Обмен белков и аминокислот как ядро клеточного метаболизма. Значение белкового обмена. Аминокислоты. Классификация, свойства аминокислот. Методы хроматографии. Основные вопросы
Распад белков и аминокислот. Гидролиз белков, характеристика ферментов, обеспечивающих осуществление гидролиза белков до пептидов и аминокислот. Селективный характер действия пептидпептидогидролаз (трипсина, химотрипсина, пепсина и др.). Объем и скорость обновления белков различных тканей и органов.
Метаболизм аминокислот. Преобразование аминокислот по аминогруппе, карбоксильной группе и радикалу: механизмы соответствующих реакций и характеристика ферментов в них участвующих. Обмен аминокислот как источник возникновения биологически активных соединений (биогенных аминов, коферментов, ростовых веществ, витаминов, гормонов и т. п.). Конечные продукты распада аминокислот. Пути связывания аммиака в организме. Роль аспарагина и глутамина в связывании аммиака. Пути новообразования аминокислот в природе и их соотношение у различных классов организмов. Первичные и вторичные аминокислоты. Заменимые, полузаменимые и незаменимые аминокислоты. Проблема искусственной (синтетической) пищи.
Матричная теория биосинтеза белков. Общая схема матричного биосинтеза белков (перенос вещества, энергии и информации). Активирование аминокислот. Аминоацил-тРНК, их структура, свойства и функции. Роль рибосом в биосинтезе белка. Два класса рибосом: 70s и 80s. Характеристика РНК и белков, входящих в состав субчастиц 50-б0s, 30-40s. Динамическая модель рибосомы и ее работа (А.С. Спирин). Аминоацильный и пептидильный центры рибосомы. Код белкового синтеза. Свойства генетического кода. Посттрансляционная модификация белков. Регуляция белкового синтеза.
Биосинтез белков и незаменимых аминокислот для практических целей.
Литература для самоподготовки:
Филиппович Ю.Б. Основы биохимии. М.: Агар, 1999. С. 261-278.
Лабораторная работа: Разделение смеси аминокислот методом хроматографии распределения на бумаге. Упражнения.
Литература для самоподготовки:
Филиппович Ю.Б. Практикум по общей биохимии. – М.: Просвещение, 1982. С. 9-21.
Лабораторная работа к занятию 4. Тема: Разделение смеси аминокислот методом хроматографии распределения на бумаге.
Теоретические представления в хроматографии
Хроматографический метод анализа разработан русским ботаником М.С. Цветом в 1903 г. В первых же работах с помощью этого метода М.С. Цвет установил, что считавшийся однородным зеленый пигмент растений хлорофилл на самом деле состоит из нескольких веществ. При пропускании экстракта зеленого листа через колонку, заполненную порошком мела, и промывании петролейным эфиром (высокоочищенный бензин) он получил несколько окрашенных зон, что, несомненно, говорило о наличии в экстракте нескольких веществ. В последствии это было подтверждено другими исследователями. Этот метод он назвал хроматографией (от греч. “ хроматос”– цвет), хотя сам же указал на возможность разделения и бесцветных веществ.
Компоненты анализируемой смеси (сорбаты) вместе с подвижной фазой передвигаются вдоль стационарной фазы. Ее обычно помещают в стеклянную или металлическую трубку, называемую колонкой. В зависимости от силы взаимодействия с поверхностью сорбента (за счет адсорбции или по какому-либо другому механизму) компоненты будут перемещаться вдоль колонки с разной скоростью. Одни компоненты останутся в верхнем слое сорбента, другие, в меньшей степени взаимодействующие с сорбентом, окажутся в нижней части колонки, а некоторые и вовсе покинут колонку вместе с подвижной фазой, (такие компоненты называются неудерживаемыми, а время их удерживания определяет “мертвое время” колонки).
Таким образом, происходит быстрое разделение сложных смесей компонентов. При перемещении вдоль колонки подвижная фаза встречает на своем пути все новые и новые слои сорбента, что обеспечивает многократность актов сорбции-десорбции разделяемых компонентов. Этим обусловлена значительно большая эффективность хроматографического разделения по сравнению со статическими методами сорбции и экстракции.
Хроматография – это:
физико-химический метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами, неподвижной и подвижной. Неподвижной (стационарной) фазой служит твердое пористое вещество или пленка высококипящей органической жидкости, нанесенная на твердое вещество. Подвижная фаза представляет собой жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу;
динамический процесс. Многократность актов сорбции-десорбции разделяемых компонентов обеспечивает большую эффективность хроматографического разделения по сравнению со статическими методами сорбции и экстракции;
гибридный метод анализа, в котором хроматографический процесс является частью общей аналитической системы, сочетающей разделение и измерение. Метод позволяет не только разделять многокомпонентную смесь, но идентифицировать и определять ее количественный состав.
Хроматография – наиболее часто используемый аналитический метод. Новейшими хроматографическими методами можно проанализировать газообразные, жидкие и твердые вещества с молекулярной массой от 1 до 106. Это могут быть изотопы водорода, ионы металлов, полимеры, белки, нефть и др. С помощью хроматографии получена обширная информация о строении и свойствах многих классов органических соединений. Применение хроматографических методов для разделения белков оказало огромное влияние на развитие современной биохимии. Хроматографию с успехом применяют в исследовательских и клинических целях в самых разных областях биологии и медицины, в фармацевтике и криминалистике: для терапевтического мониторинга в связи с ростом нелегального употребления наркотиков, идентификации антибиотиков и отнесения их к той или иной группе антибактериальных препаратов, для анализа отдельных наиболее важных классов пестицидов. Такие достоинства, как универсальность, экспрессность и чувствительность делают хроматографию важнейшим аналитическим методом.