- •Федеральное агентство по образованию
- •Высшего профессионального образования российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева
- •Учебно-методический
- •Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •3. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •Содержание курса
- •Биофизическая химия I
- •4.1.1. Термодинамика биотехнологических и микробиологических процессов
- •4.1.2. Основы биоэнергетики
- •Биофизическая химия II
- •4.2.1. Ферментативная кинетика и катализ
- •Распределение часов
- •Лабораторный практикум
- •6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
- •6.1. Основная литература
- •6.2. Дополнительная литература
- •7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
- •Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
- •9. Положение о рейтинговом контроле знаний
- •10. Педагогические измерительные материалы
- •10.1. Биофизическая химия I
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Перечень вопросов к зачету
- •Методические рекомендации преподавателям
- •Билет зачета
- •10.2. Биофизическая химия II
- •Контрольная работа № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Перечень вопросов к зачету
- •Методические рекомендации преподавателям
- •Билет зачета
Контрольная работа № 1
Контрольная работа состоит из двух теоретических вопросов.
Строение и классификация ферментов.
Коферменты, кофакторы.
Сравнение ферментов с катализаторами.
Молекулярные механизмы ферментативного катализа.
Теория Михаэлиса-Ментен (вывод дефференциальной формы уравнения).
Вывод уравнения Бригса-Холдейна.
Решение уравнения Михаэлиса-Ментен в классических координатах.
Решение уравнения Михаэлиса-Ментен матодом Диксона.
Решение уравнения Михаэлиса-Ментен в координатах Иди-Хофсти.
Решение уравнения Михаэлиса-Ментен в координатах де Мигуэл, Марино и Тамари.
Решение уравнения Михаэлиса-Ментен в координатах Лайнуивера-Берка.
Понятие об ингибиторах/активаторах.
Однокомпонентное ингибирование.
Вывод и анализ уравнения для обратимого однокомпонентного полностью неконкурентного ингибирования.
Вывод и анализ уравнения для обратимого однокомпонентного полностью конкурентного ингибирования.
Двухкомпонентное полностью конкурентное ингибирование.
Вывод и анализ уравнения для случая двухкомпонентного полностью конкурентного взаимонезависимого ингибирования.
Вывод и анализ уравнения для случая двухкомпонентного полностью конкурентного взаимозависимого ингибирования.
Двухкомпонентное полностью неконкурентное ингибирование.
Вывод и анализ уравнения для случая двухкомпонентного полностью неконкурентного взаимозависимого ингибирования.
Вывод и анализ уравнения для случая двухкомпонентного полностью неконкурентного взаимонезависимого ингибирования.
Случаи выходящие за рамки теории Михаэлиса-Ментен.
Вывод и анализ уравнения ингибирования субстратом.
Вывод и анализ уравнения обратимой изомеризации фермента в неактивную форму.
Вывод и анализ уравнения активации фермента.
Работа оценивается в 15 баллов.
Всего на 5-6 неделях можно получить 15 баллов.
Работы 7-9 недель
Контрольная работа № 2
Контрольная работа состоит из одного теоретического вопроса и двух задач, аналогичных приведенным ниже.
Теоретические вопросы
Вывод интегральной формы уравнения Михаэлиса-Ментен.
Применение интегральной формы уравнения Михаэлиса-Ментен к случаю ингибирования продуктом, вывод и анализ уравнения.
Влияние рН на скорость ферментативных реакций, вывод и анализ уравнения.
Влияние температуры на скорость ферментативных реакций.
Применение интегральной формы уравнения Михаэлиса-Ментен к случаю необратимой инактивации фермента.
Нестационарная кинетика, классификация.
Достоинства и недостатки методов нестационарной кинетики.
Стационарная кинетика.
Иммобилизация ферментов, классификация.
Достоинства и недостатки вариантов иммобилизации ферментов.
Модуль Тиле.
Задачи
Задача 1.
При изучении влияния н-бутанола на кинетику гидролиза сложных эфиров при [E]0=6,05*10-5мг/л получены следующие результаты:
-
[S]0, моль/л
r0, моль/л*мин
[бутанол]=0,05 моль/л
[бутанол]=0,10 моль/л
1,00*10-4
16,7*10-5
13,5*10-5
0,5*10-4
12,5*10-5
10,0*10-5
0,33*10-4
10,5*10-5
7,7*10-5
0,25*10-4
8,8*10-5
6,1*10-5
0,20*10-4
7,7*10-5
5,3*10-5
Определите все возможные кинетические параметры.
Задача 2.
Определите тип ингибирования и все кинетические параметры процесса.
Известно, что соли ароматических кислоты могут выступать в роли ингибиторов ферментативной активности. Определите тип ингибирования, вызванный бензоатом натрия, и все кинетические параметры исходя из данных таблицы. [E]0=4,0*10-6мг/л.
-
[S]0, моль/л
r0, моль/л*мин
[бензоат]=0,5 моль/л
[бензоат]=1,0 моль/л
1,0*10-5
10,0*10-7
5,0*10-7
1,8*10-5
13,7*10-7
6,8*10-7
2,0*10-5
14,3*10-7
7,1*10-7
4,0*10-5
18,1*10-7
9,1*10-7
8,0*10-5
21,0*10-7
10,5*10-7
Задача 3.
Результаты исследования влияния метйодида-2-пиридинкарбальдоксима на кинетику гидролиз 1-нафтилацетата, катализируемого ацетилхолинэстеразой, представлены в таблице. Определите тип ингибирования и все кинетические параметры. [E]0=1,2*10-6моль/л
-
[S]0, моль/л
r0, моль/л*мин
[J]=2,0*10-4моль/л
[J]=4,0*10-4моль/л
0,50*10-5
6,3*10-7
3,1*10-7
0,91*10-5
9,4*10-7
4,7*10-7
1,00*10-5
10,0*10-7
5,0*10-7
2,00*10-5
14,3*10-7
7,1*10-7
4,00*10-5
18,2*10-7
9,1*10-7
Задача 4.
При исследовании влияния СоА на начальную скорость реакции фосфотрансацетилирования, катализируемой фосфат-ацетилтрансферазой получены следующие результаты:
-
[S]0, моль/л
r0, моль/л*мин
[СоА]=6,0*10-5моль/л
[СоА]=15,0*10-5моль/л
0,50*10-5
10,0*10-7
6,3*10-7
0,91*10-5
13,7*10-7
9,4*10-7
1,00*10-5
14,3*10-7
10,0*10-7
2,00*10-5
18,1*10-7
14,3*10-7
4,00*10-5
21,0*10-7
18,2*10-7
Определите все возможные кинетические параметры.
Задача 5.
При исследовании кинетики гидролиза триацилглицеридов было установлено, что реакция не проходит полностью. Определите все кинетические параметры процесса исходя из данных таблицы.
[S]0, моль/л |
1,98*10-5 |
2,55*10-5 |
3,08*10-5 |
4,10*10-5 |
6,09*10-5 |
8,11*10-5 |
[S]конечн, моль/л |
0,73*10-5 |
0,94*10-5 |
1,14*10-5 |
1,52*10-5 |
2,25*10-5 |
3,0*10-5 |
r0, моль/л*с |
4,15*10-6 |
4,65*10-6 |
5,13*10-6 |
5,89*10-6 |
6,63*10-6 |
7,15*10-6 |
Докажите, что в описанном случае фермент инактивируется в свободном виде, для этого проанализируйте зависимость [S]конечн =f([S]0).
Задача 6.
Реакция восстановления пирувата катализируемая лактатдегидрогеназой ингибируется высокими концентрациями субстрата. Найдите все кинетические параметры процесса если известно, что [E]0=2,0*10-5ммоль/л.
[S]0*104, моль/л |
0,2 |
0,29 |
0,4 |
0,5 |
1,0 |
5,0 |
7,0 |
11,0 |
30,0 |
50,0 |
70,0 |
100 |
r0*106, моль/л*с |
3,2 |
3,7 |
4,1 |
4,4 |
4,9 |
4,9 |
4,3 |
3,9 |
2,4 |
1,8 |
1,5 |
1,1 |
Задача 7.
При исследовании кинетики гидролиза триацилглицеридов было установлено, что реакция не проходит полностью. Определите все кинетические параметры процесса исходя из данных таблицы.
[S]0, моль/л |
2,0*10-5 |
2,8*10-5 |
3,9*10-5 |
5,1*10-5 |
10,2*10-5 |
[S]конечн, моль/л |
0,2*10-5 |
1,0*10-5 |
2,1*10-5 |
3,3*10-5 |
8,4*10-5 |
r0, моль/л*с |
3,15*10-6 |
3,70*10-6 |
4,10*10-6 |
4,39*10-6 |
4,92*10-6 |
Докажите, что в описанном случае фермент инактивируется в виде фермент-субстратного комплекса, для этого проанализируйте зависимость [S]конечн =f([S]0).
Задача 8.
В таблице приведена рН-зависимость гидролиза семикарбазида N-формил-L-фенилаланина. Определите рКа, рК’а,k2и Кs.
рН |
5,47 |
5,95 |
6,47 |
6,98 |
7,48 |
7,79 |
kкат, 1/с |
0,32*10-2 |
0,96*10-2 |
1,92*10-2 |
2,44*10-2 |
3,06*10-2 |
2,88*10-2 |
Kм, моль/л |
7,00*10-3 |
6,70*10-3 |
5,60*10-3 |
3,45*10-3 |
2,24*10-3 |
2,28*10-3 |
Работа оценивается в 20 баллов.
Всего на 7-9 неделях можно получить 20 баллов, а за весь семестр 60 баллов.