Последовательность аминокислот в молекулах гемоглобина коровы и человека
Тест по теме: «Обмен веществ»
1 вариант
1. Транскрипция при биосинтезе белка в клетке происходит
- В ядре
- На рибосомах
- На каналах гладкой ЭПС
- На мембранах цистерн комплекса Гольджи
2. При трансляции матрицей для сборки полипептидной цепи белка служит(ат)
- Две цепи молекулы ДНК
- Одна из цепей молекулы ДНК
- Молекула иРНК
- либо молекула ДНК, либо иРНК
3. Энергетический отличается от пластического обмена тем, что при энергетическом обмене происходит
- расходование энергии, заключенной в АТФ
- аккумулирование энергии в макроэргических связях АТФ
- синтез углеводов и липидов
- синтез белков и нуклеиновых кислот
4. Вовлечение органических веществ в энергетический обмен по мере их исчерпания происходит в организме в следующей последовательности:
- Углеводы – жиры – белки
- Жиры – углеводы – белки
- Белки – жиры – углеводы
- Углеводы – белки – жиры
5. Важнейшую роль в обеспечении клетки энергией играют молекулы
- АТФ
- ДНК
- РНК
- НАДФ
6. Если нуклеотидный состав ДНК – АТГ-ГЦГ-ТАТ, то нуклеотидный состав иРНК будет
- ТАА-ЦГЦ-УТА
- ТАА-ГЦГ-УТУ
- УАЦ-ЦГЦ-АУА
- УАА-ЦГЦ-АТА
7. Бескислородная стадия энергетического обмена называется:
а) дыхание;
б) транскрипция;
в) гликолиз
8. Кислородное окисление происходит:
а) в митохондриях;
б) в цитоплазме;
в) в рибосомах
9. Образование глюкозы из углекислого газа и воды происходит при:
а) гликолизе;
б) дыхании;
в) фотосинтезе
10. При фотосинтезе используется энергия:
а) солнечная;
б) химическая;
в) тепловая
11.Транскрипции происходит при:
а) фотосинтезе;
б) катаболизме;
в) анаболизме
Тест по теме: «Обмен веществ»
2 вариант
- Универсальный источник энергии в клетке:
а) белок;
б) ДНК;
в) РНК;
г) АТФ
- Распад сложных органических веществ происходит в процессе:
а) анаболизма;
б) катаболизма;
в) фотосинтеза
- Расходование энергии происходит в процессе:
а) анаболизма;
б) катаболизма;
в) гликолиза
- Процесс трансляции при биосинтезе белка происходит:
а) в рибосомах;
б) в митохондриях;
в) в ядре
- Образование и – РНК путем «списывания» генетической информации называется:
а) транскрипцией;
б) трансляцией;
в) редупликацией
- Для осуществления фотосинтеза необходимо присутствие:
а) ДНК;
б) РНК;
в) хлорофилла
- Световая фаза фотосинтеза происходит:
а) только на свету;
б) только в темноте;
в) на свету и в темноте
- Кислородная стадия энергетического обмена называется:
а) дыхание;
б) транскрипция;
в) гликолиз
- Гликолиз происходит:
а) в митохондриях;
б) в цитоплазме;
в) в рибосомах
- При фотосинтезе выделяется побочный продукт:
а) глюкоза;
б) вода;
в) кислород
- При энергетическом обмене используется энергия:
а) солнечная
б) химическая;
в) тепловая
Тест по теме: «Обмен веществ».
3 вариант
1. Синтез сложных органических веществ происходит в процессе:
а) анаболизма;
б) катаболизма;
в) пищеварения
2. Освобождение энергии происходит в процессе:
а) анаболизма;
б) катаболизма;
в) трансляции
3. Процесс транскрипции при биосинтезе белка происходит:
а) в рибосомах;
б) в митохондриях;
в) в ядре
4. Создание полимерной цепочки из аминокислот называется:
а) транскрипцией;
б) трансляцией;
в) редупликацией
5. Фотосинтез осуществляется:
а) в рибосомах;
б) в хлоропластах;
в) в митохондриях
6. Темновая фаза фотосинтеза происходит:
а) только на свету;
б) только в темноте;
в) на свету и в темноте
7. Бескислородная стадия энергетического обмена называется:
а) дыхание;
б) транскрипция;
в) гликолиз
8. Кислородное окисление происходит:
а) в митохондриях;
б) в цитоплазме;
в) в рибосомах
9. Образование глюкозы из углекислого газа и воды происходит при:
а) гликолизе;
б) дыхании;
в) фотосинтезе
10. При фотосинтезе используется энергия:
а) солнечная;
б) химическая;
в) тепловая
11. Процесс репликации характерен для:
а) РНК;
б) ДНК;
в) белка
Тест по теме: «Обмен веществ».
4 вариант
1. В синтезе АТФ не участвует такая структура клетки, как:
А – цитоплазма
Б – ядро
В – митохондрии
Г – хлоропласты
2. Анаэробным гликолизом называется:
А – совокупность всех реакций энергетического обмена
Б – бескислородное расщепление глюкозы
В – окислительное фосфолирирование
Г – расщепление АТФ
3. Конечные продукты кислородного окисления органических веществ – это:
А – АТФ и вода
Б – кислород и углекислый газ
В – вода и углекислый газ
Г – АТФ и кислород
4. Энергия окисления глюкозы идет на:
А – образование кислорода
Б – распад молекул – переносчиков водорода
В – синтез АТФ, а затем используется организмом
Г – синтез углеводов
5. В процессе энергетического обмена не образуется:
А – гликоген
Б – вода
В – углекислый газ
Г – АТФ
6. Аэробный гликолиз идет:
А – в цитоплазме
Б – в митохондриях
В – в пищеварительной системе
Г – на рибосомах
7. Исходным материалом для фотосинтеза служит:
А – кислород и углекислый газ
Б – вода и кислород
В – углекислый газ и вода
Г – углеводы
8. Энергия возбужденных электронов в световой стадии фотосинтеза используется для:
А – синтеза АТФ
Б – синтеза глюкозы
В – синтеза белков
Г – расщепления углеводов
9. Образование глюкозы из углекислого газа и воды происходит при:
а) гликолизе;
б) дыхании;
в) фотосинтезе
10. При фотосинтезе используется энергия:
а) солнечная;
б) химическая;
в) тепловая
Тест по теме: «Обмен веществ».
5 вариант
1. Фотолизом воды называется реакция:
А – 4Н+ + е + О2 = 2Н2О
Б – 6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6
В – 2Н2О = 4Н+ + 4е + О2
Г – С6Н12О6 = СО2 + Н2О
2. В световой фазе фотосинтеза не происходит:
А – образования глюкозы
Б – фотолиз воды
В – синтез АТФ
Г – образования НАДФ*Н
3. В результате фотосинтеза в хлоропластах образуется:
А – углекислый газ и кислород
Б – глюкоза, АТФ, кислород
В – хлорофилл, вода, кислород
Г – углекислый газ, АТФ, кислород
4. Транскрипция – это процесс:
А – синтеза и-РНК на одной из цепей ДНК
Б – удвоение ДНК
В – считывания информации с и-РНК
Г – присоединения т-РНК к аминокислоте
5. Синтез белков на рибосомах происходит у:
А – всех существующих организмов
Б – всех, кроме грибов
В – всех, кроме прокариот
Г – растений и животных
6. Главным событием интерфазы является:
А – мутационный процесс
Б – удвоение наследственного материала
В – деление ядра клетки
Г – сокращение наследственного материала вдвое
7. Из перечисленных ниже клеток митозом не делятся:
А – оплодотворенные яйцеклетки
Б – споры
В – сперматозоиды
В – клетки эпителия
8. Кислород в процессе дыхания поглощают:
А – животные
Б – растения
В – анаэробные бактерии
Г – А+Б
9. К пластическому обмену относится:
А – анаэробный гликолиз
Б – биосинтез белков
В – биосинтез жиров
Г – Б+В
10. Темновая фаза фотосинтеза происходит:
а) только на свету;
б) только в темноте;
в) на свету и в темноте
Тест по теме: «Обмен веществ».
6 вариант
1. В синтезе АТФ участвует такая структура клетки, как:
А – рибосома
Б – ядро
В – митохондрии
Г – лизосома
2. Аэробным гликолизом называется:
А – совокупность всех реакций энергетического обмена
Б – бескислородное расщепление глюкозы
В – кислородное расщепление глюкозы
Г – расщепление АТФ
3. Конечным продуктом бескислородного окисления органических веществ является:
А – АТФ и вода
Б – кислород и углекислый газ
В – вода и углекислый газ
Г – пировиноградная кислота
4. В процессе анаэробного гликолиза синтезируется
А – 2 молекулы АТФ
Б – 4 молекулы АТФ
В – 36 молекул АТФ
Г – 38 молекул АТФ
5. Кислород выделяется в:
А – темновой фазе фотосинтеза
Б – световой фазе фотосинтеза
В – анаэробном гликолизе
Г – аэробном гликолизе
6. Анаэробный гликолиз идет:
А – в цитоплазме
Б – в митохондриях
В – в пищеварительной системе
Г – на рибосомах
7. В процессе энергетического обмена не образуется:
А – гликоген
Б – вода
В – углекислый газ
Г – АТФ
8. Реакции фотосинтеза, для которых свет действительно необходим – это:
А – поглощение углекислого газа
Б – синтез глюкозы
В – синтез АТФ и НАДФ*Н
Г – образование крахмала
9. Фотолизом воды осуществляется:
А – в световой фазе фотосинтеза
Б – в темновой фазе фотосинтеза
В – при анаэробном гликолизе
Г – при аэробном гликолизе
10. Последовательность аминокислот в молекулах гемоглобина коровы и человека:
А – не отличаются
Б – отличия есть
В – принципиально другая структура
Г – разные аминокислоты
Тест по теме: «Обмен веществ».
7 вариант
1. В результате фотосинтеза в хлоропластах образуется:
А – углекислый газ и кислород
Б – глюкоза, АТФ, кислород
В – хлорофилл, вода, кислород
Г – углекислый газ, АТФ, кислород
2. Редупликация – это процесс:
А – синтеза и-РНК на одной из цепей ДНК
Б – удвоение ДНК
В – считывания информации с и-РНК
Г – присоединения т-РНК к аминокислоте
3. Синтез белков происходит:
А – на рибосомах
Б – в митохондриях
В – в ядре
Г – на лизосомах
4. Период между двумя делениями клетки называется:
А – анафаза
Б – телофаза
В – профаза
Г – интерфаза
5. В результате митоза из одной клетки:
А – образуются две дочерние клетки – точные копии материнской
Б – образуются клетки с половинным набором хромосом
В – образуются две разные клетки
В – образуются четыре дочерние клетки – точные копии материнской
6. К автотрофам относятся:
А – животные
Б – растения
В – анаэробные бактерии
Г – А+Б
7. Сколько молекул глюкозы необходимо расщепить без участия кислорода, чтобы получить 18 молекул АТФ
А – 18
Б – 36
В – 9
Г – 27
8. Освобождение энергии происходит в процессе:
а) анаболизма;
б) катаболизма;
в) трансляции
9. Процесс транскрипции при биосинтезе белка происходит:
а) в рибосомах;
б) в митохондриях;
в) в ядре
10. Создание полимерной цепочки из аминокислот называется:
а) транскрипцией;
б) трансляцией;
в) редупликацией
Определение
Белки — это неразветвленные (линейные) гетерополимеры, мономерами (то есть структурными единицами) которых являются аминокислоты.
Входящие в состав белков аминокислоты имеют сходное, но не совсем одинаковое строение:
Рис. 1
Как видно из формулы, молекула аминокислоты состоит из двух частей. Та часть, которая на рисунке находится на желтом фоне (то есть все, кроме радикала — R), одинакова у всех аминокислот, входящих в состав белков. Эта общая часть содержит аминогруппу (–NH$_2$) и карбоксильную группу (–COOH), присоединенные к одному и тому же атому углерода. Такие аминокислоты, в которых аминогруппа присоединена к тому же атому углерода ($alpha$-атому, согласно номенклатуре карбоновых кислот), что и карбоксильная группа, называются $alpha$-аминокислотами.
Та часть молекулы аминокислоты, которая изображена в формуле в виде буквы R, называется боковым радикалом. Боковой радикал у различных аминокислот имеет разную структуру. В качестве структурных элементов (мономеров) в составе белков обнаруживаются 20 различных аминокислот (см. таблицу), таким образом, в белках встречаются 20 различных по структуре боковых цепей. Как видно из таблицы, самым простым боковым радикалом является атом водорода (аминокислота глицин).
Карбоксильная группа свободной аминокислоты может при нейтральных значениях рН диссоциировать, отдавая в раствор протон ($mathrm{H^+}$) и приобретая отрицательный заряд.
Аминогруппа свободной аминокислоты может присоединять протон и приобретать положительный заряд, подобно тому как аммиак превращается в ион аммония. Поэтому при нейтральных рН аминокислоты находятся в состоянии цвиттер-иона — иона (от нем. zwitter – двойной), одна часть которого имеет положительный, а другая часть — отрицательный заряд.
Цвиттер-ион:
Зависимость заряда аминокислот от среды
В кислой среде ионизована в основном аминогруппа аминокислоты, в щелочной — карбоксильная, поэтому заряд свободной аминокислоты в целом зависит от рН:
Классификация радикалов аминокислот
Радикалы аминокислот очень разнообразны по своей химической структуре. Радикалы аминокислот классифицируют в соответствии с их полярностью и строением. Это деление достаточно условно, но оно основано главным образом на тех химических свойствах аминокислот, которые являются определяющими для формирования структуры белка.
Некоторые радикалы аминокислот в нейтральной среде могут приобретать полный (заряженные радикалы) или частичный (полярные радикалы) заряд. За счет притяжения разноименных и отталкивания одноименных зарядов (электростатическое взаимодействие) заряженные радикалы могут взаимодействовать с другими заряженными или полярными радикалами в той же белковой молекуле, а также в других белковых молекулах при белок-белковом взаимодействии или с низкомолекулярными веществами. По этой причине наличие и расположение заряженных и полярных радикалов оказывает огромное влияние на пространственную структуру белка и его взаимодействие с другими белками и иными молекулами (взаимодействия фермент-субстрат, рецептор-лиганд) (см. уровни структуры белка; ферменты).
Классификация радикалов:
1) Заряженные радикалы.
Некоторые аминокислоты могут содержать амино- и карбоксильные группы в составе бокового радикала. Они приобретают заряд таким же образом, как и амино- и карбоксильная группа свободной аминокислоты. При нейтральных значениях рН боковые радикалы, содержащие карбоксильную группу (радикалы аспарагиновой и глутаминовой кислот) заряжены отрицательно, а радикалы, содержащие аминогруппу (радикалы лизина, аргинина и гистидина), заряжены положительно.
2) Неполярные, или гидрофобные радикалы.
Не несут заряда, не взаимодействуют с водой и другими полярными молекулами. В структуре белка, как правило, группируются в гидрофобное ядро внутри молекулы, минимизируя контакт с водой.К ним относятся: глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, метионин, фенилаланин, триптофан и пролин.
В зависимости от структуры могут быть, в свою очередь, подразделены на:
а) циклические радикалы (фенилаланин, триптофан). Радикал триптофана при этом является гетероциклической структурой (содержит в цикле азот);
б) нециклические гидрофобные радикалы (глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, пролин, метионин).
3) Полярные радикалы. Шесть аминокислот (аспарагин, глутамин, серин, треонин, тирозин и цистеин) содержат незаряженные, но полярные группировки ($mathrm{–OH, –CONH_2, –SH}$), которые приобретают частичные заряды и являются гидрофильными.
Также в отдельную группу могут быть выделены серосодержащие аминокислоты (цистеин, метионин), ароматические аминокислоты (фенилаланин, тирозин и триптофан).
Таблица
Структура боковых радикалов аминокислот, входящих в состав белков. Радикалы представлены в том виде, который они имеют при рН 7,2.
Для удобства записи белковых последовательностей используются трехбуквенные или однобуквенные сокращенные обозначения аминокислот, указанные в таблице.
Аминокислота | Боковой радикал | Тип радикала |
|---|---|---|
Глицин (Гли, Gly, G) | $mathrm{–H}$ | гидрофобный |
Аспарагиновая кислота (Асп, Asp, D) | $mathrm{–CH_2–COO^-}$ | отрицательно заряжен |
Глутаминовая кислота (Глу, Glu, E) | $mathrm{–CH_2–CH_2–COO^–}$ | отрицательно заряжен |
Лизин (Лиз, Lys, K) | $mathrm{–CH_2–CH_2–CH_2–CH_2–NH_3^+}$ | положительно заряжен |
Аргинин (Арг, Arg, R) |
| положительно заряжен |
Гистидин (Гис, His, H) |
N частично протонирован:
| положительно заряжен |
Фенилаланин (Фен, Phe, F) |
| гидрофобный |
Тирозин (Тир, Tyr, Y) |
| полярный |
Триптофан (Трп, Trp, W) | гидрофобный | |
Аланин (Ала, Ala, A) | $mathrm{–CH_3}$ | гидрофобный |
Валин (Вал, Val, V) | гидрофобный | |
Лейцин (Лей, Leu, L) | гидрофобный | |
Изолейцин (Иле, Ile, I) | гидрофобный | |
Пролин* (Про, Pr, P) |
| гидрофобный |
Метионин (Мет, Met, M) | гидрофобный | |
Серин (Сер, Ser, S) | $mathrm{–CH_2–OH}$ | полярный |
Треонин (Тре, Thr, T) | полярный | |
Аспарагин (Асн, Asn, N) |
| полярный |
Глутамин (Глн, Gln, Q) |
| полярный |
Цистеин (Цис, Cys, C) | $mathrm{–CH_2–SH}$ | полярный |
*Обратите внимание, что пролин — циклическая аминокислота. Он не соответствует стандартной общей формуле аминокислот, поэтому его формула приведена целиком, а не только радикал. Строго говоря, с химической точки зрения это не амино-, а иминокислота, т. к. азот находится в кольце. Но традиции, его описывают в числе белковых аминокислот.
Оптическая изомерия аминокислот
Еще одна важная особенность белков заключается в том, что в их состав входят только L-аминокислоты. Из структурной формулы, представленной на рис. 1, видно, что у всех аминокислот (кроме глицина) к $alpha$-атому углерода присоединены 4 разных заместителя (группировки $mathrm{–NH_2, –COOH, –H, –R}$). Такой атом углерода называется хиральным (от греческого слова «хиро» — рука), поскольку представляет собой центр асимметрии относительно правой и левой стороны.
Из рисунка выше видно, что существуют 2 способа присоединения группировок к этому атому: такой вариант, как указан на рисунке слева (это L-изомер), и вариант справа (D-изомер). Эти две молекулы представляют собой зеркальные отражения друг друга, то есть вещества с разным порядком присоединения двух группировок — $mathrm{–NH_2, –H}$ — к асимметричному атому углерода. Молекулу аминокислоты, изображенную на рисунке слева, называют L-аминокислотой, а молекулу справа — D-аминокислотой. В природных белках встречаются только L-аминокислоты. В природе такие D-аминокислоты встречаются, но они никогда не входят в состав белков, а являются частью других соединений, например, они обнаруживаются в составе некоторых антибиотиков. L- и D-изомеры являютсямежду собой оптическими изомерами.
Подробнее об этом можно прочитать в теме «Хиральность и оптическая изомерия биомолекул».
пептидная связь
При взаимодействии карбоксильной группы одной аминокислоты с аминогруппой другой возникает ковалентная связь, которая называется пептидной связью. Схематично процесс образования пептидной связи можно записать так:
Образовавшееся соединение называется пептидом. Если пептид состоит из двух аминокислот, его называют дипептидом, из трех — трипептидом, из четырех — тетрапептидом и т. д.
Данная реакция является обратимой, обратная реакция представляет собой гидролиз пептида (расщепление путем присоединения воды). Следует отметить, что данная схема не отражает процесс биосинтеза белка на рибосомах, так как в нем участвуют не свободные аминокислоты, а их остатки, присоединенные к транспортным РНК (тРНК).
В организме встречается значительное количество коротких пептидов, выполняющих разнообразные функции, чаще всего регуляторные. Пептид, содержащий более 40–50 аминокислотных остатков, обычно называют полипептидом, или белком. Таким образом, разница между белком и пептидом заключается в том, что пептидом обычно называют низкомолекулярное соединение, а белком — высокомолекулярное. Молекулы белка могут содержать сотни и даже тысячи аминокислотных остатков: молекулярная масса белков колеблется в пределах от нескольких тысяч до сотен тысяч и даже миллионов дальтон. При наличии 20 различных аминокислот, являющихся мономерами белка, количество вариантов расположения аминокислотных остатков в одной полипептидной цепи составляет $mathrm{20^n}$, где n — это общее количество аминокислот в цепи. Таким образом, число вариантов расположения аминокислот в белке огромно, и оно возрастает с увеличением количества аминокислот, входящих в состав определенного белка.
НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ
Для большинства животных и человека незаменимыми являются 8 аминокислот: валин, изолейцин, лейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан. Эти аминокислоты не синтезируются в организме человека и должны поступать в достаточном количестве с пищей. Две аминокислоты — аргинин и гистидин — относят к условно незаменимым, они образуются в организме человека, но в небольшом количестве, и большую часть потребности в этих аминокислотах человек должен покрывать за счет пищевых источников. Особенно важно поступление достаточного количества незаменимых и условно незаменимых аминокислот для детей и подростков в период формирования и активного роста организма. Более богаты этими аминокислотами животные белки, хотя определенные сочетания растительных источников белка, таких как бобовые, орехи, семечки, могут обеспечить полноценное поступление всех аминокислот, но все же чисто растительную диету сложно сбалансировать, к тому же при этом необходим дополнительный прием витамина $В_{12}$, железа и некоторых других жизненно важных веществ.
нестандартные аминокислоты
Некоторые аминокислоты хотя и не входят в список встречающихся во всех живых организмах 20 аминокислот, обнаружены в составе белков.
Существуют два типа нестандартных аминокислот:
Те, которые могут включаться в состав белков во время их синтеза на рибосомах — N-формилметионин, селеноцистеин и пирролизин, которые входят в состав белков при считывании стоп-кодона специализированными тРНК.
а) N-формилметионин вместо метионина играет роль инициаторной аминокислоты у бактерий, то есть является первой аминокислотой, с которой начинается биосинтез белка. Для эукариот и архей он не характерен.
б) селеноцистеин (обозначается Sec или U) — 21-я белковая аминокислота, аналог цистеина с заменой атома серы на атом селена. Входит в состав активных центров многих ферментов, например глутатионпероксидазы. Селенсодержащие белки называются селенопротеинами. Селенопротеин Р является наиболее обычным селенопротеином плазмы крови.
Селеноцистеин кодируется терминирующим кодоном UGA при условии, что за ним следует особая последовательность нуклеотидов, вызывающая включение селеноцистеина вместо остановки трансляции.
в) пирролизин — это природная аминокислота, кодируемая генами некоторых метаногенных архей, которая входит в состав некоторых ферментов метаболизма метана.
20 стандартных аминокислот + 3 вышеназванные аминокислоты вместе составляют 23 протеиногенные (белковые) аминокислоты.Те аминокислоты, которые включаются в состав белков в результате их посттрансляционной модификации, то есть дополнительных ферментативных реакций, нерибосомально. Это 4-гидроксипролин, 5-гидроксилизин, десмозин, N-метиллизин, цитруллин и многие другие, а также D-изомеры стандартных аминокислот.
НЕБЕЛКОВЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ
В клетках и многоклеточных организмах помимо аминокислот, включающихся в состав белков, присутствует множество аминокислот, выполняющих другие функции. Прежде всего это не альфа-аминокислоты, то есть те, у которых между карбоксильной и аминогруппой присутствует более 1 атома С. В качестве примера можно привести гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК, GABA), которая является тормозным медиатором в центральной нервной системе.
