС в 1мл 0,001н раствора. Сделайте вывод.

7.2. Качественные реакции на витамины.

а) В пробирку к 5 каплям основного раствора сульфаниловой кислоты добавляют 5 капель 5% раствора нитрита натрия (NaNO2). К полученному диазореактиву добавляют небольшое количество (на кончике скальпеля) тиамин хлорида и 5-7 капель 10% раствора карбоната натрия.

б) во вторую пробирку наливают 1мл 0,1% спиртового раствора викасола, добавляют 2 капли 0,025% раствора цистеина и 2 капли 10% раствора гидроксида натрия.

в) В третью пробирку наливают 1-2 капли рыбьего жира, добавляют 5-10 капель ледяной уксусной кислоты, насыщенной сульфатом железа (II) и 1-2 капли концентрированной серной кислоты. На основании проведенных качественных реакций заполните таблицу 5.

Опреде- Используемые реактивы Цветовое окрашивание ляемый витамин Сделайте вывод.

8.1. Качественные реакции на инсулин.

В две пробирки налейте по 5 капель раствора инсулина.

В первую пробирку добавьте двойной объем 10%-ного расвора NaOH и 2-3 капли 1%-ного раствора CuSO4.

Во вторую пробирку добавьте 5 капель реактива Фоля, доведите содержимое до кипения.

Результаты запишите в таблицу 6.

№ пробирки Название реакции Окраска О чем свидетельствует окраска Сделайте вывод о природе инсулина.

8.2. Качественное определение адреналина.

В две пробирки налейте по 10 капель раствора адреналина.

В первую добавьте 5 капель KJO3 (1%) и 3 капель 10%- ной уксусной кислоты. Смесь нагрейте (60-65 0С). Отметьте окраску.

Во вторую пробирку добавьте 1 каплю (не более) 3%-ного раствора FeCI3. Какая окраска?

Результаты опыта запишите в таблицу 7.

Сделайте вывод о природе адреналина.

Количественное определение глюкозы.

9.1. Реакция Троммера.

В 5 пробирок наливают по 1 мл растворов глюкозы, фруктозы, мальтозы, сахарозы и крахмала, добавляют равный объем 10% раствора гидроксида натрия. К смеси прибавляют при встряхивании по каплям 5% раствор сульфата меди до появления неисчезающей мути гидроксида меди (II). Осторожно нагревают верхнюю часть содержимого пробирки. Появляется желтое окрашивание (гидроксид меди (I)), переходящее в красное (оксид меди (I)). Где и почему?

9.2.Реакция с фелинговой жидкостью.

В 5 пробирок наливают по 1 мл глюкозы, фруктозы, мальтозы, сахарозы, крахмала и добавляют равный объем фелинговой жидкости.

Смесь нагревают до начала кипения. В некоторых пробирках образуется красный осадок. В каких и почему?

9.3. Реакция Барфеда.

В 3 пробирки приливают по 5 мл раствора реактива Барфеда и добавляют по 1 мл глюкозы, мальтозы, и сахарозы. Смесь нагревают на водяной бане в течение 10 мин.

9.4. Реакция Селиванова на кетозы.

В две пробирки наливают по 3 мл реактива Селиванова, в одну из них прибавляют 3 капли раствора фруктозы, а в другую 3 капли раствора глюкозы. Помещают пробирки в водяную баню при 800С и держат 8 мин. В пробирке с фруктозой развивается красное окрашивание.

Результаты реакций 9.1-9.4 занесите в таблицу 8.

Реакции Реакция Троммера Реакция с фелинговой жидкостью Реакция Барфеда Реакция Селиванова По результатам опытов сделайте выводы.

9.5. Микрометод количественного определения глюкозы по Хагедорну Иенсену.

В пробирку помещают пробу (0,2 мл) исследуемой жидкости (сыворотку крови), в другую 0,2мл воды (контроль). В обе пробирки приливают 1мл 0,1н раствора гидроксида натрия и 4мл 0,45% раствора сульфата цинка (для удаления белков). Перемешав раствор, пробирки помещают в водяную баню при 1000С на 3 мин, после чего смесь фильтруют в пробирки через ватный тампон, вложенный в стеклянную воронку. Воронку и вату промывают горячей водой 3 раза по 2мл, не наливая новой порции воды до полного стекания предыдущей.

В обе пробы добавляют по 2мл раствора гексациано-(III)феррата калия и ставят в кипящую водяную баню на 15 мин. Следует соблюдать равенство объемов проб (10-12мл) при окислении гексацианоIII)ферратом калия. После нагревания все пробы охлаждают до комнатной температуры, добавляют в каждую 3мл реактива Б, 2мл 3% раствора уксусной кислоты и 5-6 капель раствора крахмалаиндикатора, а затем титруют раствором тиосульфата до обесцвечивания. Реактивы следует добавлять перед самым титрованием. Содержание глюкозы рассчитывают по специальной таблице 10. Если на титрование в опыте пошло 1,12 мл тиосульфата, то в таблице это соответствует 0,155мг глюкозы. Однако на титрование контрольной пробы всегда затрачивается некоторый объем тиосульфата, например 1,95мл, что соответствует 0,008мг глюкозы. Это количество глюкозы следует отнять от количества глюкозы, найденного в опыте. Сделайте запись следующим образом.

Опыт (среднее из двух измерений)... мл тиосульфата натрия соответствует... мг глюкозы Контроль (среднее из двух измерений)... мл тиосульфата натрия соответствует... мг глюкозы Найдено в пробе -.......... мг глюкозы (А) Найдите количество глюкозы в 100мл крови.

Пересчитайте количество глюкозы на 100мл крови в соответствии с формулой:

Определение липидов. Свойства липидов.

10.1. Сравнение ненасыщенности жиров.Возьмите четыре плоскодонные колбы (стаканчики). Отвесте по 0,5г:

в первую колбу (стаканчик) - свиного сала;

во вторую колбу (стаканчик) - сливочного масла;

в третью колбу (стаканчик) - маргарина;

в четвертую колбу (стаканчик) –15 капель растительного масла.

Добавьте в каждую колбу (стаканчик) по 3 мл хлороформа для растворения жира (твердые жиры предварительно расплавьте). Оттитруйте все колбы (стаканчики) 0,001н раствором йода в хлороформе до появления отчетливой розовой окраски. Запишите объем раствора йода, пошедшего на титрование каждого вида жира. Результаты занесите в таблицу 10.

№ про- Исследуемый жир Объем реактива Вывод о степени ненасыщенности Сделайте вывод о степени насыщенности жиров.

10.2. Определение холестерина в сыворотке крови методом Златкис-Зака.

Используйте только сухие пробирки!

В 1-ю пробирку налейте 1 мл сыворотки крови, во 2-ю – 1 мл воды в обе пробирке добавьте (осторожно) 5 мл рабочего раствора FeCl3, содержащего концентрированные СН3СООН и Н2SО4. Закройте пробирки резиновыми пробками, тщательно перемешайте содержимое и оставьте стоять при комнатной температуре на 15 мин. Проколориметрируйте опыт на ФЭКе против контроля при зеленом светофильтре ( = 510 - 560 нм) в кювете 1 см. В контроле вместо сыворотки крови содержится 1 мл дистиллированной воды. Расчет произведите по калибровочному графику:

0,1 содержание холестерина Сделайте вывод.

Аденозинтрифосфат (АТР). Рибонуклеозид-5-трифосфат, участвующий в энергетическом цикле клетки в качестве донора фосфатной группы.

Активация аминокислоты. АТР-зависимое ферментативное образование эфирной связи между карбоксильной группой аминокислоты и З'-гидроксильной группой соответствующей ей тРНК.

Активный транспорт. Требующий энергии перенос растворенного вещества через мембрану в направлении более высокой его концентрации. Активный центр. Участок поверхности фермента, в котором молекула субстрата связывается и претерпевает превращения.

Акцептор электронов. Вещество, присоединяющее электроны в окислительно-восстановительной реакции.

Алкалоиды. Азотсодержащие органические соединения растительного происхождения; часто это вещества основной природы, обладающие высокой биологической активностью.

Аллостерические ферменты. Регуляторные ферменты, каталитическая активность которых меняется при нековалентном связывании специфического метаболита не в каталитическом центре, а в другом участке.

Аллостерический центр. Специфический участок на поверхности молекулы аллостерического фермента (отличный от активного центра), с которым связывается молекула модулятора или эффектора.

Аминоацил-тРНК. Эфир аминокислоты и тРНК.

Аминоацил-тРНК –синтетаза.Фермент, катализирующий образование аминоацил-тРНК за счет энергии АТР.

Аминокислоты. Карбоновые кислоты с аминогруппой в положении, составные элементы белков.

Аминотрансферазы. Группа ферментов, катализирующих перенос аминогрупп от одного метаболита к другому; их называют также трансаминазами.

Амфиболический путь. Метаболический путь, используемый как для катаболизма, так и для анаболизма.

Амфипатическое соединение. Соединение, молекула которого содержит и полярные, и неполярные области.

Анаболизм. Фаза промежуточного метаболизма, связанная с требующим затрат энергии биосинтезом компонентов клеток из молекулпредшественников.

Антиген. Молекула, способная вызывать синтез специфического антитела у позвоночных.

Антикодон. Специфическая последовательность из трех нуклеотидов в тРНК, комплементарная кодону для аминокислоты в мРНК.

Антитело. Защитный белок, синтезируемый иммунной системой высших организмов; он специфическим образом взаимодействует с чужеродной молекулой (антигеном), которая индуцировала его синтез.

Ацидоз. Метаболические условия, при которых буферная емкость жидкостей организма по отношению к ионам Н+ уменьшается;

обычно ацидоз сопровождается понижением рН крови.

Бактериофаг. Вирус, способный реплицироваться в бактериальной клетке.

Белок. Полимер, состоящий из одной или нескольких полипептидных цепей, для каждой из которых характерны определенная аминокислотная последовательность и определенная молекулярная масса.

Библиотека генов. Неупорядоченный набор фрагментов ДНК, содержащий всю генетическую информацию данного вида.

Вектор. Автономно реплицирующаяся в клетке-хозяине молекула ДНК, к которой можно присоединить фрагмент ДНК, чтобы обеспечить его репликацию; например, плазмида или ДНК умеренного фага.

Вирион. Вирусная частица.

Вирус. Самореплицирующийся инфекционный комплекс нуклеиновой кислоты и белка, содержащий ДНК- или РНК-хромосому и требующий для своей репликации интактную клетку-хозяина.

Витамин. Органическое вещество, которое должно присутствовать в пище в следовых количествах; большинство витаминов представляет собой составную часть определенных коферментов.

Водородная связь. Сравнительно слабое электростатическое притяжение между электроотрицательным атомом и атомом водорода, ковалентно связанным с другим электроотрицательным атомом..

Восстановление. Приобретение соединением электронов.

Всасывание. Поступление продуктов пищеварения из кишечника в кровь.

Вставочная мутация. Мутация, вызванная вставкой дополнительного основания между двумя последовательно расположенными основаниями ДНК.

Вторичная структура белка. Регулярная конформация остова полипептидной цепи.

Вырожденный код. Код, в котором один элемент на каком-то одном языке кодируется несколькими элементами на другом языке.

Высокоэнергетическое соединение. Соединение, гидролиз которого в стандартных условиях сопровождается значительным уменьшением свободной энергии.

Гем. Железопорфириновая простетическая группа гемопротеинов.

Гемоглобин. Гемсодержащий белок красных кровяных клеток (эритроцитов), принимающий участие в переносе 02.

Ген. Участок хромосомы, который кодирует одну или несколько полипептидных цепей или молекулу РНК.

Генетическая информация. Наследственная информация, содержащаяся в нуклеотидной последовательности хромосомной ДНК или РНК.

Генетический код. Набор кодовых слов (триплетов) в ДНК кодирующих аминокислоты белков.

Геном. Совокупность всех генов организма.

Гидролиз. Расщепление молекулы на две или несколько меньших молекул в реакции с водой.

Гидрофильный. «Водолюбивый»; так говорят о полярных или заряженных молекулах либо о группах, которые ассоциируются с водой.

Гидрофобный. «Ненавидящий воду»; так говорят о неполярных молекулах или группах, которые не растворимы в воде.

Гистоны. Группа основных белков, связанных с хромосомами эукариотических клеток.

Гликолиз. Тип брожения, при котором глюкоза расщепляется на две молекулы пирувата.

Глиоксилатный цикл. Разновидность цикла лимонной кислоты, используемая бактериями и рядом растительных клеток для превращения ацетата в сукцинат и в конечном итоге в новый углевод.

Глобулярный белок. Растворимый белок, полипептидная цепь которого плотно свернута в пространстве с образованием глобулы.

Глюкогенные аминокислоты. Аминокислоты, углеродная цепь которых может быть превращена в процессе метаболизма в глюкозу или гликоген.

Глюконеогенез. Биосинтез новых углеводов из неуглеводных предшественников.

Гомологичные белки. Белки с одинаковой функцией и сходными свойствами у разных видов организмов, например гемоглобины.

Гормон. Химическое вещество, которое синтезируется в следовых количествах эндокринной тканью и выполняет роль посредника в регулировании функции другой ткани или органа.

Двойная спираль. Спираль, образованная двумя комплементарными антипараллельными цепями ДНК или РНК.

Дегидрогеназы. Ферменты, катализирующие удаление из субстрата двух атомов водорода.

Дезаминирование. Ферментативное удаление аминогрупп из аминокислот.

Дезоксирибонуклеотиды. Нуклеотиды, содержащие в качестве пентозного компонента 2-дезокси-D-рибозу.

Делеционная мутация. Мутация, возникшая в результате утраты одного или большего числа нуклеотидов из гена.

Денатурация. Частичное или полное расплетание полипептидной цепи (цепей) белка с утратой его специфической природной конформации.

Денатурированный белок. Белок, утративший свою природную конформацию под воздействием какого-либо стабилизирующего фактора, например при нагревании.

Диабет сахарный. Болезнь, вызванная нарушением метаболизма из-за нехватки инсулина и характеризующаяся трудностью транспорта глюкозы из крови в клетки при нормальных концентрациях глюкозы.

Диализ. Удаление молекул малого размера из раствора макромолекул за счет диффузии первых в воду через полупроницаемую мембрану.

Дисульфилный мостик. Ковалентная поперечная связь, образующаяся между цистеиновыми остатками двух полипептидных цепей.

ДНК-лигаза. Фермент, катализирующий образование фосфодиэфирной связи между З'-концом одного фрагмента ДНК и 5'-концом другого в условиях, когда оба фрагмента комплементарно спарены с цепью-матрицей.

ДНК-полимераза. Фермент, который катализирует протекающую в присутствии матрицы реакцию синтеза ДНК из предшественников - дезоксирибонуклеозид-5'-трифосфатов.

ДНК-репликазная система. Полный набор ферментов и специализированных белков, необходимых для репликации ДНК.

Донор протонов. Вещество, отдающее протон в кислотно-основной реакции, т.е. кислота.

Донор электронов. Донор электронов в окислительно-восстановительной реакции.

Дыхание. Окислительное расщепление молекулы питательного вещества с высвобождением энергии под воздействием кислорода.

Дыхательная цепь. Электронпереносяшая цепь, состоящая из последовательности белков-переносчиков электронов, которые переносят электроны от субстрата к молекулярному кислороду в аэробных клетках.

Жирная кислота. Алифатическая кислота с длинной углеродной цепью, остатки которой содержатся в природных жирах и маслах.

Заменимые аминокислоты. Аминокислоты белков, которые могут синтезироваться человеком и другими позвоночными из более простых предшественников и потому их присутствие в пище не обязательно.

Зимоген. Неактивный предшественник фермента; например, пепсиноген.

Изозимы (изоферменты). Множественные формы фермента, отличающиеся друг от друга по сродству к субстрату, по максимальной активности или по регуляторным свойствам.

Изомераза. Фермент, катализирующий превращение соединения в его структурный изомер.

Изоэлектрическая точка. Значение рН, при котором растворенное вещество не имеет суммарного электрического заряда.

Иммунный ответ. Способность позвоночных вырабатывать антитела к антигену, т.е. к чужеродным для их организма макромолекулам.

Иммуноглобулин. Белок, являющийся антителом, вырабатываемым к специфическому антигену.

Индуктор. Молекула, способная вызывать синтез данного фермента; обычно это субстрат фермента.

Индуцибельный фермент. Фермент, который не вырабатывается клеткой (т. е. его синтез подавлен) до тех пор, пока его синтез не индуцируется своим субстратом или другим близкородственным соединением.

Инициирующие факторы. Специфические белки, необходимые для инициации синтеза полипептида рибосомами.

Инициирующий кодон. Триплет AUG, кодирующий первую аминокислоту в полипептидной цепи, которой у прокариот является Nформилметионин, а у эукариот - метионин.

Интерферон. Белок, вырабатываемый зараженными вирусом клетками позвоночных и препятствующий заражению этих клеток вирусами другого вида.

Интрон. Вставочная последовательность в гене; она транскрибируется, но вырезается до процесса трансляции.

Катаболизм. Фаза метаболизма, включающая деградацию молекул питательных веществ и сопровождающаяся выделением энергии..

кДНК (комплементарная ДНК). ДНКсинтезируемая обычно с помощью обратной транскриптазы и комплементарная данной мРНК;

используется для клонирования ДНК.

Киназа. Фермент, катализирующий фосфорилирование молекулыакцептора при помощи АТР.

Конститутивные ферменты. Ферменты главных метаболических путей, которые всегда присутствуют в нормальных клетках.

Кортикостероиды. Стероидные гормоны, вырабатываемые корой надпочечников.

Кофактор. Низкомолекулярное термостабильное неорганическое или органическое соединение, необходимое для проявления активности фермента.

Кофермент. Кофактор органической природы, необходимый для действия определенных ферментов; часто в качестве составной части содержит витамин.

Коэффициент седиментации. Физическая константа, определяющая скорость осаждения частицы в центрифуге при заданных условиях.

Лизосома. Окруженная мембраной органелла в цитоплазме эукариотических клеток, содержащая большое число гидролитических ферментов.

Липкий конец. Свободный одноцепочечный конец двухцеиочечной ДНК, комплементарный одноцепочечному концу противоположной полярности этой же или другой молекулы ДНК.

Матрица. Макромолекулярный шаблон для синтеза информационной макромолекулы. Матричная РНК (мРНК). Класс молекул РНК, каждая из которых комплементарна одной цепи клеточной ДНК и служит для переноса генетической информации от хромосомы к рибосомам.

Медиатор нервных импульсов. Низкомолекулярное соединение (обычно содержащее азот), секретируемое окончанием нейрона и связывающееся со следующим нейроном; служит для передачи нервных импульсов.

Межклеточное вещество. Коллоидальный гидратированный полисахаридный комплекс, присутствующий в пространстве между клетками животных тканей.

Мембранный транспорт. Перенос растворенного вещества через мембрану, осуществляемый обычно с помощью особого белка мембраны.

Метаболизм. Полная совокупность катализируемых ферментами превращений органических молекул питательных веществ в живых клетках.

Микросомы. Окруженные мембраной пузырьки, образованные в результате фрагментации эндоплазматического ретикулума эукариотических клеток и выявляемые при дифференциальном центрифугировании.

Митоз. Репликация хромосом в соматических клетках эукариот.

Митохондрии. Окруженные мембраной органеллы, присутствующие в цитоплазме эукариотических клеток; они содержат ферментные системы, необходимые в цикле лимонной кислоты, в транспорте электронов и при окислительном фосфорилировании.

Мукопротеины. Сложные белки, содержащие кислый мукополисахарид; их называют также протеогликанами.

Мультиферментная система. Последовательность связанных между собой ферментов, участвующих в данном метаболическом пути.

Мутаген. Химический агент, способный вызывать изменения в гене, т.е. мутацию.

Мутация. Наследуемое изменение в хромосомe.

Нативная конформация. Биологически активная конформация белковой молекулы.

Незаменимые аминокислоты. Аминокислоты, которые не могут синтезироваться человеком и другими позвоночными и должны поступать с пищей.

Незаменимые жирные кислоты. Группа полиненасыщенных жирных кислот растительного происхождения, которые обязательно должны содержаться в пище млекопитающих.

Нонсенс-кодон. Кодон, который не кодирует ни одну из аминокислот, а указывает место окончания синтеза полипептидной цепи.

Нуклеаза. Фермент, способный гидролизовать межнуклеотидные связи в нуклеиновой кислоте.

Нуклеиновые кислоты. Природные полинуклеотиды, в которых нуклеотидные остатки соединены между собой в определенной последовательности фосфодиэфирными связями.

Нуклеозид. Соединение, состоящее из пуринового или пиримидинового основания, ковалентно связанного с пентозой.

Нуклеозиддифосфатсахар. Переносчик молекулы сахара, выполняющий роль кофермента в ферментативных реакциях синтеза полисахаридов и производных сахаров.

Нуклеоид. Ядерная зона в прокариотической клетке; она содержит хромосому, но не окружена мембраной.

Нуклеотид. Нуклеозид, фосфорилированный по одной из гидроксильных групп пентозы.

Обратная транскриптаза. Синтезируемая ретровирусами РНКзависимая ДНК-полимераза, способная катализировать синтез ДНК, комплементарной РНК.

Окислительное фосфорилирование. Ферментативное превращение ADP в АТР, сопряженное с переносом электронов от субстрата к молекулярному кислороду..

Оксигеназа. Фермент, катализирующий реакцию, в ходе которой в акцепторную молекулу вводится кислород..

Оператор. Область ДНК, которая взаимодействует с белкомрепрессором, благодаря чему регулируется экспрессия гена или группы генов.

Оперон. Единица генетической экспрессии, состоящая из одного или нескольких связанных между собой генов, а также из промотора и оператора, которые регулируют их транскрипцию.

Оптимум рН. Значение рН, при котором фермент проявляет максимальную каталитическую активность.

Оптическая активность. Способность вещества вращать плоскость плоскополяризованного света.

Пентозофосфатный путь. Путь окисления глюкозо-6-фосфата с образованием пентозофосфатов.

Пептид. Две или большее число аминокислот, ковалентно соединенных друг с другом пептидными связями.

Пептидаза. Фермент, катализирующий гидролиз пептидной связи.

Пептидная связь. Замещенная амидная связь между -аминогруппой одной аминокислоты и -карбоксильной группой другой.

Перемещающийся элемент (транспозон). Фрагмент ДНК, который может менять свое положение в геноме.

Плазмида. Внехромосомная независимо реплицирующаяся небольшая кольцевая молекула ДНК.

Промотор. Участок ДНК, с которым может связываться РНКполимераза, инициируя тем самым транскрипцию.

Простагландины. Класс жирорастворимых гормоноподобных регуляторных молекул, являющихся производными арахидоновой кислоты и других полиненасыщенных жирных кислот.

Протеинкиназы. Ферменты, катализирующие фосфорилирование определенных аминокислотных остатков в ряде белков.

Протеолитический фермент. Фермент, катализирующий гидролиз белков или пептидов.

Разобщающий агент. Вещество, которое разобщает процессы фосфорилирования ADP и транспорта электронов, например 2,4динитрофенол.

Регуляторный ген. Ген, продукт которого принимает участие в регуляции экспрессии другого гена, например ген, кодирующий белокрепрессор.

Регуляторный фермент. Фермент, обладающий регуляторной функцией благодаря его способности изменять свою каталитическую активность в результате нековалентного или ковалентного присоединения особого модулирующего метаболита.

Рекомбннантная ДНК. ДНК, образованная в результате соединения генов в новой комбинации.

Рекомбинация. Соединение генов, группы генов или частей генов в результате биологического процесса или в ходе лабораторного манипулирования, приводящее к новым комбинациям генов.

Рентгеноструктурный анализ. Использование метода дифракции рентгеновских лучей на кристаллах исследуемого соединения для определения его трехмерной структуры.

Репликация. Синтез дочерней молекулы двухцепочечной ДНК, идентичной родительской двухцепочечной ДНК.

Репрессибельный фермент. Фермент, синтез которого ингибируется в том случае, если продукт катализируемой им реакции легко доступен бактериальной клетке.

Репрессор. Белок, который связывается с регуляторной последовательностью (оператором) гена и блокирует его транскрипцию.

Рестриктирующне эндонуклеазы. Эндодезоксирибонуклеазы, узнающие специфическую нуклеотидную последовательность и вызывающие расщепление обеих цепей ДНК в сайтах, которые определяются нуклеотидными последовательностями, обладающими симметрией второго порядка относительно центра. Эти ферменты являются важным инструментом генетической инженерии.

Ретровирус. РНК-содержащий вирус, в состав которого входит обратная транскриптаза, т.е. РНК-зависимая ДНК-полимераза.

Рецептор гормона. Специфический участок на поверхности клетки или внутри нее, связывающий гормон.

Рилизинг-факторы (факторы терминации). Входящие в состав цитозоля факторы белковой природы, необходимые для высвобождения готовой полипептидной цепи из рибосомы.

Сателлитная ДНК. Высокоповторяющиеся нетранслируемые участки ДНК в эукариотических клетках.

Сбраживание.Анаэробное расщепление молекул питательного вещества, например глюкозы, сопровождающееся выделением энергии.

Сведберг (S). Единица скорости седиментации частицы в центрифуге.

Сдвиг рамки. Мутация, которая обусловлена вставкой или потерей одной или нескольких пар нуклеотидов; приводит к смещению рамки считывания кодонов при биосинтезе белка, в результате чего образующийся белок, начиная с кодона, подвергшегося изменению, имеет искаженную аминокислотную последовательность.

Серповидно-клеточная анемия. Заболевание человека, связанное с нарушением первичной структуру гемоглобина, которое характерно для гомозигот по аллелю, кодирующему -цепь гемоглобина.

Сигнальная последовательность. 5/-лидерная аминокислотная последовательность полипептида, сигнализирующая о месте назначения новосинтезированного белка; с ее помощью белок проходит сквозь определенную мембрану.

Стероиды. Класс липидов, содержащих циклопентанфенантреновую кольцевую структуру.

Структурный ген. Ген, кодирующий белки и РНК.

Субстрат. Определенное соединение, на которое действует фермент.

Терминирующая последовательность. Последовательность ДНК, которая находится на конце транскрипционной единицы и служит сигналом окончания транскрипции.

Терминирующие кодоны. Три кодона UAA, UAG и UGA, которые служат сигналами окончания синтеза полипептидной цепи.

Тетрагидрофолиевая кислота. Кофермент, представляющий собой восстановленную активную форму витамина фолиевой кислоты.

Токсины. Белки, которые вырабатываются некоторыми организмами и являются ядовитыми для других видов.

Топоизомеразы. Ферменты, способные осуществлять положительное или отрицательное сверхскручивание колец двухцепочечной ДНК.

Трансаминазы. Ферменты, катализирующие перенос аминогрупп от -аминокислот к -кетокислотам; их также называют аминотрансферазами.

Трансдукция. Перенос генетического материала из одной клетки в другую с помощью вирусного вектора.

Транскрипционный контроль. Регуляция белкового синтеза при помощи регуляции образования мРНК.

Транскрипция. Ферментативный процесс, при котором генетическая информация, содержащаяся в одной цепи ДНК, используется для синтеза комплементарной нуклеотидной последовательности в цепи мРНК.

Транслоказа. Фермент, вызывающий какое-либо движение, например перемещение рибосомы вдоль мРНК.

Трансляционный контроль. Регуляция синтеза белка за счет изменения скорости его трансляции в рибосоме.

Трансляция. Процесс, при котором генетическая информация, содержащаяся в молекуле мРНК, направляет синтез соответствующей аминокислотной последовательности в белке.

Транспозиция. Перемещение гена или группы генов из одного места генома в другое.

Транспортная РНК (тРНК). Класс молекул РНК (мол. масса 25000каждая из которых на первом этапе белкового синтеза ковалентно соединяется со специфической аминокислотой.

Факторы инициации. Специфические белки, необходимые для инициации синтеза полипептида в рибосомах.

Флавинадениндинуклеотид (FAD). Кофермент ряда окислительновосстановительных ферментов, содержащий рибофлавин.

Фосфорилирование. Образование фосфатного производного биомолекулы обычно за счет ферментативного переноса фосфатной группы от АТР.

Фосфорилирование в дыхательной цепи. Окислительное фосфорилирование, т.е. фосфорилирование ADP, сопряженное с переносом электронов от субстрата к кислороду.

Фосфорилирование на уровне субстрата. Фосфорилирование ADP и некоторых других нуклеозид-5'-дифосфатов, сопряженное с дегидрированием органического субстрата и протекающее независимо от переноса электронов.

Фосфоролиз. Ферментативное расщепление соединения в результате взаимодействия с фосфатом, аналогичное гидролизу.

Фотосинтетическое фосфорилирование (фотофосфорилирование).

Ферментативное образование АТР из ADP, сопряженное со светозависимым переносом электронов в фотосинтезирующих организмах.

Хемиосмотическое сопряжение. Сопряжение синтеза АТР и переноса электронов через мембрану за счет электрохимического градиента Н + Хиломикрон. Компонент плазмы крови, представляющий собой крупную каплю триацилглицеролов, стабилизированную с помощью оболочки из белка и фосфолипида.

Химерная ДНК. Рекомбинантная ДНК, содержащая гены из двух разных видов организмов.

Химерный белок. Ковалентно соединенные белки из разных видов организмов; их синтез кодируется химерной ДНК.

Хроматин. Нитевидный комплекс ДНК, гистонов и других белков, составляющий основу эукариотических хромосом.

Хроматография. Процесс, при котором сложные смеси молекул могут быть разделены путем многократно повторяющихся актов распределения между стационарной и движущейся фазами.

Хромосома.Одна большая молекула ДНК, содержащая ряд генов и выполняющая функцию хранения и передачи генетической информации.

Центральная догма. Основополагающий принцип биохимической генетики, согласно которому генетическая информация передается от ДНК к РНК и далее к белкам.

Цикл мочевины. Метаболический путь, обнаруживаемый в печени;

приводит к синтезу мочевины из аминогрупп и С02.

Циклический AMP (циклический аденилат). Вторичный посредник внутри клеток; его образование при помощи аденилатциклазы стимулируется некоторыми гормонами.

Цитохромы. Гемосодержащие белки, выполняющие роль переносчиков электронов при дыхании и фотосинтезе.

Четвертичная структура. Пространственное расположение подогнанных друг к другу субъединиц олигомерного белка.

Число оборотов. Число, указывающее, сколько раз молекула фермента преобразует молекулу субстрата за 1 мин в условиях, когда фермент проявляет максимальную активность.

Экзергоническая реакция. Химическая реакция, сопровождающаяся отрицательным изменением стандартной свободной энергии («нисходящая» реакция).

Экзон. Участок эукариотического гена, транскрипт которого оказывается в зрелой мРНК; он кодирует определенный участок полипептидной цепи белка.

Экзонуклеаза. Фермент, гидролизующий только концевую фосфодиэфирную связь нуклеиновой кислоты.

Электрофорез. Перемещение заряженных растворенных веществ в электрическом поле; часто используется для разделения смесей ионов.

Электрохимический градиент. Сумма градиентов концентрации и электрических зарядов при переносе ионов через мембрану.

Элюат. Жидкость, вытекающая из хроматографической колонки.

Эндергоническая реакция. Химическая реакция, сопровождающаяся положительным изменением стандартной свободной энергии («восходящая» реакция).

Эндокринные железы. Железы, содержащие клетки, специализирующиеся на синтезе гормонов и их секреции в кровь; при помощи гормонов' осуществляется регуляция деятельности клеток других типов.

Эндонуклеаза. Фермент, способный гидролизовать внутренние фосфодиэфирные связи в нуклеиновых кислотах.

Эндоплазматический ретикулум. Обширная система двойных мембран в цитоплазме эукариотических клеток; она окружает секреторные каналы и часто усеяна рибосомами.

Энергия активации. Количество энергии (в килокалориях), необходимое для того, чтобы перевести все молекулы, содержащиеся в моле реагирующего вещества, в состояние переходного комплекса.

Энергия связи. Энергия, необходимая для разрыва связи.

Энтальпия. Содержание тепла в системе.

Энтропия. Мера степени неупорядоченности системы.

Эукариоты. Организмы, клетки которых содержат окруженное мембраной ядро с множественными хромосомами и внутриклеточные органеллы.

Эффектор (модулятор). Метаболит, который, связываясь с аллостерическим центром регуляторного фермента, меняет его кинетические характеристики.

Ядро. Органелла эукариотической клетки, окруженная мембраной и содержащая хромосомы.

Ядрышко. Интенсивно окрашиваемая структура в ядре эукариотических клеток; участвует в синтезе рРНК и образовании рибосом.

1. Комов, В.П. Биохимия / В.П. Комов, В.Н.Шведова.– М.: Дрофа, 2004.-639с.

2. Биологическая химия /(Ю.Б. Филиппович, Н.И. Ковалевская, Г.А. Севастьянова и др.); под ред. Н.И. Ковалевской.- М.: ИЦ «Академия», 2008.-256с.

3. Белясова, Н.А. Биохимия и молекулярная биология / Н.А. Белясова. - Минск: Книжный дом, 2004. - 415с.

4. Коничев, А.С., Севастьянова, Г.Н. Молекулярная биология/ А.С. Коничев, Г.Н. Севастьянова. – М.: ИЦ «Академия», 2005.с.

5. Ляшевская,Н.В., Устюжанина,Е.Н., Байдалина,О.В. Биохимия и молекулярная биология: Методические указания к лабораторным занятиям. - Горно-Алтайск: РИО «УниверПринт».2005.- 84с.

Ленинджер, А. Основы биохимии: в 3 т. / Альберт Ленинджер.

Марри, Р. Биохимия человека: в 2 т. / Р. Марри, Д. Греннер., П. Мейес, В. Родуэлл. - М.: Мир, 1993.

Гудвин, Т., Мерсер, Э. Введение в биохимию растений: в 2 т. / Т. Гудвин, Э. Иерсер. - М.: Мир, 1986.

Спирин, А.С. Структура рибосом и биосинтез белка / А.С.

Спирин. – М.: Высшая шк., 1986. - с.

Структура и функция нуклеиновых кислот/под ред. А.С. Спирина.– М.: Высшая шк., 1990. – 303 с.

Степанов, В.М. Молекулярная биология. Структура и функции 11.

белков / В.М. Степанов. - М.: Высш. шк., 1996. – 335 с.

Албертс, Б. Молекулярная биология клетки: в 3 т. / Б. Албертс, 12.

Д. Брей, Дж. Льюис– М.: Мир, 1994.

Кнорре, Д.Г., Мызина, С.Д. Биологическая химия / Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина. - М.: Высш.шк., 1998. – 479 с.

Основы биохимии / под ред. А.А. Анисимова.– М.: Высшая 14.

15. Березов, Т.Т., Коровкин, Б.Ф. Биологическая химия/Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин.- М.: Медицина, 1998.-543с.

16. Строев, Е.А. Биологическая химия / Е.А. Строев.– М.: Высшая шк., 1986. – 479 с.

17. Филлипович, Ю.Б. Основы биохимии / Ю.Б. Филлипович.– М.:

Высшая шк., 1985. – 503 с.

18. Кретович, В.Л. Биохимия растений / В.Л. Кретович.- М.: Высшая шк., 1986. – 445 с.

19. Уайт, А. Основы биохимии: в 3 т. / А.Уайт. - М.: Мир, 1981.

20. Страйер, Л. Биохимия: в 3 т. / Л.Страйер. - М.: Мир, 1985.

21. Березин, И.В., Савин, Ю.В. Основы биохимии/ И.В. Березин, Ю.В. Савин. - М.: Изд-во МГУ, 1990. – 235 с.

22. Тюкавкина, Н.А., Бауков, Ю. Биоорганическая химия / Н.А.

Тюкавкина, Ю. Бауков. – М.: Дрофа, 2004.

23. Овчинников, Ю.А. Биоорганическая химия/ Ю.А. Овчинников.- М.: Просвещение, 1987.

24. Щербаков, В.Г. Биохимия / В.Г. Щербаков. – СПб.: ГИОРД, 25. Жеребцов, Н.А. Биохимия / Н.А. Жеребцов. – Воронеж, 2004.

26. Агол, В.И., Богданов, А.А. Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот/ В.И. Агол, А.А. Богданов.М.: Высш.шк., 1990.

27. Диксон, М., Уэбб, Э. Ферменты: в 3 т./М. Диксон, Э. Уэбб. – М.: Мир, 1982.

28. Современное естествознание. Молекулярные основы биологических процессов. Энциклопедия: в 10 т. – М.: Изд. Дом Магистр – Пресс, 2000.- 408 с.

29. Зенгбуш, П. Молекулярная и клеточная биология: в 3 т. / П. Зенгбуш. – М.: Мир, 1982.

30. Кольман, Я. Наглядная биохимия/Я. Кольман. – М.: Мир,2000.

31. Геннис, Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции/ Р. Геннис. – М.: Мир, 1997.

32. Лещук, Р.И. Практикум по биохимии/Р.И. Лещук, О.Б. Вайшля, С.А. Войцековская – Томск, 2002.

33. Плакунов, В.К. Основы энзимологии/ В.К. Плакунов. – М.: Логос, 2001.

34. Пустовалова, Л.М. Практикум по биохимии/Л.М. Пустовалова.

– Ростов на Дону: Феникс, 1999.

35. Справочник биохимика / под ред. Р. Досон. - М.: Мир, 1991.с.

36. Кухта, В.А., Морозкина. Основы биохимии/В.А. Кухта, Морозкина. М.: Медицина, 1999.

37. Филиппович, Ю.Б., Коничев, А.С., Севастьянова, Г.А., Кутузова, Н.М. Биохимические основы жизнедеятельности человека.-М.: Владос, 2005.-407с.

38. Биохимия/ Под ред. акад. Е.С. Северина.- М.: ГЭОТАРМедиа, 2008.-768с.

39. Румянцев, Е.В., Антина, Е.В., Чистяков, Ю.В. Химические основы жизни.- М.: Химия, КолоС, 2007.- 560с.

по самостоятельной работе студентов белки и их биологическая роль. Классификация простых белков:

по форме белковой молекулы, аминокислотному составу, растворимости. Классификация сложных белков (металло-, фосфо-, глико-, липо-, нуклео-, и хромо-протеины). Синтез аминокислот, пептидов, белков (химический, микробиологический, ферментативный). Применение аминокислот, пептидов, белков в промышленности и медицине.

практическом использовании пептидов и гическая роль. Класси- 3.с.133фикация, номенклату- 169.

ра, структура и свойст- 14.с.470ва, распространение в Тема 3: Нуклеиновые кислоты. 1. с.171- 16 1.Вы зиологическая роль 14.с.508важнейших гормонов, 511, 519их роль в регуляции обмена веществ и син- 15.с.370теза белков. Механизм Обмен белков. Регуля- 1. с.476 ция биосинтеза белков у про- и эукариот. 14.с.245Формирование натив- 257, 282ной конформации бел- ков. Пищевая ценность 15.с.54, и механизм их образования. Иммунодеффициты. Проблемы Обмен углеводов. Ней- 1. с.281рогуморальная регуля- ция углеводного обме- 3.с.273на. Нарушение угле- водного обмена (ги- 14.с.359погликемия, глюкозу- рия, гликогенозы). Са- 15.с.256харный диабет, причи- обмена веществ. Обмен липидов. Обмен 1. с.355ацетил-КоА. Регуляция обмена. 15.с.270Биологическое окисле- 1.с.189ние. Взаимосвязь об- 209, 508мена веществ. История развития учения о био- 3.с.204логическом окислении. 225, 423Роль русских ученых. Взаимосвязь обмена 14.с.389веществ (белков, нук- (контрольно-измерительные материалы по модульно рейтинговой системе оценки знаний) Модуль № 1: Строение и свойства аминокислот, 1. О чем позволяют судить цветные реакции на белки?

а) О наличии белков в биологических жидкостях.

б) О первичной структуре белка.

в) О наличии некоторых аминокислот в белках.

2.Устойчивость белка в растворах. Факторы устойчивости.

3. Гистоны представляют собой небольшие основные белки, связывающиеся с ДНК в хроматине. Они содержат относительно много положительно заряженных аминокислот, радикалы которых взаимодействуют с отрицательно заряженными остатками фосфорной кислоты в ДНК. Предположите, какие диаминомонокарбоновые кислоты входят в состав молекул гистонов. Напишите их формулы.

4.При рН 7,0 большинство аминокислот существует в виде цвиттерионов H3N-CH-COO- (-аминогруппа протонированна, а) Назовите аминокислоты, имеющие при рН 7,0 дополнительный отрицательный заряд, и напишите их формулы в ионизированной форме.

б) Назовите аминокислоты, имеющие при рН 7,0 дополнительный положительный заряд, и напишите их формулы в ионизированной форме.

5.Напишите формулы полипептидов и дайте им названия: 1)ала-лизтир-асп-про-гис; 2) сер-вал-мет-арг-фен; 3) лей-цис-тре-глу-трп. Как заряжены в воде эти пептиды? Определите N-концевые и С-концевые аминокислоты в них. Какими цветными реакциями можно открыть эти пептиды?