VI БИОРЕГУЛЯТОРЫ: ФЕРМЕНТЫ, ВИТАМИНЫ, ГОРМОНЫ

БИОХИМИЯ

Методические материалы для студентов

Составитель Е. А. Чикунова

Ижевск

ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА

УДК 547

ББК 24я73

Х 46

Учебно-методическое пособие составлено на основе Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утверждённого 17.03.2000 г.

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, протокол № _____от «____» _____________ 2010 г.

Рецензенты:

Н. Г. Пушина – доцент кафедры химии ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА

В.В. Сентемов – профессор кафедры химии ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА

Составитель:

Е. А. Чикунова – старший преподаватель кафедры химии Ижевской ГСХА

Х 46 Биохимия: задания для выполнения контрольной работы студентов заочного отделения: Учебно-методическое пособие / Сост. Е. А. Чикунова. – Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2010. – 33 с.

В учебно-методическом пособии приведены задания по биохимии, экзаменационные вопросы и рекомендуемая литература. Пособие предназначено для выполнения контрольной работы студентами заочного отделения агроинженерного факультета и ФНПО (специальность «Технология продуктов специального назначения и общественного питания») Ижевской ГСХА.

Может быть использовано для выполнения контрольных работ студентами заочного отделения зооинженерного факультета и факультета ветеринарной медицины.

УДК 54

ББК 24я73

© ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2010

© Чикунова Е.А., составление, 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Настоящее пособие составлено для выполнения контрольной работы по биохимии студентами заочного отделения агроинженерного факультета и ФНПО по специальности «Технология продуктов специального назначения и общественного питания». Оно может быть использовано для выполнения контрольной работы по дисциплине «Органическая, биологическая и физколлоидная химия», раздел «Биохимия» студентами зооинженерного факультета по специальности «Зоотехния» и факультета ветеринарной медицины. В соответствии с Госстандартом и учебным планом каждый студент должен выполнить контрольную работу по данному пособию. Однако нужно помнить, что программы изучения дисциплины на различных факультетах академии различны, поэтому студенты должны выполнить только те задания, которые предусмотрены Госстандартом изучения дисциплины для данной специальности.

К написанию контрольной работы следует приступить только после полного изучения курса биохимии по учебникам.

При оформлении контрольной работы вопросы контрольного задания нужно полностью переписать в тетрадь, а затем дать полные ответы на все вопросы задания.

В конце работы должен быть приведен список использованной литературы с указанием автора учебника и года его издания.

Варианты контрольных заданий по биохимии для студентов ФНПО по спе-циальности «Технология продуктов общественного питания» приведены в таблице 1.

Варианты контрольных заданий по биохимии для студентов заочного отделения агроинженерного факультета по специальности «Технология продуктов специального назначения и общественного питания» приведены в таблице 2.

Таблица 1 – Варианты контрольных заданий для студентов ФНПО

Таблица 2 – Варианты контрольных заданий для студентов АИФ

I АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ

ОБМЕН ПРОСТЫХ БЕЛКОВ

1. Постройте формулы биологически активных пептидов:

1) трипептида глутатиона - γ - глутамилцистеинилглицина, учитывая, что находящаяся с Ν-конца глутаминовая кислота взаимодействует с цистеином карбоксильной группой у γ -атома углерода; трипептид содержится во всех живых организмах и выполняет функцию протектора белков от окислителей;

2) дипептида карнозина – β - аланилгистидина, входящего в состав мышц человека и животных;

3) дипептида ансерина – β - аланил – Ν - метилгистидина, входящего в состав мышц человека и животных и обладающего анаболическим эффектом;

4) дипептида тимогена – глутамилтриптофана, проявляющего иммуностимулирующий эффект;

5) глицилсерингистидина, представляющего трипептидный участок гормона инсулина;

6) пролиллейцилглутамина, представляющего трипептидный участок гормона окситоцина.

2. Составьте схемы гидролиза приведённого ниже трипептида под действием карбоксипептидазы и под действием аминопептидазы.

1) Ала – Вал – Глу; 6) Вал – Тир – Асп;

2) Сер – Гис – Тре; 7) Тре – Лиз – Вал;

3) Лей – Ала – Асп; 8) Иле – Сер – Цис;

4) Тир – Асп – Цис; 9) Три – Мет – Глу;

Глу – Тир – Гис; 10) Ала – Гли – Про.

3. Составьте схемы декарбоксилирования следующих аминокислот:

1) цистеина; 6) валина;

2) серина; 7) орнитина;

3) аспарагиновой кислоты; 8) треонина;

4) изолейцина; 9) фенилаланина;

5)метионина; 10) аспарагина.

Приведите схемы обезвреживания образовавшихся аминов.

4. Составьте схемы реакций различных видов дезаминирования аминокислоты из задания 3. Определите класс ферментов, катализирующих соответствующие реакции.

5. Приведите схемы реакций трансаминирования:

1) аланин + α-кетоглутаровая кислота→? +?

2) пировиноградная кислота + глутаминовая кислота→? +?

3) глутаминовая кислота + щавелевоуксусная кислота→? +?

4) аспарагиновая кислота + пировиноградная кислота→? +?

5) аланин + щавелевоуксусная кислота→? +?

6) аспарагиновая кислота + α-кетоглутаровая кислота→? +?

6. Из предлагаемых аминокислот постройте пептид так, чтобы он гидролизовался под действием а) пепсина; б) трипсина. Составьте схемы гидролиза пептида под действием соответствующего фермента:

7. Напишите уравнения реакций орнитинового цикла. Укажите ферменты соответствующих стадий.

II ОБМЕН НУКЛЕОПРОТЕИДОВ

8. Приведите формулу нуклеотида и схему его тканевого распада, назовите конечные продукты распада соответствующего азотистого основания:

III ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

15. На основании соответствующих разделов учебника составьте таблицу об углеводах пищи растительного и животного происхождения по типу (в графе «Моносахаридный состав» для моно- и дисахаров приведите структурные формулы соответствующих соединений, для полисахаров приведите фрагмент структуры из трёх моносахаридных остатков):

Таблица 5 – Состав углеводов пищи

Рассмотрите основные функции углеводов в растительном и животном организме.

16. Допишите фразу:

· Процесс синтеза гликогена из глюкозы называется ….

· Гликогенолиз – это …

· Распад гликогена под действием тканевых амилаз называется ….

· Биологический смысл образования гликогена заключается в том, что ….

· Прямой аэробный путь окисления глюкозы называется …

· Апотомическое окисление глюкозы характерно для следующих тканей: …

· Энергетический эффект пентозофосфатного окисления глюкозы составляет …

· Апотомический путь распада глюкозы отличается от дихотомического пути тем, что ….

· Гликолизом называется процесс …

· Биологическое значение гликолиза заключается в том, что ….

· Гликолиз называют дихотомическим путём, потому что ….

· Общий энергетический эффект гликолиза оставляет ….

· Ферменты гликолиза расположены в … клетки.

· Биологическая роль цикла Кребса заключается в том, что ….

· Энергетический эффект окисления ацетил-SKoA в цикле Кребса составляет …

· В цикле Кребса молекулы АТФ образуются на следующих стадиях: ... (выпишите уравнения соответствующих стадий, укажите ферменты реакций).

17. Напишите все уравнения реакций, соответствующие полному окислению соединений:

1) фосфоенолпирувата;

2) глицерина;

3) 3 – фосфоглицеринового альдегида;

4) дигидроксиацетонфосфата;

Ацетил – SКоА.

Рассчитайте энергетический эффект полного окисления соединения.

18. Составьте уравнения синтеза глюкозы из следующих соединений:

1) пировиноградной кислоты;

2) лимонной кислоты;

3) яблочной кислоты;

4) щавелевоуксусной кислоты;

Молочной кислоты.

Укажите в каждом случае, сколько молекул АТФ и сколько макроэргических связей расходуется на осуществление процесса.

19. Чем отличается процесс гликолиза от спиртового брожения? Происходит ли спиртовое брожение в организме млекопитающих?

IV ОБМЕН ЛИПИДОВ

20. Рассмотрите современную классификацию липидов. Приведите примеры липидов различных классов, укажите основные биологические функции липидов.

21. Допишите фразу:

· Жирами называются ….

· Маслами называются жиры ….

· В состав масел входят следующие карбоновые кислоты: ….

· Качество жира можно охарактеризовать следующими константами: ….

· В желудочно-кишечном тракте человека липиды перевариваются под действием следующих ферментов: …. Дайте характеристику фермента липазы (место синтеза, класс, подкласс, рН, температурный оптимум, тип специфичности; укажите условия, необходимые для активации липазы и проявления её активности).

· Биологическое значение желчи заключается в том, что ….

· В состав желчи входят: …. Приведите структурные формулы натриевых солей гликодезоксихолевой и таурохолевой кислот.

· Внутриклеточным липолизом называется процесс ….

· В крови можно обнаружить следующие типы липопротеидов: ….

· Транспорт липидов кровью осуществляется в следующих направлениях: ….

· Биосинтез триацилглицеридов в организме человека осуществляется следующими путями: …. Наиболее активно этот процесс протекает в тканях ….

· К кетоновым телам относятся …. Укажите нормальную физиологическую функцию этих соединений и источник их синтеза.

22. Составьте схемы ферментативного гидролиза жира:

23.Рассчитайте энергетический эффект полного окисления карбоновой кислоты (в скобках дано общее число атомов углерода в молекуле кислоты); укажите число молекул ацетил – SKoA, образующееся при окислении кислоты; назовите все ферменты β -окисления жирных кислот, коферменты и витамины, входящие в их состав:

24. Приведите схему синтеза масляной кислоты из ацетил – SКoA, укажите ферменты, коферменты и витамины, участвующие в процессе.

25. Рассмотрите строение, биологическую роль холестерина. К какому типу липидов относится холестерин? Каковы источники холестерина для организма человека? Какое вредное воздействие оказывает повышенное количество холестерина на организм человека?

V ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН

26. Допишите фразу:

· Совокупность окислительно-восстановительных реакций, происходящих в клетках с участием ферментов и являющихся источником энергии в организме, называется ….

· Окислительно-восстановительными реакциями называются реакции ….

· Тканевое дыхание – это ….

· Биологическое окисление отличается от горения тем, что ….

· Окислительное фосфорилирование – это процесс ….

· Ферменты тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования расположены ….

· Универсальным аккумулятором, донором и трансформатором энергии в организме является …. (приведите формулу соединения).

· Макроэргической связью называется ….

· Макроэргические связи отличаются от обычных химических связей тем, что …

· При окислительном декарбоксилировании пировиноградной кислоты образуется …

27. В биологическом окислении участвует ряд ферментов. Опишите строение и функции основных ферментов, заполнив таблицу 6:

Таблица 6 – Ферменты, их строение и функции

28. Приведите схему тканевого дыхания. Укажите этапы, на которых происходит сопряжение процессов переноса электронов и образования АТФ из АДФ и неорганического фосфата. В каких органеллах клетки происходит окислительное фосфорилирование?

29. Определите количество молекул АТФ, образующихся при протекании перечисленных реакций с последующим участием ферментов дыхательной цепи:

1) яблочная кислота + НАД⁺ ® щавелевоуксусная кислота + НАД Н₂;

2) масляная кислота + ФАД ® бутен-2-овая кислота + ФАД Н₂;

3) янтарная кислота + ФАД ® фумаровая кислота + ФАД Н₂;

4) изолимонная кислота ^{+ [O]} ®_{- CO2} (окислительное декарбоксилирование);

5) a - кетоглутаровая кислота ^{+ [O]} ®_{- CO2} (окислительное декарбоксилирование).

Составьте уравнения соответствующих реакций.

Таблица 7 – Ферменты и катализируемые ими реакции

32. Рассмотрите классификацию гормонов по химической структуре. Определите, к какому типу относятся приведённые ниже гормоны, укажите основные направления действия гормонов:

33. Рассмотрите основные механизмы действия гормонов. Приведите основные отличия этих механизмов. Какие гормоны функционируют по тому или иному механизму?

VII Вопросы для проведения экзамена по биохимии

1. Биохимия, её место среди других естественных наук, предмет и задачи биохимии. Использование биохимических методов исследования в практике пищевой промышленности.

2. Ферменты – биокатализаторы. Механизм действия ферментов. Влияние эффекторов на каталитическую активность ферментов.

3. Химическая природа ферментов. Простые и сложные ферменты, состав и строение, примеры. Активный центр фермента. Специфичность ферментов и её объяснение. Понятие об изоферментах, примеры изоферментов.

4. Свойства ферментов, их отличия от неорганических катализаторов. Температурный и рН-оптимумы каталитической активности.

5. Классификация и номенклатура ферментов. Использование ферментов в пищевой промышленности.

6. Пептиды и белки: классификация, особенности строения. Характеристика первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур белковых молекул, типы связей, обеспечивающих каждую из них. Качественные реакции на белки и аминокислоты.

7. Биологические функции белков и пептидов, биологическая ценность белков пищи. Требования к белкам пищи. Азотистый баланс. Потребность человека в белке.

8. Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте человека. Характеристика ферментов переваривания.

9. Гниение белков в кишечнике и механизмы обезвреживания токсичных продуктов.

10. Общие пути распада аминокислот в тканях. Реакция декарбоксилирования, образование биогенных аминов, роль аминов в организме, их токсичность;

11. Реакции дезаминирования аминокислот; кетогенные и глюкогенные аминокислоты, непрямое дезаминирование, его механизм и биороль.

12. Реакции переаминирования как способ синтеза заменимых аминокислот, другие пути синтеза аминокислот, взаимопревращения аминокислот.

13. Пути образования аммиака в тканях, его токсичность. Пути обезвреживания аммиака. Орнитиновый цикл.

14. Схема белкового обмена, обоснование его ведущей роли.

15. Нуклеопротеиды: особенности строения, содержание в продуктах питания. Виды нуклеиновых кислот и их функции; первичная и вторичная структуры РНК и ДНК, принцип комплементарности.

16. Распад нуклеиновых кислот в желудочно-кишечном тракте, конечные продукты распада ДНК и РНК.

17. Расщепление нуклеиновых кислот в тканях, распад пуриновых и пиримидиновых оснований, конечные продукты распада. Нарушения обмена пуринов.

18. Общая характеристика обмена веществ и энергии. Сущность энергетического обмена, Биологическое окисление в сравнении с неорганическим окислением. Дыхательная цепь, её компоненты.

19. Макроэргическая связь и макроэргические соединения, способы образования и пути использования АТФ в организме.

20. Классификация углеводов пищи, особенности их строения и биологические функции. Биологическая ценность углеводов пищи, требования к составу углеводов пищи, легкоусвояемые, медленно всасывающиеся и неперевариваемые углеводы.

21. Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте, всасывание продуктов переваривания. «Сахар» крови.

22. Общая схема углеводного обмена. Синтез и распад гликогена.

23. Анаэробный распад глюкозы в тканях, основные стадии, биороль. Спиртовое брожение сахаров. Сравнение брожения и гликолиза.

24. Аэробный метаболизм пирувата, окислительное декарбоксилирование пирувата.

25. Цикл Кребса, основные стадии, биороль.

26. Глюконеогенез. Пути утилизации избытка молочной кислоты в мышцах (цикл Кори).

27. Характеристика липидов пищи. Биологические функции липидов. Качество жиров пищи, факторы, влияющие на него. Константы жиров.

28. Переваривание липидов в желудочно-кишечном тракте. Желчные кислоты, их строение и биороль. Всасывание продуктов переваривания липидов.

29. Окисление глицерина и окисление жирных кислот. Энергетический эффект и биороль, основные стадии.

30. Биосинтез глицерина, жирных кислот и жиров.

31. Общая схема липидного обмена. Нарушение и регуляция липидного обмена. Кетоновые тела, их образование и биохимическое назначение.

32. Взаимосвязь обмена различных веществ.

33. Водно-минеральный обмен. Вода, её содержание и роль в организме. Регуляция водного обмена. Макро- и микроэлементы животных тканей, их биороль.

34. Общая характеристика витаминов, их классификация и номенклатура. Авитаминозы, гиповитаминозы и гипервитаминозы, причины их возникновения. Понятие об антивитаминах.

35. Жирорастворимые витамины, особенности их строения, свойств, их участие в биохимических превращениях: витамины А, Д, Е, К, F.

36. Водорастворимые витамины: природные источники, строение, участие в образовании коферментов, биороль, проявления гипо- и авитаминозов. Витамины В₁, В₂, В₃, В₅, В₆, В₉, В₁₂, витамин С и биотин.

37. Гормоны как эффекторы обмена веществ, сравнение их с другими биорегуляторами.

38. Классификация гормонов, механизмы их действия.

39-45. Основные гормоны млекопитающих, их строение, биороль:

· гормоны гипоталамо-гипофизарной системы;

· тиреоидные гормоны, схема биосинтеза, функции;

· гормоны, регулирующие обмен кальция и фосфора;

· гормоны поджелудочной железы (глюкагон и инсулин), их влияние на различные виды обмена веществ;

· гормоны мозгового слоя надпочечников, их биосинтез, влияние на различные виды обмена веществ;

· гормоны коркового слоя надпочечников (глюкокортикоиды, минералокортикоиды, половые гормоны);

· гормоны половых желёз.

VIII Рекомендуемая литература

I. Основная литература

1. Зайцев, С.Ю. Биохимия животных. Фундаментальные и клинические аспекты /С.Ю. Зайцев, Ю.В. Конопатов. – Спб.: Лань, 2004.

2. Рогожин, В.В. Практикум по биологической химии /В.В. Рогожин. - СПб.; М.: Лань, 2006.

3. Хазипов, Н.З. Биохимия животных /Н.З. Хазипов, А.Н. Аскаров. – Казань: Идеал – Пресс, 2003.

4. Чикунова, Е.А. Ферменты: номенклатура, классификация и направления практического использования /Е.А. Чикунова. – Ижевск, 2003.

II. Дополнительная литература

1. Берёзов, Т.Г. Биологическая химия / Т.Г. Берёзов, Б.Ф. Коровкин. – М.: Медицина, 1998.

2. Ленинджер, А. Биохимия /А. Ленинджер. – М.: Мир, 1980.

3. Малахов, Л.Г. Биохимия сельскохозяйственных животных /Л.Г. Малахов, Вишняков С.И. – М.: Колос, 1984.

4. Матвеев, И.М. Биорегуляторы обмена веществ животных /И.М. Матвеев. – Ижевск: ИжГСХА, 1975.

5. Пустовалова, Л.М. Практикум по биохимии /Л.М. Пустовалова. – Ростов-на-Дону: Феникс, 1999.

6. Филиппович, Э.Г. Витамины и жизнь животных /Э.Г. Филиппович. – М.: Агропромиздат, 1985.

7. Хазипов, Н.З. Биохимия животных /Н.З. Хазипов, А.Н. Аскаров. – Казань: Идеал – Пресс, 1998.

8. Чечёткин, А.В. Биохимия животных /А.В. Чечёткин. – М.: Высшая школа, 1982.

9. Чечёткин, А.Б. Практикум по биохимии с/х животных /А.Б. Чечёткин. – М.: Высшая школа, 1980.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1 – Характеристика аминокислот, выделенных из природных белков

№ п/п	Название	Формула	Сокращение принятое в биохимии	Биологическая ценность
	Глицин (гликокол, аминоуксусная кислота) L(+)-аланин     L(+)-валин     L(-)-лейцин   L(+)-изолейцин   L(-)-серин   L(-)-треонин   L(-)-цистеин   L(-)-метионин     L(-)-цистин     L(+)-аспараги- новая кислота     L(+)-аспарагин     L(+)-глутамино-вая кислота   L(+)-глутамин   L(+)-орнитин   L(+)-лизин   L(+)-аргинин   L(-)-фенил-аланин   L(-)-тирозин   L(-)-гистидин   L(-)-триптофан   L(-)-пролин   L(-)-оксипролин	Н2N-СН2-СООН     СН3-С*Н-СООН ½ NH2   NH2-С*Н-СООН ½ Н3С-СН-CH3 Н3С-СН-CH2-С*Н-СООН ½ ½ CH3 NH2   Н3С-CH2-С*Н-СН-СООН ½ ½ CH3 NH2   НO-CH2-С*Н-СООН ½ NH2   Н3С-С*Н-С*Н-СООН ½ ½ HO NH2   НS-CH2-С*Н-СООН ½ NH2   Н3С-S-CH2-СН2-С*Н-СООН ½ NH2 NH2 | S-CH2-СН-СООН | S-CH2-СН-СООН | NH2   НOOC-CH2-С*Н-СООН ½ NH2 O || C-CH2-С*Н-СООН ½ ½ NH2 NH2   НOOC-CH2-CH2-С*Н-СООН ½ NH2 O || C-CH2-CH2-С*Н-СООН ½ ½ NH2 NH2   NH2-(CH2)3-С*Н-СООН ½ NH2   NH2-(CH2)4-С*Н-СООН ½ NH2   NH=C-NH-(CH2)3-С*Н-СООН ½ ½ NH2 NH2 -CH2-С*Н-СООН ½ NH2 HO- -CH2-С*Н-СООН ½ NH2   N - CH2-С*Н-СООН ½ N-H NH2   -CH2-С*Н-СООН ½ NH NH2   NH *СООН HO- -*СООН NH	Glu (Гли)     Ala (Ала)   Val (Вал)     Leu (Лей)   Ile (Иле)   Ser (Сер)   Thr (Тре)   Сy-SН (Цис)   Met (Мет)   Asp (Асп)     Asp   Glu (Глю)     Glu   Lys (Лиз)   Arg (Арг)   Phe (Фен)     Tyr (Тир)   His (Гис)   Try (Три)   Pro (Про)   Hy pro	заменимая     заменимая   незаменимая     незаменимая   незаменимая   заменимая   незаменимая   заменимая   незаменимая   заменимая   заменимая   заменимая     заменимая     заменимая   незаменимая   незаменимая   условно незаменимая     незаменимая   заменимая   условно незаменимая     незаменимая   заменимая   заменимая

Таблица 2 – Изоэлектрическая точка белков

Таблица 3 – Содержание аминокислот в белках, в %

Таблица 4 – Некоторые монокарбоновые кислоты, выделенные из природных жиров

Название кислоты и её формула	Температура плавления, оС
Насыщенные кислоты
Масляная (С4Н8О2) СН3 – (СН2)2 – СООН	– 5,3
Изовалериановая (С5Н10О2) Н3С Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: