Основы биохимии и молекулярной биологии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени Р.Е. Алексеева»
Кафедра «Нанотехнологии и биотехнологии»
ОСНОВЫ БИОХИМИИ
И МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ
Методические указания по
организации самостоятельной работы студентов,
обучающихся по направлению
«Биотехнология» дневной формы обучения
Нижний Новгород 2015
Составители: Т.Н. Соколова
УДК 541.1
Основы биохимии и молекулярной биологии: метод. указания по организации самостоятельной работы студентов, обучающихся по направлению «Биотехнология» дневной формы обучения/ НГТУ; сост.: Т.Н. Соколова, Н. Новгород, 2015. 7 с.
Методические указания предназначены в качестве рекомендаций по
организации самостоятельной работы студентов по дисциплине «Основы
биохимии и молекулярной биологии».
Редактор Э.Б. Абросимова
Подписано в печать
. Формат 60801/16. Бумага газетная.
Печать офсетная. Усл. п. л. . Уч.-изд. л. . Тираж 80 экз. Заказ
.
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева.
Типография НГТУ. 603950, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.
 Нижегородский государственный технический
университет им. Р.Е. Алексеева, 2015
1. Содержание дисциплины и методические рекомендации по
самостоятельному изучению отдельных тем курса
Для успешного усвоения изучаемого материала рекомендуется:
- ознакомиться со списком рекомендуемой литературы, подобрать
наиболее информативную по изучаемой теме;
- составить конспект основных положений, понятий, определений;
- ответить на контрольные вопросы или выполнить контрольное задание;
- проконсультироваться с преподавателем по вопросам, которые вызывают затруднения.
В ходе самостоятельной работы студент должен систематически
осуществлять самоконтроль за результатами своей работы, корректировать
и совершенствовать способы ее выполнении.
Результаты самостоятельной работы студентов контролируются и
оцениваются преподавателем:
- обсуждением с учебной группой отдельных теоретических вопросов.
1.1. Разделы дисциплины для самостоятельного изучения
№
Наименование раздела Наименование темы
1
Организация биосинтетических процессов
в клетках прокариот и
эукариот
2
1.1 Пути и регуляция биосинтеза
незаменимых аминокислот: валина,
лейцина, треонина, лизина, фенилаланина, триптофана.
1.2. Биосинтез пиримидиновых
нуклеотидов.
1.3. Биосинтез пуриновых нуклеотидов
Вторичные метаболи- 2.1. Общая характеристика вторичты
ных метаболитов, их признаки,
классификация. Пути биосинтеза
вторичных метаболитов. Физиология вторичного метаболизма.
Итого:
Количество
часов
6
6
8
10
30
1.2. Содержание отдельных тем курса для самостоятельного изучения
Тема №1.1. Пути и регуляция биосинтеза незаменимых аминокислот: валина, лейцина, треонина, фенилаланина, триптофана
Незаменимые аминокислоты. Биосинтез незаменимых аминокислот
семейства аспарагиновой кислоты на примере треонина. Биосинтез незаменимых аминокислот семейства ароматических аминокислот на основе
эритрозо-4-фосфата (фенилаланин, триптофан). Биосинтез незаменимых
аминокислот семейства пирувата – валина и лейцина.
Контрольные вопросы:
1. Какие α-аминокислоты относят к незаменимым и почему?
2. Рассмотреть и написать биохимические реакции по пути биосинтеза валина в соответствии со схемой:
Пируват
2-ацетолактат
Ацетолактатсинтаза
2-оксоизовалерат
валин
трансаминаза аминокислот
с разветвленной цепью
3. Рассмотреть и написать биохимические реакции по пути биосинтеза лейцина в соответствии со схемой:
Пируват
2-ацетолактат
2-оксоизокапронат
лейцин.
2-оксоизовалерат
трансаминаза аминокислот
с разветвленной цепью
4. Рассмотреть и написать биохимические реакции по пути биосинтеза ароматических аминокислот:
Эритрозо-4-фосфат
7-фосфо-2-оксо-3-дезокси-D-арабиногептулозонат
хоризмовая кислота
фенилпируват
фенилаланин.
Эритрозо-4-фосфат
7-фосфо-2-оксо-3-дезокси-D-арабиногептулозонат
хоризмовая
кислота
антраниловая
кислота
N(фосфорибозил)-антранилат
триптофан.
5. Рассмотреть и написать биохимические реакции по пути биосинтеза треонина в соответствии со схемой:
Аспартат
аспартаткиназа
дегидрогеназа полуальдегида аспартата
аспартил-4-фосфат
гомосеринкиназа
гомосерин
4-полуальдегидаспартат
треонинсинтаза
гомосеринфосфат
треонин.
Тема № 1.2. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов
Источники углерода в пиримидиновом цикле. Стадии биосинтеза
УМФ: карбамоилфосфат
N-карбамоиласпартат
дигидрооро/
тат
оротат
оротидин-5 -фосфат
уридинмонофосфат.
Общая схема биохимических превращений пиримидиновых нуклеотидов
(1 – фосфорилирование; 2 – дефосфорилирование; 3 – аминирование; 4 –
дезаминирование; 5 – восстановление; 6 – метилирование; 7 – отщепление
пирофосфата):
1
УМФ
УДФ
1
УТФ
5
дУДФ
3
2
2
ЦМФ
ЦДФ
ЦТФ
5
дЦМФ
2
дЦДФ
1
дЦТФ
2
4
4
дУМФ
6
дУТФ
7
дТМФ
1
дТДФ
1
дТТФ
Биосинтез наиболее важных нуклеотидов: ЦТФ, дЦТФ, дТМФ.
Контрольные вопросы:
1. Напишите формулами последовательность реакций синтеза пиримидиновых нуклеотидов до образования УМФ. Укажите ферменты, катализирующие каждую из стадий процесса.
2. В представленном метаболическом пути подчеркните регуляторные ферменты, укажите их активаторы и ингибиторы.
3. Дополните схему превращения УМФ в ЦТФ, укажите ферменты.
4. Изучите биосинтез дезоксирибонуклеотидов. Укажите для реакций
биосинтез дУДФ, дЦДФ, дТМФ субстраты, ферменты, доноров водорода в
реакциях восстановления; донора метильной группы, активаторы, ингибиторы.
6. Напишите формулами реакцию, катализируемую тимидилатсинтазой, и схему превращений.
7. Напишите формулы соединений, которые являются источниками
С1-фрагмента, включающегося в молекулу дТМФ.
8. Напишите реакцию превращения ЦДФ в дЦДФ. Назовите ферменты и коферменты.
Тема №1.3. Биосинтез пуриновых нуклеотидов
Источники углерода в пуриновом цикле. Стадии образования ИМФ:
5-фосфорибозил-1-пирофосфат
5-фосфорибозиламин
5-фосфорибозилглицинамид
5-фосфорибозил-формилглицинамид
5-фосфорибозилформилглицинамидин
5-фосфорибозиламиноимидазолкарбоксилат
5-фосфорибозиламиноимидазолсукцинокарбоксамид
5-фосфорибозиламиноимидазолкарбоксамид
5-фосфорибозилформамидоимидазолкарбоксамид
инозинмонофосфат.
Общая схема превращений пуриновых нуклеотидов (1- фосфоримлирование; 2 – восстановление):
АМФ
дАДФ
1
дАТФ
2
ИМФ
ГМФ
1
1
АДФ
ГДФ
1
1
1
АТФ
ГТФ
дГТФ
2
дГДФ
Контрольные вопросы:
1. Напишите формулами 2 начальные стадии синтеза пуриновых нуклеотидов (до образования 5-фосфорибозил-1-амина).
2. Нарисуйте пуриновое кольцо и покажите происхождение в нем отдельных атомов.
3. Напишите реакции, в ходе которых ИМФ превращается в ГМФ и АМФ.
4. Назовите регуляторные ферменты синтеза пуриновых нуклеотидов.
5. Напишите реакцию, в ходе которой происходит образование ИМФ из
гипоксантина в одну стадию.
Раздел 2. Вторичные метаболиты
Общая характеристика вторичных метаболитов, их признаки, классификация: тривиальная, химическая, биохимическая, функциональная.
Основные группы вторичных метаболитов: Пути биосинтеза вторичных
метаболитов. Физиология вторичного метаболизма.
Контрольные вопросы:
1. Общие признаки вторичных метаболитов.
2. Основные принципы классификации вторичных метаболитов.
3. Основы биосинтеза алкалоидов.
4. Локализация вторичных метаболитов в растении.
5. Главные функции вторичных метаболитов.
СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Комов, В.П. Биохимия / В.П. Комов, В.Н. Шведова. – М.: Дрофа, 2004. – 640 с.
2. Биохимия / В.Г. Щербаков [и др.]. – СПб.: ГИОРД, 2003. –
440 с.
3. Соколова, Т.Н. Основы биохимии и молекулярной биологии:
учеб. пособие / Т.Н. Соколова, В.Р. Карташов, О.В. Кузина / Нижегород. гос. техн. ун-т; Н. Новгород, 2011. – 394 с.
4. Кольман, Я. Наглядная биохимия/ Я. Кольман, К.-Г. Рём. – М.:
Мир, 2000. – 469 с.