Задание №2. Решить задачи

Задача 1. В молекулах целого ряда белков содержится большое число остатков цистина. При этом наблюдается корреляция между механически­ми и химическими свойствами белков (прочностью на разрыв, вязкостью, твердостью, устойчивостью к действию денатурирующих факторов, температурным воздействиям). Например, глутенин определяет вязкость и эластичность теста, приготовленного из пшеничной муки; твердость и прочность панциря черепахи определяет кератин. Какова молекулярная основа наблюдаемой корреляции между содержанием цистина и свойст­вами белка?

Задача 2. В крови студента одной из африканских стран, поступившего в больницу по поводу одышки, головокружения, учащенного сердцебиения и болей в конечностях, при анализе крови были найдены эритроциты, имеющие форму серпа. Объясните причину развития данного заболевания. Для ответа на вопрос объясните:

а) какое строение имеет гемоглобин А;

б) какие изменения в структуре белка привели к образованию патологической формы;

в) как называется такая форма гемоглобина;

г) почему изменяется форма и функция эритроцитов.

Задача 3. На рисунке представлена схема белка, состоящего из одной полипептидной цепи и имеющего активный центр, а также структуры 4-х лигандов.

Выберите из зтих 4-х лигандов один, который с наибольшей вероятностью будет взаимодействовать с активным центром белка. Для этого:

а) напишите формулы аминокислот, входящих в состав активного центра.

б) объясните, чем обусловлена специфичность связывания белка с лигандом;

в) какие связи возникают между выбранным вами лигандом и активным центром.

в) дайте определение, что такое «активный центр» белка и объясните, на каком уровне структур­ной организации он формируется? Какую роль играет активный центр в функционировании белка. Какое значение имеет первичная структура белка в формировании активного центра. Приведите примеры влияния первичной структуры на активность белков.

Задача 4. При длительных умеренных тренировках (например, бег трусцой в течение 30 мин) в сердечной мышце увеличивается количество шаперонов-70 (называемых также белками теплового шока). Почему тренированные таким образом люди значительно легче переносят последствия тромбозов коронарных сосудов (инфарктов)? Для ответа на этот вопрос объясните

а) какое строение имеют эти белки;

б) какую роль они играют в поддержании нативной конформации других белков.

Задача 5. Антибиотики пенициллин и неомицин могут оказывать прямое токсическое действие на почки, вызывая изменение лизосом эпителиальных клеток. Высвобождение лизосомальных ферментов приводит к некрозу почечного эпителия. Объясните, какую инфор мацию может дать опре­деле­ние белка в моче у больного с отравлением неомицином? Какие методы определения белка в моче можно применить в данном случае?

Задача 6. После высаливания искомого белка сульфатом аммония получен осадок, содержащий изучаемый белок вместе с солью. Как можно отделить белок от соли? Для ответа объясните

а) с использованием каких методов можно удалить низкомолекулярные примеси из осадка?

б) какие принципы лежат в основе каждого метода?

Пример решения задач ( Задача № 2) : В 1949 году американский ученый Лайнус Полинг с сотрудниками доказали, что в основе заболевания «серповидноклеточная анемия» лежит изменение первичной структуры белка.

Серповидно-клеточная анемия – гомозиготное рецессивное заболевание; проявляется только в том случае, когда от обоих родителей наследуются 2 мутантных гена β-цепей глобина: После рождения ребёнка болезнь не проявляется до тех пор, пока значительные количества HbF не заместятся на HbS. У больных выявляют клинические симптомы, характерные для анемии: головокружение и головные боли, одышка, учащённое сердцебиение, боли в конечностях, повышенную восприимчивость к инфекционным заболеваниям.

Гетерозиготные индивидумы, имеющие один нормальный ген HbA, а другой ген HbS, в крови имеют лишь следовые количества серповидных клеток и нормальную продолжительность жизни; клинические симптомы болезни обычно не проявляются.

В молекуле гемоглобина S (так назван аномальный гемоглобин) мутантными оказались β-цепи, в которых глутамат, (полярная, отрицательно заряженная аминокислота ) в положении 6 заменен валином, содержащим гидрофобный радикал.

В дезоксигемоглобине S имеется участок, комплементарный другому участку таких же молекул, содержащему изменённую аминокислоту. В результате молекулы дезоксигемоглобина начинают «слипаться», образуя удлинённые фибриллярные агрегаты, деформирующие эритроцит и приводящие к образованию аномальных по форме эритроцитов в виде серпа.

В оксигемоглобине S комплементарный участок «замаскирован» в результате изменения конформации белка. Недоступность участка препятствует соединению молекул оксигемоглобина друг с другом. Следовательно, образо­ванию агрегатов HbS способствуют условия, повышающие концентрацию дезоксигемоглобина в клетках (физическая работа, гипоксия, уменьшение pH, условия высокогорья, полёт на самолёте).

Так как «серповидные» эритроциты плохо проходят через капилляры тканей, они часто закупоривают сосуды и создают тем самым локальную гипоксию. Это повышает концентра­цию дезоксигемоглобина S в эритроцитах, ско­рость образования агрегатов гемоглобина S, что ещё больше деформирует эритроциты. Нару­шение доставки О₂ в ткани вызывает боли и даже некроз клеток в данной области.

ДНК  Первичная структура белка  Вторичная структура белка  Третичная структура белка  Образование уникальной формы активного центра  Избирательное связывание лигандов  Специфическая функция белка