Изоэлектрическая точка гемоглобина 6 8

Задание № 2

Фактор стабильности белков в растворе. Ответить на вопрос: изоэлектрическая точка гемоглобина 6,8. В каком направлении перемещаются частицы белка в электрическом поле при рН-3,4?

Факторы стабильности белков в растворе:

1. Состав п.п. цепи белка

2. Преимущественное расположение гидрофильных аминокислот на поверхности белковой глобулы. Большинство белков имеют гидрофильную поверхность.

3. Наличие спирализованных участков на поверхности белка.

4. Чем ниже относительная гидрофобность белков (т.е. ниже взаимодействие с липидами, а, следовательно, между глобулами и выше сила отталкивания), тем выше взаимодействие их с молекулами растворителя, следовательно выше растворимость.

5. Растворимость белков зависит от рН среды (в изоэлектрической точке имеют наименьшую растворимость)

6. От концентрации солей: невысокая концентрация (NaCl, Na2SO4, (NH4)2SO4 — повышает растворимость, т.к. ионы препятствуют ионному (электростатическому) взаимодействию заряженных боковых радикалов аминокислот; высокие концентрации солей снижают гидратацию глобулы (снимают гидратную оболочку) и тем саамы усиливают белок-белковые взаимодействия (белок выпадает в осадок — коагулирует).

7. От размеров и формы молекул: низкомолекулярные, глобулярные белки с большим количеством гидрофильных групп лучше растворимы в воде и слабо солевых растворах, а фибриллярные — хуже или не растворяются.

8. Денатурированные белки теряют способность к растворению.

Если среда кислая (рН < 7). Высокая концентрация H+ (водородных ионов) подавляет диссоциацию слабой карбоксильной группы аминокислот и белки в кислой среде приобретают заряд «+». В поле постоянного электрического поля (при электрофорезе) белки перемещаются к катоду.

Ферменты. Химическая природа и общие принципы обнаружения активности ферментов. Перечислите четыре фактора, обуславливающие каталитическую силу ферментов. Ответить на вопрос: перенос протона от фермента на субстрат — нередко ключевой этап катализа.

А. Имеет ли место этот этап при катализе химотрипсином, лизоцимом и карбоксипептидазой А?

Б. Если да, то определите донор водорода в каждом случае.

Ферменты могут иметь все четыре уровня структурной организации: первичную, вторичную, третичную и четвертичную. Большинство ферментов имеют четвертичную структуру.

По химической природе фермент могут быть белками простыми (ферменты протеины) и сложными (ферменты протеиды).

Каталитическая функция ферментов определяется наличием одного или нескольких активных центров.

Активный центр — это участок в пространственного структуре фермента, с которым связывается субстрат и подвергается химическому превращению. Число активных центров может быть равно числу субъединиц в четвертичной структуре фермента, т.е. сколько субъединиц (протомеров), столько активных центров.

В активном центре условно выделяют два участка:

— контактный (якорный или субстратный), отвечающий за специфичность связывания субстрата (узнавание);

— каталитический, где происходит химическое превращение субстрата после его связывание (сначала фермент узнает субстрат, притягивает его, затем субстрат располагается в этом активном центре.

Структурная организация фермента.

1. Особенности образования активного центра у ферментов протеинов (простых белковых ферментов).

Обычно он образован 12-16 аминокислотными остатками полипептидной цепи. Иногда их число больше. Аминокислоты, формирующие активный центр, находятся в разных местах полипептидной цепи. При пространственной укладки белка-фермента (в третичную структуру), они сближаются и образуют активный центра.

Приблизительно 1/2 — 1/3 аминокислот фермента прямо или косвенно участвуют в работе активного центра.

2. Особенности образования активного центра у ферментов-протеидов (сложных белков-ферментов).

Протеиды состоят из:

Апофермент (белковая часть) + кофактор (небелковая часть) = холофермент (активный комплекс).

Кофактор (или простетическая группа) чаще всего предствавлен витаминами или ионами металлов.

Холофермент в диссоциированном состоянии неактивен.

У ферментов-протеидов главную роль в катализе играют кофакторы, а боковые радикалы аминокислот и их функциональные группы в апоферменте отвечают за специфичность связывания с субстратом и регуляторами (активаторами и ингибиторами) Таким образом, якорный участок активного центра и регуляторные центры находятся в апоферменте.

Кинетика ферментативных реакций — этот раздел энзимологии изучает зависимость скорости ферментативной реакции от условий взаимодействий субстрата с ферментом (в том числе от факторов среды). Основы были заложены в работах Михаэлиса и Ментен.

Скорость ферментативной реакции определяется количеством вещества (субстрата), которое превращается в единицу времени.

Скорость является мерой способности фермента катализировать реакцию и обозначается как активность фермента.

Измерить активность фермента можно только косвенно: по концентрации превращаемого субстрата или нарастанию концентрации продукта в единицу времени.

Скорость ферментативной реакции зависит от:

1. концентрации субстрата;

2. концентрации фермента;

3. реакции характера рН-среды;

Читайте также:  Можно ли умереть от повышенного гемоглобина

4. температуры

Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры.

В определенном ограниченном интервале температур скорость ферментативной реакции увеличивается с ростом температуры. Повышение скорости реакции по мере приближения к оптимальной температуре (от 0 до 40 °С) объясняется увеличением кинетической энергии реагирующих молекул. При дальнейшем увеличении температуры кинетическая энергия молекулы фермента становиться достаточной для разрыва связей, поддерживающих вторичную, третичную и четвертичную структуру фермента в нативном состоянии. Это приводит к тепловой денатурации фермента.

При низкой температуре происходит обратимая инактивация фермента, т.к. наблюдаются незначительные изменения конформации активного центра фермента.

Фермент имеет белковую природу, поэтому температура на него, влияет также как на белок (повышении температуры приводит к денатурации) Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. — 3 е изд., перераб. И доп. — М.: Медицина, 1998 — с 102.

Источник

Сборник тестов и упражнений по биохимии (стр. 2 )

1.Ковалентные связи между карбоксильными и аминогруппами радикалов аминокислот.

2.Связь между α- амино — и α-карбокси-группировками аминокислот.

A-Первичная структура.

3.Связь между радикалами цистеина.

4.Водородные связи между пептидными группировками.

Б-Вторичная структура.

5.Водородные связи между радикалами аминокислот.

В-Третичная структура.

6.Гидрофобные взаимодействия радикалов аминокислот.

2.14 Дан фрагмент пентапептидной цепи: серил-лизил-лейцил-цистеил-валин.

Выберите аминокислоты, которые могут участвовать в образовании:

1. Серин.

А – Водородной связи.

2. Лизин.

Б – Ионной связи.

3. Лейцин.

В – Гидрофобного взаимодействия.

4. Цистеин.

5. Валин.

2.15 Определите, как будут вести себя при электрофорезе в нейтральной среде следующие аминокислоты:

1. Лизин.

А – Двигается к аноду.

2. Триптофан.

Б – Двигается к катоду.

3. Аспартат.

В – Останутся на линии старта.

4. Глутамат.

5. Фенилаланин.

6. Гистидин.

2.16 Какие из перечисленных факторов могут изменять конформацию белковой молекулы:

А – регулировать биологическую активность белков;

1.  Изменение температуры от 00 до 400С.

2.  Повышение температуры от 500 до 1000С.

Б – вызывать денатурацию белка.

3.  Взаимодействие с природными лигандами.

4.  Действие солей тяжелых металлов.

5.  Действие солей щелочно-земельных металлов.

2.17 Какие свойства белка обусловлены наличием в их структуре карбоксильных и аминогрупп?

1.  гидрофильность и агрегативная неустойчивость;

2.  термолабильность и растворимость;

3.  способность к электрофорезу и реакциям осаждения;

4.  амфотерность и способность к электрофорезу.

2.18 Для изучения первичной структуы белка применяется метод:

1.  секвенирования;

2.  рентгеноструктурного анализа;

3.  определение коэффициента поступательного трения;

4.  определение характеристической вязкости.

2.19 Какова особенность кислых белков?

1.  преобладание дикарбоновых аминокислот;

2.  равное соотношение диаминомонокарбоновых и моноаминодикарбоновых аминокислот;

3.  преобладание диаминомонокарбоновых кислот;

4.  белок состоит из моноамино — и монокарбоновых кислот.

2.20 Белки характеризуются:

1.  амфотерными свойствами;

2.  отсутствием специфической молекулярной организации;

3.  сохранением структуры молекулы при кипячении;

4.  неспособностью кристаллизоваться.

2.21 Первичная структура белка – это:

1.  конфигурация полипептидной цепи;

2.  способ укладки полипептидной цепи в определенном объеме;

3.  порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи;

4.  количественный состав аминокислот в полипептидной цепи.

2.22 Вторичная структура – это:

1.  альфа-спираль, бета-складчатость и аморфные участки;

2.  конфигурация полипептидной цепи;

3.  образование протомера;

4.  способ взаимодействия нескольких протомеров в пространстве.

2.23 Третичная структура белка – это высшая ступень организации для:

1.  олигомерных белков;

2.  мономерных белков;

3.  доменных белков.

2.24 Связи, стабилизирующие α-спираль:

1.  водородные;

2.  гидрофобные;

3.  пептидные;

4.  ионные.

2.25 Что такое лиганд?

1.  мономер четвертичного белка;

2.  часть молекулы протомера, выполняющая определенную функцию;

3.  скопление гидрофобных аминокислот на поверхности белка;

4.  молекула или ион, которые связываются с белком.

2.26 Что такое кластер?

1.  скопление радикалов на поверхности белка, выполняющих функцию связывания;

2.  мономер четвертичного белка;

3.  небелковая часть сложного белка;

4.  часть молекулы протомера, выполняющая определенную функцию.

2.27 Домен – это:

1.  часть протомера, участвующая в функции связывания;

2.  мономер четвертичного белка;

3.  часть протомера, выпоняющая сходные функции в разных белках;

4.  небелковая часть сложного белка.

2.28 Четвертичная структура – это:

1.  пространственная укладка протомера;

2.  пространственная укладка нескольких протомеров;

3.  α-спираль и β-структура;

4.  образование доменов.

2.29 Нативные свойства олигомерных белков проявляются при формировании:

1.  α-спирали;

2.  четвертичной ступени организации;

3.  β-структуры;

Читайте также:  Пониженный гемоглобин и сахарный диабет 2 типа

4.  третичной ступени организации.

2.30 Взаимодействие субъединиц в олигомерном белке осуществляется за счет:

1.  всех типов слабых связей;

2.  только ковалентных связей;

3.  только гидрофобных связей;

4.  ионов металлов.

2.31 Нативные свойства мономерных белков проявляются при формировании:

1.  α-спирали;

2.  третичной структуры;

3.  полипептидной цепи;

4.  четвертичной структуры;

5.  вторичной структуры.

2.32 Скорость седиментации белка зависит от:

1.  числа растворенных молекул;

2.  формы молекулы белка;

3.  ионной силы раствора;

4.  величины молекулы и ее массы.

2.33 Изоэлектрическая точка гемоглобина равна 6,8. Куда мигрирует данный белок в среде с рН=3,0 при электрофорезе?

1.  мигрирует к катоду;

2.  остается на линии старта;

3.  образует биполярный ион;

4.  мигрирует к аноду.

2.34 Обратимая денатурация белка происходит при:

1.  длительном нагревании;

2.  действии сильных кислот;

3.  кратковременном воздействии спирта;

4.  добавлении солей тяжелых металлов.

2.35 При денатурации белка происходит:

1.  изменение пространственной организации молекулы;

2.  связывание ионогенных групп;

3.  сохранение конформации белка.

2.36 Необратимая денатурация происходит при:

1.  высаливании;

2.  кратковременном воздействии спирта;

3.  действии сильных кислот;

4.  воздействии постоянного электрического поля.

2.37 Представителями хромопротеинов являются:

1.  цитохромы;

2.  каталаза;

3.  гемоглобин;

4.  миоглобин;

5.  хлорофилл;

6.  рибофлавин.

2.38 Какой заряд имеет белок в ИЭТ?

1.  положительный;

2.  отрицательный;

3.  электрически нейтрален;

4.  любой.

2.39 Как будет мигрировать белок при проведении электрофореза в условиях, когда pH раствора имеет более щелочное значение, чем ИЭТ?

1.  к аноду;

2.  к катоду;

3.  остаётся на месте старта;

4.  образует биполярный ион.

2.40 Что является простетической группой гемоглобина?

1.  четыре пиррольных кольца, соединённых с железом;

2.  протопорфирин;

3.  железосодержащий протопорфирин.

2.41 Какой метод можно применить для фракционирования белков?

1.  кристаллизацию;

2.  осаждение кислотами и щелочами;

3.  электрофорез;

4.  высаливание.

2.42 Укажите суммарный заряд в нейтральной среде для тетрапептида

глицил-аспарагил-лизил-гистидин:

1.  положительный;

2.  отрицательный;

3.  нейтральный.

2.43 Укажите направление движения пептида лиз-гли-ала-лей в процессе электрофореза на бумаге при pH=7.0:

1.  к катоду;

2.  к аноду;

3.  останется на старте.

2.44 Какой процесс сопровождается потерей белком гидрофильных и приобретением гидрофобных свойств:

1.  гидролиз;

2.  денатурация;

3.  диссоциация;

4.  седиментация.

2.45 Специфичность белков обусловлена:

1.  аминокислотным составом, их чередованием;

2.  содержанием α-спирализованных и β-складчатых участков;

3.  наличием определённых кластеров;

4.  наличием небелкового компонента.

2.46 Укажите аминокислоты, радикалы которых имеют при pH=7.0 отрицательный заряд:

1.  лизин;

2.  серин;

3.  треонин;

4.  глутаминовая кислота;

5.  аргинин;

6.  аспарагин.

2.47 О чём позволяет судить биуретовая реакция:

1.  о наличии белков в биологической жидкости;

2.  о первичной структуре белка;

3.  о наличии аминокислот в белке;

4.  о функциях белков.

2.48 Из приведённых ниже аминокислот выберите те, радикалы которых могут участвовать в образовании водородных связей:

1.  аспарагиновая кислота;

2.  глицин;

3.  глутаминовая кислота;

4.  серин;

5.  валин;

6.  лизин;

7.  гистидин.

2.49 Выберите пары аминокислот, способные образовывать связи при формировании третичной структуры белка:

1.  серин, аланин;

2.  аланин, валин;

3.  глутамин, аспарагиновая кислота;

4.  цистеин, цистеин;

5.  гистидин, аспарагиновая кислота;

6.  фенилаланин, аргинин;

7.  цистеин, аланин;

8.  глутаминовая кислота, лизин.

2.50 Что представляют собой контактные поверхности протомеров в олигомерном белке:

1.  поверхностные участки протомеров, между аминокислотными остатками которых образуются преимущественно ковалентные связи;

2.  поверхностные участки протомеров, комплементарные друг другу, в результате пространственного и химического соответствия между двумя поверхностями образуется большое количество слабых связей;

Источник

Значение рН, при котором электрофоретическая подвижность белка равна нулю, называется изоэлектрической точкой.

В кислой среде, когда в результате избытка водородных ионов подавлена ионизация карбоксильных групп, молекула белка ведет себя как основание, приобретает положительный заряд и при электрофорезе движется к катоду. В щелочной среде, наоборот, подавлена ионизация аминогрупп, и молекула белка ведет себя как кислота и при электрофорезе передвигается к аноду. В изоэлектрическом состоянии свойства растворов белков резко меняется: при этом они имеют, наименьшую вязкость, плохую растворимость. При значении рН, близком к изоэлектрической точки, разноименно заряженное группы -NH3+ и COO- притягиваются друг к другу и нить закручивается в спираль. Молекулы ВМС в развернутом состоянии придают растворам более высокую вязкость, чем молекулы ВМС, свернутые в спираль или клубок.

Читайте также:  Должный уровень гемоглобина у беременных

Гидрофильность растворов ВМС. Одно из важнейших свойств высокомолекулярных соединений — гидрофильность. Гидрофильность искусственных полимеров обусловлена двойными связями, аминными и спиртовыми группировками.

Гидрофильность природных полимеров обусловлена главным образом пептидными, эфирными, двойными связями, карбоксильными, карбонильными, спиртовыми и аминными группами. Различают диссоциированные [ионогенные] гидрофильные группы и недиссоциированные [полярные] группы.

Ионогенные гидрофильные группы: R—СООН, R—СООNa, R—NН3ОН, R—NH3Cl.

Диссоциация ионогенных групп обеспечивает ВМС электрический заряд, а полярные группы притягивают диполи воды, образующие гидратную оболочку. Именно это и делает растворы биополимеров устойчивыми к коагулирующему действию электролитов. Итак, устойчивость растворов ВМС определяется двумя факторами: наличием заряда и наличием гидратной оболочки, причём главным фактором является водная оболочка. Она препятствует коагуляции даже в изоэлектрическом [электронейтральном] состоянии. Образование третичной и четвертичной

структуры у белков не случайно — при такой укладке все гидрофильные группы находятся снаружи.

Примеры решения задач

Пример 1.

Какой заряд имеют альбумины (pI=4,9) и глобулины (pI=7) в крови.

Решение:

рН крови в среднем 7,36, так как изоэлектрическая точка ниже заряд белки имеют отрицательный, причем альбумины имеют заряд ниже, чем глобулины.

Пример 2.

При рН=6,0 инсулин при электрофорезе остается на старте. К какому электроду инсулин будет перемещаться в 0,1 М растворе соляной кислоты?

Решение:

ИЭТ инсулина равна 6,0, т.е. белок не имеет заряда. рН (НСI) = — lgC(H+ ) = — lg10-1 =1. В кислой среде инсулин будет иметь заряд (+), следовательно инсулин будет передвигаться к катоду.

Пример 3.

Изоэлектрическая точка белка миозина равна 5,0. При каких значениях рН: 2,4,5 или 7 электрофоретическая подвижность будет наибольшей?

Решение:

При рН=2 и при рН=4 происходит ионизация -NH2 , причем при рН=2 — в большей степени. При рН=5 ионизация отсутствует, электрофоретическая подвижность не наблюдается. При рН=7 происходит ионизация групп –СООН. Наибольшая электрофоретическая подвижность миозина наблюдается при рН=2, так как разность между значением ИЭТ и рН буферного раствора максимальна, частица белка имеет при этом наибольший положительный заряд.

Задачи для самостоятельного решения

1. К какому электроду будут передвигаться частицы белка (рI =4,0) при электрофорезе в ацетатном буфере, приготовленном из 10 мл раствора ацетата натрия с концентрацией 0,1 моль/л и 50 мл 0,2 моль/л уксусной кислоты (рКкислоты =4,76)?

2. Будет ли происходить набухании е желатины (рI=4,7) в ацетатном буфере, приготовленном из 10 мл ацетата натрия и 100 мл уксусной кислоты (одинаковых концентраций) (рК=4,76).

3. Изоэлектрическая точка пепсина желудочного сока равна 2,0. Как будет заряжен этот белок при нормальной кислотности желудочного сока взрослого человека. Ответ поясните.

4. В двух пробирках раствор белка, имеются два электролита : сульфат натрия и хлорид свинца. Какой из электролитов необходимо добавить для осаждения белка без нарушения структуры? Каков механизм осаждения белков при использовании этих электролитов?

5. Назовите и опишите реакции осаждения белка, применяемые в клинике. Почему эти реакции наиболее надёжны?

6. К какому электроду будут передвигаться при электрофорезе белки b-лактоглобулины в буферном растворе с рН=8,6, если при рН=5,2 белок остается на старте?

7. В какой среде необходимо прокипятить сыворотку крови для полного удаления белков, если ИЭТ белков крови меняется от 4,5 до 6,0?

8. Какие реактивы необходимо использовать:

а) для получения безбелкового фильтрата крови;

б) для выделения белков для дальнейшего изучения структуры белков.

9. Имеются следующие реактивы: сульфосалициловая кислота, конц.H2SO4 , крист. (NH4)2SO4, трихлоруксусная кислота, насыщ. раствор хлорида натрия. Объясните выбор растворов и механизм осаждения в каждом случае.

10. ИЭТ гемоглобина рН = 6,68. Белок поместили в буферный раствор с концентрацией ионов водорода 10-6 моль/л. Определите направление движения молекул гемоглобина при электрофорезе. Известно, что рН в эритроцитах равен 7,25. Какой заряд имеют белковые молекулы гемоглобина при этом значении рН?

11. К какому электроду будут передвигаться частицы белка (ИЭТ = 4,0) при электрофорезе в ацетатном буфере, приготовленном из 100 мл раствора ацетата натрия с концентрацией 0,1 моль/л и 50 мл раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,2 моль/л? (рКкислоты=4,76)

Тестовые задания



Источник