Биохимия Контрольно-измерительные материалы

Министерство образования и науки Красноярского края
КГАОУ СПО «Канский педагогический колледж»
Биохимия
Контрольно-измерительные материалы
Специальность 050720 – «Физическая культура»
Канск 2011
Печатается по решению Педагогического совета колледжа
Автор-составитель: Т.А.Кривенко, преподаватель КГАОУ
СПО «Канский педагогический колледж»
Рецензент: Н.Е. Дьячкова, преподаватель естественных
дисциплин высшей квалификационной категории КГБОУСПО
«Красноярский педагогический колледж № 1 им. М.Горького»
Биохимия: контрольно-измерительные материалы / авторсост. Т.А. Кривенко, рец. Н.Е. Дьячкова; КГАОУ СПО «Канский
педагогический колледж». Канск, 2011. – 12 с.
Контрольно-измерительные материалы предназначены для
организации контроля результатов обучения по дисциплине
«Биохимия» (специальность 050720 «Физическая культура»).
Также данные материалы могут быть использованы студентами и
для самоконтроля после завершения изучения основных разделов
дисциплины.
© КГАОУ СПО «Канский
педагогический колледж»
2
Опросник по темам:
Тема «Строение и свойства аминокислот, пептидов, белков»
1. Напишите структурные формулы протеиногенных аминокислот,
дающих в растворе: а) кислую реакцию; б) щелочную реакцию.
Приведите названия этих соединений.
2. Напишите структурные формулы оптических изомеров аланина,
валина, тирозина.
3. Напишите структурные формулы и дайте названия всех
трипепти-дов, которые можно получить из следующих
аминокислот:
а) глицина, лейцина и триптофана;
б) аспарагиновой кислоты, гистидина и лизина;
в) фенилаланина, цистеина и серина;
г) метионина, глутаминовой кислоты и треонина.
4.
Составьте
схему
образования
внутренней
соли
аминоизовалериано-вой кислоты. Какое еще название имеет эта
аминокислота?
5.
Укажите
все
типы
возможных
взаимодействий,
поддерживающих третичную либо четвертичную структуру
белковой молекулы за счет контактов радикалов аминокислот в
параллельно расположенных полипептидных фрагментах:
Глу—Вал—Лей—Цис—Тир; Apr—Фен—Вал—Цис—Гис
6. Смесь глицина, аланина, глутаминовой кислоты, лизина, аргинина и серина разделяли методом электрофореза на бумаге при рН
6,0. Какие соединения: а) двигались к аноду; б) оставались на
старте; в) двигались к катоду?
7. Известно, что изоэлектрическая точка пептида (или белка) лежит
в слабокислой среде. Какие аминокислоты преобладают в его
составе — кислые, основные или нейтральные?
8. Укажите, какие пептиды получаются при воздействии трипсина
и химотрипсина на пептид следующего строения:
Мет—Глу—Фен—Apr—Три—Гли—Лиз—Тир—Гис—Ала
3
9. Гемоглобин лошади содержит 0,34 % железа. Рассчитайте
минимальную молекулярную массу гемоглобина. (Ответ: 16 500
Да.)
10. Лизин содержит 19,17 % азота. Вычислите молекулярную
массу лизина, если известно, что в молекуле лизина содержится
два атома азота. (Ответ: 146.)
11. Укажите направление движения при электрофорезе (к катоду, к
аноду или остаются на старте) при рН 1,6; 6,5; 11,0 нескольких
пептидов: а) Лиз—Ала—Гли—Асп; б) Гис—Apr—Ала—Фен; в)
Асп—Гли—Ала—Глу.
12. Белок содержит 0,8 % цистеина. Вычислите минимальную
молекулярную массу белка. (Ответ: 15 125 Да.)
13. Гемоглобин взаимодействует с кислородом с образованием
комплекса, в котором на 4 моля кислорода приходится 1 моль
белка. Вычислите число молекул гемоглобина, необходимого для
переноса 1 мл кислорода (н.у.). (Ответ: 6,0 • 1018.)
14. Определите первичную структуру опиоидного пептидного
гормона
лей-энкефалина
на
основании
следующих
экспериментальных данных: полный гидролиз гормона 1 М
раствором НС1 при температуре 110°С выявил наличие глицина,
лейцина, фенилаланина, тирозина в соотношении 2:1:1:1; после
обработки пептида 2,4-динитрофторбен-золом, последующего
гидролиза и хроматографии обнаружен ДНФ-ти-розин; частичный
гидролиз пептида химотрипсином показал наличие лейцина,
тирозина и короткого пептида; после полного гидролиза в его
составе обнаружены глицин и фенилаланин в соотношении 2:1.
(Ответ: Тир—Гли—Гли—Фен—Лей.)
15. Белковая часть вируса табачной мозаики состоит из 2130
субъединиц, каждая из субъединиц имеет молекулярную массу 17
500 Да. Вычислите общую длину всех полипептидных цепей, если
доля спиральной конфигурации в каждой из них составляет 30 %.
Средняя молекулярная масса аминокислотного остатка в составе
белка принимается за ПО. (Ответ: 1 мм.)
16. Полипептидная цепь белка на одних участках имеет ссспиральную конфигурацию, на других — р-структуру.
4
Молекулярная масса белка равна 240 000 Да; длина контура
(проекции на плоскость) полипептидной цепи составляет 5,06 •
10~5 см. Рассчитайте, какую часть молекулы составляют оеспиральные участки (средняя молекулярная масса аминокислотного остатка в составе белка принимается за 110). (Ответ: 61 %.)
17. Содержание лизина в рибонуклеазе составляет 10,5 %.
Рассчитайте минимальную молекулярную массу рибонуклеазы.
Молекула рибонукле-азы содержит 10 остатков лизина.
Рассчитайте истинную молекулярную массу рибонуклеазы. (Ответ:
1370 Да; 13 700 Да.)
18. Вычислите значения рН, соответствующие р/для глицина, аргинина, аспарагина исходя из значений рЛТэтих аминокислот (см.
табл. Ш). (Ответ: 6,07; 10,76; 5,43.)
19. Используя приведенные в табл. П1 значения рА' аминокислот,
укажите
суммарный
заряд
(положительный,
нулевой,
отрицательный) для молекулы глицина, аспарагиновой кислоты,
лизина и гистидина при следующих значениях рН: а) 1,0; б) 2,1; в)
4,0; г) 10,0.
20. Укажите, как будут двигаться в электрическом поле (к катоду,
к аноду либо останутся на старте) следующие белки: а) яичный
альбумин при рН 5; б) (3-лактоглобулин при рН 5,0; 7,0; в)
химотрипсиноген при рН 5,0; 9,0; 11,0. Значения рН,
соответствующие изоэлектрическим точкам (р/) этих белков,
приведены в прил. 1.
21. Полипептид, выделенный из мозга, имеет последовательность:
Глу—Гис—Три—Сер—Тир—Гли—Лей—Apr—Про—Гли.
Определите суммарный заряд молекулы при следующих значениях
рН: а) 2,7; б) 5,0; в) 8,0; г) 11,8. Рассчитайте значение рН,
соответствующее изоэлектри-ческой точке этого пептида. (Ответ:
а) +2; б) +1; в) 0; г) -2; р/ -7,6.)
22. Лекарственный препарат аспирин (ацетилсалициловая
кислота):
5
представляет собой слабую кислоту (рА" 3,5). Известно, что
неполярные молекулы проходят через клеточные мембраны
гораздо быстрее, чем полярные и ионизированные.
Ответьте, где аспирин легче всасывается в кровь — в желудке
(рН < 1) или в тонком кишечнике (рН 7 — 8).
23. В результате кислотного гидролиза пептида получены
следующие аминокислоты: аланин, валин, глутаминовая кислота,
тирозин, фенил-аланин, глицин, лейцин, лизин и метионин. При
обработке пептида по методу Сенджера выявлен ДНФ-аланин, а
после инкубации с карбокси-пептидазой обнаружен глицин. При
воздействии на исходный пептид трипсином были обнаружены два
пептида: первый состоял из валина, аланина, глутаминовой
кислоты, лизина и фенилаланина; второй пептид — из метионина,
глицина, лейцина и тирозина, а при обработке его по методу
Сенджера был идентифицирован ДНФ-лейцин. В результате
воздействия на исходный пептид химотрипсином выявлено три
пептида: первый содержал метионин и глицин; второй — валин,
аланин, фенил-аланин и глутаминовую кислоту; третий — лейцин,
тирозин, лизин. На основании полученных данных установите
первичную структуру исходного пептида. (Ответ: (Н)Ала—Вал—
Глу—Фен—Лиз—Лей—Тир—Мет— Гли(ОН).)
Тема «Ферменты, витамины и коферменты»
1. Используя структурные формулы, напишите схемы
превращений, укажите промежуточные метаболиты и реагенты,
назовите ферменты:
а) Молочная кислота + НАД+ -> Пировиноградная кислота +
НАДН + Н+
6
б) УДФ-глюкоза + Глюкозо-6-фосфат -> Мальтозо-6-фосфат +
УДФ
в)
Ацетил-КоА
+
Глутаминовая
кислота
—>
NАцетилглутаминовая кислота + HS—КоА
г) УДФ-глюкоза -> УДФ-галактоза
д) Пировиноградная кислота + СО2 + АТФ -> Щавелевоуксусная
кислота + АДФ + Н3РО4
е) Олеиновая кислота + HS—КоА + АТФ -> Олеил-КоА + АМФ +
+ Пирофосфат
ж) Аспарагин —> Аспарагиновая кислота —> Фумаровая кислота
—> —> Яблочная кислота
з) Глюкоза *t фруктоза
2. Фермент уреаза повышает скорость гидролиза мочевины при рН
8,0 и температуре 20 "С в 1014 раз по сравнению со скоростью
неферментативной реакции. Какое время потребуется для
гидролитического неферментативного расщепления данного количества мочевины, если
определенное количество уреазы катализирует распад того же
количества мочевины за 5 мин? (Ответ: 9,5 • 108 лет.)
3. Рассчитайте молекулярную массу сукцинатдегидрогеназы, если
в состав фермента входят 8 атомов железа при содержании железа
0,56 %. (Ответ: 80 000 Да.)
4. Многие ферменты необратимо ингибируются ионами тяжелых
металлов, таких как Mg2+, Cu2+, Ag+. Последние могут
взаимодействовать с сульфгидрильными группами с образованием
меркаптидов:
E-SH + Ag+ =*♦: E-S-Ag + H+
Сродство ионов серебра к сульфгидрильным группам столь
велико, что ионы Ag+ можно использовать для количественного
титрования SH-групп. К 10 мл раствора, содержащего 1 мг/мл
чистого фермента, добавили нитрат серебра AgNO3 в количестве
0,342 мкмоля (этого достаточно для полной инактивации
фермента). Рассчитайте минимальную молекулярную массу
фермента. (Ответ: 29 000 Да.)
7
5. Определите, в каком состоянии (протонированном или
депротони-рованном) находится HS-группа цистеина (pA"R 8,3*3)
и имидазольный радикал гистидина (pKR 7,12) в молекуле
пантотеинсинтетазы при оптимальном для действия фермента
значении рН 8,4.
6. Одним из методов определения активности кислой фосфатазы
является колориметрическое измерение количества и-нитрофенола,
образующегося при ферментативном гидролизе модельного
субстрата (аналога природных субстратов фермента) инитрофенилфосфата. Рассчитайте активность кислой фосфатазы в
исходном экстракте и удельную активность фермента, если в
результате образовалось 214 мкмоля и-нитрофенола; инкубацию
проводили в течение 30 мин при температуре 37 °С с 1 мл
разведенного в 100 раз ферментного экстракта при исходном содержании белка 2 мг/мл. (Ответ: 713 мкмоль/мин на 1 мл; 356,5
мкмоль/мин на 1 мг фермента.)
7. Рассчитайте молекулярную активность (число оборотов
фермента) пируваткарбоксилазы, если молекулярная масса
фермента равна 183 000 Да, а удельная активность составляет 1,2 103. (Ответ: 2,2 ■ 105 мин"1 на 1 моль.)
8. Рассчитайте удельную активность каталазы (молекулярная масса
252 000 Да) и лактатдегидрогеназы (молекулярная масса 140 000
Да), если известно, что молекулярная активность этих ферментов
при оптимальных условиях составляет 5,0 • 106 и 3,7 • 104
соответственно. (Ответ: 2,0 • 104; 2,6 • 102.)
9. Карбоангидраза из эритроцитов (молекулярная масса 30 000 Да)
— один из самых активных ферментов в организме. Она
катализирует обратимую реакцию гидратации углекислого газа:
Н2О + СО2 =•*: Н2СО3
Эта реакция играет важную роль в транспорте углекислоты из
тканей в легкие. Рассчитайте молекулярную активность (число
оборотов) карбо-ангидразы, если при оптимальных условиях 10
мкг чистого фермента катализируют гидратацию 0,30 г
углекислого газа в течение 1 мин при температуре 37 °С. (Ответ: 2
■ 107 моль/мин на 1 моль фермента.)
8
10. Рассчитайте активность каталитических центров каталазы,
лактат-дегидрогеназы и алкогольдегидрогеназы, если число
каталитических центров у первых двух ферментов равно четырем,
у последнего — двум; молекулярная активность ферментов
составляет 5,0 • 106; 3,7 • 104; 2,7 • 104 соответственно. (Ответ: 1,25
• 106; 0,93 • 104; 1,35 • 104.)
11. Часто в практических целях (при сравнении пород животных,
сортов растений и т.п.) дают приближенную оценку
ферментативной активности в том или ином образце взятой для
анализа ткани, не имея данных о содержании белка в исследуемом
образце. Экстракт каталазы, взятый для опыта в количестве 20 мл,
был приготовлен из 0,25 г моркови. Опыт проводили в течение 30
мин. Количество распавшегося под действием каталазы пероксида
водорода соответствовало 14,7 мл 0,1 н. раствора перманганата
калия, пошедшего на титрование водного экстракта. Определите
активность фермента в расчете на 1 г сырой моркови. (Ответ: ~ 100
мг.)
12. Оптимальное значение рН гидролитического фермента
лизоцима равно 5,2. Активность фермента снижается при сдвиге
рН-оптимума как в кислую, так и в щелочную область. В активном
центре фермента имеются два остатка: глутаминовой кислоты (рКц
5,9) и аспарагиновой кислоты (pKR 4,5). В каком состоянии
(протонированном или депротониро-ванном) находятся оба
аминокислотных остатка при оптимальном значении рН фермента?
Почему активность лизоцима падает при любом изменении
значения рН?
13. Используя уравнение Михаэлиса—Ментен, для фермента, для
которого максимальная скорость превращения субстрата
составляет 30 мкмоль/мин на 1 мг, константа Михаэлиса равна
0,005 моль/л, рассчитайте: а) при какой концентрации субстрата
фермент будет работать со скоростью, равной 0,25 Ктах; б) какую
долю максимальной скорости (Fmax) будет составлять скорость
ферментативной реакции при концентрации субстрата, равной
0,5^; 2КМ; №КМ. (Ответ: а) 1,7-10~3 моль/л; б) 0,33; 0,67; 0,91.)
9
Тема «Нуклеиновые кислоты и их обмен»
1. Напишите структурные формулы и дайте полные названия
следующих соединений: а) фрагмент ДНК: д(фТфАфЦфГ)*; б)
фрагмент РНК: фУфЦфАфГфУ.
2. Используя структурные формулы, напишите схемы
превращений, укажите промежуточные метаболиты и реагенты,
назовите ферменты:
Панкреатическая рибонуклеаза
а) фАфГфУфГфЦфГ + яН2О
б) Дезоксицитидин —» Цитозин —» Урацил —» Дигидроурацил
в) АТФ -> цАМФ** + Пирофосфат
г) УМФ -> ТМФ -> ТДФ -> дТДФ -> дТТФ
3. Длина молекулы ДНК бактериофага Т2 равна 63 мкм.
Рассчитайте ее молекулярную массу (средняя молекулярная масса
нуклеотида в составе нуклеиновых кислот составляет 330). (Ответ:
1,1 ■ 108 Да.)
4. Рассчитайте среднюю длину (мм) двуцепочечных молекул ДНК,
находящихся в одной клетке у различных представителей
животного мира, если известно количество нуклеотидных пар в
составе клеточной ДНК: а) млекопитающие — 5,5 млрд; б)
амфибии — 6,5 млрд; в) птицы — 2,0 млрд; г) моллюски — 1,1
млрд; д) грибы — 20,0 млн; е) бактерии — 2 млн. (Ответ: а) 1870
мм; б) 2210 мм; в) 680 мм; г) 374 мм; д) 6,8 мм; е) 0,68 мм.)
5. Олигорибонуклеотид состава А2Ц2УГ был обработан
панкреатической рибонуклеазой, в результате получены
соединения: Уф; динуклео-тид, содержащий А и Ц; тринуклеотид,
содержащий Г, А, Ц. После обработки исходного образца
рибонуклеотида
ферментом
такадиастазой
(катализирует
расщепление 5'-связей, в образовании которых участвуют З'пуриновые нуклеотиды) были обнаружены Ц, Аф и два
динуклеоти-да, один из которых содержал У и А , другой — Ц и Г.
Определите
первичную
структуру
олигорибонуклеотида,
сопоставляя состав двух независимых гидролизатов данного
фрагмента. (Ответ: *УАЦГАЦ.)
10
6. В препаратах ДНК, выделенных из двух разных видов бактерий,
содержание аденина составляет: у первого вида — 32 % от общего
содержания оснований, у второго вида — 17 %. Определите
содержание остальных оснований в препаратах ДНК. Известно,
что один из двух видов бактерий был выделен из горячего (при
температуре 64 °С) источника. Какая из выделенных ДНК
принадлежит термофильной бактерии и почему? (Ответ: первый
вид: Т - 32 %, Г - 18 %, Ц — 18 %; второй вид: Т -17%, Г- 33%, Ц 33%.)
7. В печени крысы имеется фермент, в полипептидную цепь
которого входит 192 аминокислотных остатка. Этот фермент
кодируется геном, включающим 1440 нуклеотидных пар.
Объясните взаимосвязь между числом аминокислотных остатков в
ферменте и числом нуклеотидных пар в соответствующем ему
гене.
8. Какое время необходимо для репликации гена рибонуклеазы кишечной палочки (104 аминокислотных остатка), если
репликационная вилка движется со скоростью 750 пар
нуклеотидов в секунду? Известно, что скорость движения
репликационных вилок у человека в 10 раз меньше, чем у E.coli.
Какая дополнительная информация необходима для расчета
скорости репликации гена человека, кодирующего белок из 104
аминокислотных остатков? (Ответ: 0,42 с.)
9. Известно, что ДНК гибридизуется с молекулами мРНК,
транскрибированными с этой ДНК. Объясните, почему со всеми
известными мРНК в клетке Е. coli может гибридизироваться не
более 50 % всей ДНК бактериальной клетки?
11
Оригинал-макет и компьютерная верстка:
А.П. Афанасьева, Т.Н. Игошина, Е.Н. Федоров,
методисты отдела информационных технологий
663606, г. Канск, ул. 40 лет Октября, 65
тел. (39161) 2-56-30, факс (39161) 2-55-91
E-mail: [email protected]
12