Geum.ru

«Технология бродильных производств и виноделие»

Вид материалаМетодические рекомендации

Содержание


2.12 Обмен азота в растительных организмах
2.13 Биосинтез белков
3.1 Коллоквиум 1. Биомолекулы
Подобный материал:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

2.12 Обмен азота в растительных организмах



Азот – важнейший элемент, необходимый для синтеза белков и нуклеиновых кислот.

Большинство живых организмов могут использовать азот только в какой-либо связанной форме – в виде аммиака, нитратов, аминокислот и других соединений. Растения усваивают азот из окружающей среды в основном в виде аммиака, который образуется как при распаде азотистых соединений, так и при восстановлении молекулярного азота воздуха (фиксация азота) и нитратов.

Аммиак, поглощенный растениями из почвы или образовавшийся в них в результате восстановления нитратов, чаще всего вступает в реакцию с кетокислотами. Реакция прямого аминирования кетокислот аммиаком – основной путь синтеза аминокислот в растениях. Таким путем растения синтезируют аланин, глютаминовую, аспарагиновую кислоты. Аспарагиновая кислота может образовываться также при прямом присоединении аммиака к фумаровой кислоте.

Образование большинства других аминокислот происходит либо в результате реакции переаминирования, либо в результате взаимных превращений аминокислот. Ознакомьтесь с процессами ассимиляции растениями молекулярного азота, восстановлением нитратов до аммиака, использованием аммиака в биосинтезе аминокислот. Изучите другие пути биосинтеза аминокислот (переаминирование, превращение отдельных аминокислот).

Образование аминокислот в растениях может происходить и в результате расщепления белков протеолитическими ферментами (протеазами), имеющимися во всех клетках и тканях растений. Протеазы растений делят на две группы: протеиназы и пептидазы. Протеиназы катализируют гидролиз пептидных связей в белках и пептидах с образованием низкомолекулярных пептидов. Последние при участии пептидаз (амино-, карбокси- и дипептидазы) гидролитически расщепляются до аминокислот.

Аминокислоты, синтезированные в результате реакций аминирования, переаминирования, взаимных превращений аминокислот или же образовавшиеся в результате расщепления белков протеазами могут использоваться для биосинтеза новых белков или других соединений, а также подвергаться диссимиляции. Основными путями распада аминокислот является их окислительное дезаминирование и декарбоксилирование. Окислительное дезаминирование аминокислот имеет большое техническое значение в ряде бродильных производств, основанных на использовании спиртового брожения. При дезаминировании аминокислот дрожжами образуются кетокислоты, которые подвергаются в дальнейшем окислительно-восстановительным превращениям с образованием так называемых сивушных масел – смеси различных одноатомных спиртов, придающих неприятный запах и привкус этиловому спирту, вину или пиву. Обратите особое внимание на распад растительных белков при участии протеаз и увяжите этот процесс с качеством хлеба. Разберите химизм дезаминирования и декарбоксилирования аминокислот и образование из них сивушных масел.


2.12.1 Вопросы для самопроверки


1. Ассимиляция молекулярного азота и нитратов растениями.

2. Механизм биосинтеза аминокислот в клетках.

3. Биохимия диссимиляции аминокислот (дезаминирование, декарбоксилирование).

4. Что такое сивушные масла и каков механизм их образования?

5. Биохимия диссимиляции белков. Роль растительных протеиназ и пептидаз в этом процессе.

2.13 Биосинтез белков



В тканях растений постоянно происходят процессы синтеза и распада белков. Основными соединениями, из которых строятся белки, являются аминокислоты. Причем каждый вид организмов синтезирует свои специфические белки, характеризующиеся определенным аминокислотным составом, молекулярной массой и последовательностью аминокислот. Такое постоянство синтезируемых растениями белков достигается посредством реализации фундаментальных принципов, характерных для живых систем – матричного принципа и принципа комплементарности.

Роль матрицы при биосинтезе белков выполняют нуклеиновые кислоты. Матрица через принцип комплементарности (дополнительности) определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи и тем самым способствует синтезу специфических для данного вида растений белков.

Синтез белков происходит в субклеточных структурах – рибосомах. Обратите внимание на роль ДНК, информационной РНК и транспортной РНК в процессе биосинтеза белков, уясните механизм активирования аминокислот. Подробно изучите процессы образования инициаторного комплекса (мРНК, малая субъединица рибосомы, аминоацил – тРНК), строение большой субъединцы рибосомы (аминоацильный, пептидильный центры, белковые факторы), процесс транслокации рибосомы, элонгацию полипептидной цепи и терминацию синтеза (Приложение Ж).

      1. Вопросы для самопроверки



  1. Рибосомы и полисомы.
  2. Каковы энергетические затраты при активации аминокислот для биосинтеза белков?
  3. Этапы биосинтеза (инициация, элонгация, терминация).
  4. Затраты энергии на синтез одной пептидной связи.
  5. Постсинтетические модификации белковых молекул.
  6. Механизм регуляции белкового синтеза.

3 ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ДЛЯ КОЛЛОКВИУМОВ

3.1 Коллоквиум 1. Биомолекулы



Белки. Аминокислоты


  1. Какие вещества являются белками? Из каких химических элементов состоят белки?
  2. Какие аминокислоты входят в состав белков? Приведите формулы аминокислот.
  3. По какому принципу классифицируют аминокислоты?
  4. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белковой молекулы.
  5. Какими химическими связями поддерживается структура белков?
  6. Какие функции выполняют белки?
  7. Какими физико-химическими свойствами обладают белки?
  8. Классификация белков: фибриллярные и глобулярные белки, простые и сложные. Приведите примеры белков разных классов.
  9. Какие белки называют сложными? Почему? Приведите примеры.
  10. Какими реакциями можно обнаружить белки и аминокислоты в биологическом материале?


Нуклеиновые кислоты


  1. Роль нуклеиновых кислот в организме?
  2. Какие виды нуклеиновых кислот вы знаете? Чем они различаются?
  3. Что такое мононуклеозид? Мононуклеотид? Приведите примеры.
  4. Нуклеотидфосфаты: моно-, ди-, три-? Напишите формулы АМФ, АДФ, АТФ.
  5. Первичная, вторичная, третичная структуры нуклеиновых кислот. Какими химическими связями поддерживаются?
  6. Назовите азотистые основания, входящие в состав РНК, ДНК.
  7. По какому принципу построена двойная цепь ДНК?



Углеводы


  1. Какие вещества называют углеводами?
  2. На какие классы подразделяют углеводы?
  3. Классификация моносахаридов (альдозы, кетозы, триозы, тетрозы, пентозы, гексозы).
  4. Какие производные образуются при окислении глюкозы?
    А при восстановлении? Напишите формулы.
  5. Объясните механизм «реакции серебряного зеркала».
  6. Назовите основные дисахариды. Напишите их формулы. Объясните, почему сахароза не обладает восстанавливающими свойствами?
  7. Гомо- и гетерополисахариды. Назовите структурные единицы крахмала, гликогена, целлюлозы. Какие химические связи определяют свойства этих веществ?


Липиды


  1. Какие функции выполняют липиды в растительном организме?
  2. Определение и классификация липидов.
  3. Какие жирные кислоты входят в состав животных и растительных жиров? Приведите примеры.
  4. Какие липиды называют триацилглицеролами? Каковы их химическое строение, состав?
  5. Сложные липиды (фосфолипиды, гликолипиды, стероиды): основные представители и биологическая роль.