Упражнения и задачи
- Какой объем раствора гидроксида натрия с массовой долей NaOH 15 % и плотностью 1,16 г/см3 потребуется для реакции с раствором глицина массой10 г c массовой долей аминокислоты 6 %?
- Какая масса раствора соляной кислоты с массовой долей HCl 5 % потребуется для реакции с раствором аланина массой20 гc массовой долей аминокислоты 5 %?
- Напишите структурные формулы следующих олигопептидов: а) аланилглицин; б) глицилаланиллейцин; в) лейцилаланиллизин; г) Трп–Вал–Гли–Лиз; д) AAGS.
- Сколько трипептидов может быть образовано аминокислотами глицином и аланином? Запишите их.
- Аминокислоту лизин в промышленности получают микробиологическим методом. Какую массу лизина можно выделить из культуральной жидкости объемом 3 м3 и плотностью 1,05 г/см3, где массовая доля лизина составляет 12 %, а производственные потери – 15 %?
- Интерфероны подавляют развитие вирусов в организме. Их можно выделить из лейкоцитов человека, однако выход интерферона составляет всего 1 мкг из 1 дм3 крови. Для получения значительных количеств интерферона его гены были клонированы в бактериальных клетках. Клонированные гены экспрессировались с образованием функционально активных белков – интерферонов.
а) Проведенный анализ показал, что в 1 см3 культуры содержится 109 бактериальных клеток, а в каждой клетке находится 0,1 пг белка, 5 % которого составляет интерферон. Подсчитайте сколько интерферона можно получить из 100 дм3 культуры.
б) Рассчитайте, сколько молекул интерферона вырабатывает 1 бактериальная клетка, если молярная масса интерферона составляет 30 000 г/моль.
в) Во сколько раз содержание интерферона в культуре клеток выше, чем в крови?
- В составе молекулы рибонуклеазы содержится 10 остатков лизина, мольная доля которого в молекуле равна 8,06 %. Оцените относительную молекулярную массу фермента.
- Массовая доля железа в составе гемоглобина равна 0,347 %. Рассчитайте относительную молекулярную массу гемоглобина, если известно, что он состоит из 4 протомеров, и в составе каждого протомера содержится по одному атому железа.
- В результате гидролиза гексапептида получен набор следующих дипептидов: ала–гис, про–лиз, гис–тре, тре–сер, сер–про. Определите первичную структуру пептида.
10. Карбоангидраза – один из самых активных ферментов – катализирует обратимую реакцию гидратации СО2:
Н2О + СО2 ¬® Н2СО3.
В эксперименте было установлено, что 10 мкг чистой карбоангидразы катализирует гидратацию 0,3 гСО2 при 37 оС за 1 мин. Также методом гель–хроматографии установлено, что молярная масса карбоангидразы равна 30 000 г/моль. Рассчитайте число оборотов карбоангидразы. Числом оборотов фермента называется число молекул субстрата, претерпевающих превращение за 1 мин в расчете на 1 молекулу фермента.
11. Уреаза повышает скорость гидролиза мочевины в 1014 раз. Рассчитайте, сколько бы потребовалось лет для гидролиза мочевины без уреазы, если под действием уреазы данное количество мочевины гидролизуется за 5 секунд.
12. Нуклеотидный анализ двухцепочечной ДНК показал, что содержание аденина в ее составе равно 23 % от общего числа азотистых оснований. Какая доля (%) приходится на гуанин?
13. ДНК бактериофага М13 имеет следующий нуклеотидный состав: А – 23 %, Т – 36 %, Г – 21 %, Ц – 20 %. Об одноцепочечной или двухцепочечной ДНК идет речь? Ответ поясните.
14. ДНК бактериофага fХ174 может находиться в одноцепочечной (в составе вириона) и двухцепочечной (в ходе репликации) формах. Одинаков ли нуклеотидный состав у этих форм? Ответ поясните.
15. Рассчитайте массу молекулы двухцепочечной ДНК протяженностью от Минска до Гродно (275 км), если одна нуклеотидная пара имеет массу 10–21 г, а размер одной пары оснований составляет 0,34 нм.
16. Исследователями установлена первичная структура фрагмента РНК
5’АУГАУЦАГЦУ3’.
По этим данным восстановите первичную структуру соответствующего участка ДНК.
17. Анализ первичной структуры показал, что нетранскрибируемая цепь ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов
5’гцТЦЦТГАТТГГТЦAГТц 3’.
Восстановите комплементарную цепь ДНК и определите последовательность нуклеотидов РНК, транскрибируемой с этой цепи.
18. В составе цепи ДНК содержание А составляет 23 %, Г – 27 %, Ц – 29 %, Т – 21 %. Данная цепь реплицируется с помощью ДНК–полимеразы с образованием комплементарной цепи, которая используется РНК–полимеразой в качестве матрицы для синтеза иРНК. Определите нуклеотидный состав образовавшейся иРНК.
19. Цепь ДНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:
5’ТгЦцТЦГАЦAГТТ Тц ГГТ3’.
a) Напишите нуклеотидную последовательность ДНК, синтезируемую ДНК–полимеразой на указанной матрице;
б) напишите нуклеотидную последовательность РНК, транскрибируемой РНК–полимеразой при использовании в качестве матрицы новосинтезированной цепи ДНК.
20. Исследователями была определена структура фрагмента иРНК:
5’ ЦAГУцгцУЦЦУГАУУГГУ 3’.
Предскажите аминокислотную последовательность пептида, закодированного в данном фрагменте, считая, что считывание начинается с первого триплета.
21. В результате гидролиза одноцепочечной ДНК, состоящей из 27 нуклеотидов, получен набор следующих фрагментов: 5’ЦAцТГцТТ3’, 5’ГАТцгТц3’, 5’ТГАЦЦц3’, 5’ТТТГГТ3’, 5’ЦAцТ3’, 5’ГцТТГАТц3’, 5’гТцТГАЦ3’, 5’ЦцТТТГГТ3’.
a) определите первичную структуру цепи ДНК;
б) достройте вторую цепь ДНК;
в) укажите3’и 5’–концы цепей ДНК.
22. Какое минимальное число нуклеотидов в составе гена необходимо для кодирования полипептидной цепи, состоящей из 124 аминокислот? Может ли ген иметь большие размеры? Ответ поясните.
23. Транскрибируемая цепь двухцепочечной ДНК имеет следующую нуклеотидную последовательность:
5’ААЦАЦЦГАЦТТЦГЦГЦЦГТГЦ3’
a) определите последовательность фрагмента иРНК, транскрибируемого с этой цепи;
b) напишите аминокислотную последовательность пептида, закодированного во фрагменте иРНК.
24. Анализ первичной структуры гена показал, что в нем произошла точечная мутация (произошла замена одного нуклеотида на другой). В то же время было установлено, что первичная структура белка, образовавшегося в результате экспрессии мутантного гена, осталась прежней. В чем причина? Не ошиблись ли экспериментаторы?
25. В первом эксперименте ученые в начале гена встроили дополнительно один нуклеотид. Во втором эксперименте они в тот же самый участок гена ввели последовательность, состоящую из трех нуклеотидов. Как повлияют вставки на аминокислотную последовательность белка? Как будут отличаться аминокислотные последовательности мутантных белков от исходного?
26. Напишите структурные формулы: а) альдотриозы; б) кетотриозы; в) альдотетрозы; г) альдопентозы; д) кетогексозы;
е) альдогексозы. Отметьте в приведенных соединениях хиральные атомы углерода. Сколько оптических изомеров имеет каждый из углеводов?
27. Напишите проекционные формулы (по Фишеру) всех изомеров углевода, строение которого описывается формулой С4Н8О4. Учитывайте только карбонильные формы моносахаридов.
28. Изобразите строение карбонильной и циклических (фуранозных) форм фруктозы.
29. Имеется три склянки с растворами глюкозы, сахарозы и крахмала. При помощи каких реакций можно отличить эти вещества друг от друга?
30. При сгорании 1,026 гуглевода образуется 0,806 дм3 (нормальные условия) оксида углерода (IV) и0,594 г воды. Установите простейшую формулу углевода.
31. Массовая доля крахмала в картофеле равна 25 %. Какую массу глюкозы можно получить из картофеля массой 2 т, если ее выход равен 80 %?
32. Какую массу зерна надо взять для производства 100 кгспирта с массовой долей этанола 96 %? Выход спирта составляет 85 %, а массовая доля крахмала в зерне 70 %..
33. Какую массу сахара можно получить из 1 т сахарной свеклы, если содержание сахарозы в свекле равно 22 % масс., а производственные потери составляют 30 %?
34. Какую массу триацетата целлюлозы можно получить из древесных отходов массой 1 т, если эфир получается с выходом 70 %? Массовая доля целлюлозы в древесине равна 50 %.
35. Какая масса глюкозы расщепится в организме тяжелоатлета за время тренировки, во время которой он выжмет на высоту2 мштангу массой100 кг50 раз, если известно, что при расщеплении1 гглюкозы высвобождается 16,9 кДж энергии. Примите, что на совершение работы организмом спортсмена затрачивается 40 % вырабатываемой энергии.
36. Определите, за какое время человек использует на дыхание весь кислород, образующийся при фотосинтезе 1 кгглюкозы. Примите, что частота дыхания равна 12 вдохам в минуту, объем легких – 4 дм3, объемная доля кислорода во вдыхаемом воздухе равна 20 %, а в выдыхаемом – 16 %.
37. При сжигании соединения Х массой0,9 гполучили оксид углерода (IV) массой1,32 ги воду массой 0,54 г. Относительная плотность паров этого соединения по водороду равна 90. Определите формулу вещества.
38. Какая масса молочной кислоты образуется в результате молочнокислого брожения глюкозы массой90 г? Выход кислоты равен 80 %.
39. Какая масса осадка образуется при пропускании газа, полученного при спиртовом брожении глюкозы массой100 г, через избыток раствора гидроксида кальция? Выход газа равен 85 %.
40. К глюкозе, полученной из8,1 гкрахмала, добавили избыток аммичного раствора оксида серебра. В результате реакции получили10 гметаллического осадка. Определите выход глюкозы, если выход во второй реакции равен 100 %.
41. Какую массу древесины нужно взять для получения 1000 дм3 раствора этанола с массовой долей С2Н5ОН 96 %? Выход этанола – 90 %, массовая доля целлюлозы в древесине _ 50%, плотность раствора – 0,8 кг/л.
42. При гидролизе некоторого жира получены глицерин, пальмитиновая и олеиновая кислоты. Какие триацилглицерины могут входить в состав данного жира?
43. При полном гидролизе некоторого триацилглицерина получена смесь, состоящая из глицерина, масляной, стеариновой и олеиновой кислот. Определите строение исходного триацилглицерина.
44. Один из сортов маргарина содержит тристеарат массовой долей 60 % и триолеат – 40 %. Какой объем водорода, измеренный при нормальных условиях, потребуется для получения данного сорта маргарина массой 1 т из триолеата?
45. Стеарат калия – важный компонент жидкого мыла. Какая масса гидроксида калия и тристеарата потребуется для получения стеарата калия массой100 кг, если выход продукта составляет 90 % из–за производственных потерь?
46. При гидролизе некоторого жира массой 12,09 гполучили предельную одноосновную карбоновую кислоту массой 11,52 ги глицерин. Определите формулу жира и назовите его. Ответ: трипальмиат.
47. Какую массу водорода может присоединить 1 моль жира, в состав которого в равных количествах входят насыщенные жирные кислоты и ненасыщенные жирные кислоты, содержащие одну двойную связь?
48. Состав жира выражен формулой С55Н96О6. Определите число двойных связей в его молекуле. Какое количество водорода может присоединить 2 моль этого жира?
49. Какую массу глицерина можно получить из500 гтристеарата? Выход глицерина равен 85 %.
50. Какую массу стеариновой кислоты можно получить из 300 гтристеарата? Выход кислоты равен 85 %.
51. Концентрация гормона адреналина в крови в норме поддерживается на уровне 10–10 моль/дм3. Рассчитайте, какая масса адреналина содержалась бы в бассейне размером 25м×10м×2 м с указанной концентрацией гормона?
52. Время полужизни гормона инсулина составляет около 30 мин. Почему важна относительно быстрая инактивация гормона? Каким образом организм поддерживает постоянный уровень гормона в крови? Если животному ввести радиоактивно меченый инсулин, то какая доля радиоактивности сохранится в крови через 8 часов?
53. Назовите гормоны, хорошо растворимые в воде и хорошо растворимые в липидах. Поясните, почему одни гормоны хорошо растворяются в воде, а другие – в липидах.
54. Введение гена гормона роста в геном мышей привело к тому, что мышки стали расти значительно быстрее и достигли гигантских размеров. Как вы думаете, почему введение гена гормона роста в геном домашних животных не привело к столь поразительным результатам?
55. При действии адреналина на клетки печени происходит активация фермента аденилатциклазы, катализирующего превращение АТФ в цАМФ, в результате этого концентрация последнего в клетке резко возрастает. Увеличение концентрации цАМФ приводит к увеличению активности протеинкиназы – фермента, катализирующего фосфорилирование белков, использующего в качестве донора фосфатной группы АТФ. В цАМФ 3’– и 5’– атомы углерода рибозы связаны фосфодиэфирной связью. Напишите структурную формулу цАМФ и уравнение реакции, катализируемой аденилатциклазой. Составьте уравнение реакции, катализируемой протеинкиназой. Как называется фермент, катализирующий обратную реакцию – дефосфорилирование фосфопротеинов?
56. При избыточной секреции инсулина развивается гиперинсулинизм. У больных при этом наблюдается постоянное чувство голода. Если болезнь затягивается, то могут происходить нарушения в мозговой деятельности. Почему наблюдаются описанные симптомы?
Какие преимущества создает синтез гормонов в виде их неактивных предшественников?