Опыт 5. Реакция глицина с нингидрином.

В пробирку поместите 4 капли 0,2н раствора глицина и 2 капли 0,1% раствора нингидрина. Содержимое пробирки осторожно нагрейте до появления сине-красной окраски.

Схемы реакций:

 

Вопросы:

1. Какие аминокислоты могут быть обнаружены реакцией с нингидрином?

2. Для каких целей может быть использована данная реакция в качественном анализе?

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. При формировании пространственной структуры белковых молекул неполярные радикалы a-аминокислот располагаются внутри макромолекулы, а полярные и ионогенные радикалы-на поверхности. Отнесите следующие аминокислоты к неполярным (гидрофобным) и полярным (гидрофильным); объясните свой выбор: Тре, Цис, Фен, Три, Про, Глн, Сер, Мет, Лей.

2. Напишите структурные формулы и выберите среди следующих аминокислот положительно и отрицательно заряженные. Напишите схемы их ионизации в воде:

Асп, Арг, Гис, Глу, Лиз, Асн, Глн, Гли, Тир.

3. В составе природных белков встречаются только L-аминокислоты. Напишите в виде проекций Фишера возможные конфигурационные стереоизомеры для валина, цистеина, изолейцина. Укажите D- и L-стереоизомеры.

4. Для разделения рацемической смеси D- и L-a-аланина его N-ацилированный продукт обрабатывают ферментом ацилазой и извлекают один из энантиомеров водным раствором HCl. Какой энантиомер образуется под воздействием фермента в растворе в свободном, не ацилированном виде? Напишите реакцию его образования и взаимодействия с HCl.

5. Метионин (рКа 5,75) и гистидин (рКа 7,58) используют для лечения и предупреждения заболеваний печени. Пользуясь значениями рКа, определите, в какой ионной форме будут находиться перечисленные аминокислоты в крови (рН 7,3-7,5).

6. Незаменимые аминокислоты триптофан (рКа 5,88) и лизин (рКа 9,74) должны поступать в организм человека с пищей. Пользуясь значениями рКа определите, в какой ионной форме они присутствуют в желудке (рН~1) и в крови (рН 7,3-7,5).

7. Для белкового питания больным внутривенно вводят препарат «Полиамин», состоящий из 13 аминокислот, в том числе аргинина (рКа 10,76) и лейцина (рКа 5,98). Пользуясь значениями рКа, определите, в какой ионной форме будут находиться перечисленные аминокислоты в крови (рН 7,3-7,5).

8. Тиольная группа цистеина является одной из наиболее реакционноспособной в белках и особенно сильно подвергается модификации. Для выяснения ее роли в проявлении активности ферментов проводят модификацию тиольной группы путем алкилирования йодуксусной кислотой (I-CH₂COOH) и йодацетамидом (I-CH₂CONH₂). Напишите уравнения реакции, назовите реакционные центры, которые участвуют в этом процессе, тип и механизм реакции.

9. Модификация остатков аминокислот помогает определить их локализацию, либо участие в выполнении биологической функции. В частности ацилирование с помощью радиоактивно моченого уксусного ангидрида было предложено в качестве метода определения локализации остатков лизина, расположенных на поверхности белковой глобулы. Напишите схему реакции ацилирования.

10. Сложные эфиры a-аминокислот обладают летучестью и используются для разделения a-аминокислот методом газожидкостной хроматографии. Напишите схему образования сложного эфира треонина, укажите тип и механизм реакции, опишите ее механизм.

11. При участии ферментов декарбоксилаз в организме аминокислоты декарбоксилируются с образованием биогенных аминов. Напишите схемы реакций декарбоксилирования гистидина и триптофана. Назовите продукты реакций, опишите их биологическую роль.

12. В количественном анализе аминокислот применяется метод Ван-Слайка и метод Серенсена. Напишите схемы реакций лежащих в основе этих методов.

13. Образование фенилтиогидантоиновых производных аминокислот используется для установления структуры пептидов. Напишите схемы реакций получения таких производных для валина и аспарагиновой кислоты. Укажите реагент.

14. Качественная реакция на ароматические аминокислоты – ксантопротеиновая реакиця – основана на образовании нитросоединений под действием азотной кислоты. Напишите схему реакции нитрования тирозина. Укажите механизм реакции.

15. На начальных стадиях биосинтеза кофермента А (HS-KoA) аспарагиновая кислота декарбоксилируется до b-аланина, который образует амид с пантоевой (2,4-дигидрокси-3,3-диметилбутановой) кислотой – пантотеновую кислоту. Напишите схемы реакций.

16. Трансаминирование – основной путь биосинтеза a-аминокислот, которое осуществляется с участием ферментов трансаминаз (аминотрансфераз) и кофермента пиридоксальфосфата. В этом процессе пиридоксальфосфат играет роль посредника при передаче аминогруппы от a-аминокислоты к оксокислоте. Напишите все схемы реакций, протекающих с участием пиридоксальфосфата в процессе трансаминирования цистеина с участием a-оксоглутаровой кислоты.

17. По наличию или отсутствию аланинтрансаминазы в сыворотке крови больного инфарктом миокарда можно судить о результатах лечения. К сыворотке крови добавляют a-аланин и a-оксоглутаровую кислоту. Какие продукты образуются, если аланинтрансаминаза присутствует?

18. У детей страдающих фенилкетонурией в крови (и моче) повышено содержание фенилаланина и продуктов его превращения, которые образуются при последовательном трансаминировании фенилаланина с образованием оксокислоты (А), восстановлении (А) с образованием гидроксикислоты (В), декарбоксилировании (В) с образованием продукта реакции (С). Небольшая часть (С) окисляется до соответствующей кислоты, которая экскретируется с мочой в виде комплекса с глутамином. Напишите схемы последовательного превращения фенилаланина при фенилкетонурии. Назовите промежуточные продукты.

19. Допишите следующие реакции метаболизма аминокислот:

трансаминаза

а) аргинин + a-оксоглутаровая кислота

трансаминаза

б) валин + a-оксоглутаровая кислота

декарбоксилаза

в) лейцин

дегидрогеназа

г) пировиноградная кислота +НАД Н⁺ + NH₃

 

20. Катаболизм валина в организме человека включает следующие стади (в указанном порядке):

1) Трансаминирование, приводящее к образованию a-оксокислоты (А).

2) Окислительное декарбоксилирование (А) в присутствии HS-КоА, приводящее к образованию тиоэфира (Б).

3) Дегидрирование (Б) с образованием ненасыщенного производного (В).

4) Гидратация (В) против правила Марковникова с образованием (Г).

5) Гидролиз тиоэфира (Г) с образованием свободной кислоты (Д).

6) НАД⁺ зависимое окисление первичноспиртового гидроксида вещества (Д) с образованием альдегидокислоты (Е) и т.д.

Напишите эти реакции и назовите промежуточные продукты.

 

ЗАНЯТИЕ 15.

ПЕПТИДЫ И БЕЛКИ.

ЦЕЛЬ: Сформировать знания:

– принципов структурного построения пептидов и белков;

– первичной структуры пептидов и белков, методов ее определения;

– пространственной организации полипептидной цепи;

– кислотно-основных свойств и гидролиза пептидов;

– синтеза пептидов in vitro.

Cформировать умения:

– писать структуру ди- и трипептидов, используя знания формул a-аминокислот;

– определять изоэлектрическую точку пептидов;

– изображать разные ионные формы пептидов в зависимости от рН среды;

– выполнять характерные и качественные реакции на пептиды и белки.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

1. Биологические функции пептидов и белков.

2. Принцип структурного построения пептидов и белков. Электронное строение и свойства пептидной связи.

3. Свойства пептидов. Изоэлектрическое состояние и изоэлектрическая точка пептидов, кислотный и щелочной гидролиз пептидов.

4. Первичная структура пептидов и белков. Определение аминокислотной последовательности по Эдману (фенилизотиоцианатный метод).

5. Синтез пептидов in vitro методом «активации» и «защиты» функциональных групп. Понятие о стратегии пептидного синтеза.

6. Вторичная структура пептидов и белков. Регулярные a-спиральные и b-структурные участки полипептидных цепей. Понятие о третичной и четвертичной структурах белков.

7. Понятие о сложных белках. Гемоглобин, строение, свойства, значение.

ЛИТЕРАТУРА:

[1]. Тюкавкина Н.А., Биоорганическая химия. / Н.А.Тюкавкина, Ю.И. Бауков– М.: Медицина, 1991.– С. 344-377.

[2]. Гидранович Л.Г. Биоорганическая химия: Учеб. пособие. /Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2009.– С. 230-262.

[3]. Гидранович Л.Г. Лабораторные занятия по биоорганической химии.: Учеб. пособие / Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2012.– С.107-113.

[4]. Гидранович Л.Г. Курс лекций по биоорганической химии.– Витебск.– 2003.– С. 197-210.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.

1. Подготовить теоретический материал по вопросам для самоподготовки к занятиям.

2. Оформить протокол лабораторной работы.

3. Решить задачи 1-6,9,14, представленные на страницах 111-113 данного лабораторного практикума.

Примерный вариант заключительного контроля:

1. Напишите ионные формы дипептида Гис-Про при рН 1,0 и 7,5.

2. Напишите схемы реакций, обозначьте графически действующие реакционные центры, укажите, где возможно, тип и механизм реакций:

СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА.