2. 1. 4. Fehérjék – feladatok és számítások

Feladatok

1. Feladat: A fehérjék (Problémafeladat)

Kémiailag tiszta desztillált vizes albuminoldatot savasan hidrolizálunk. A kapott anyagot kromatográfiával szétválasztjuk. (Tételezzük fel, hogy a hidrolízis eredményeként az albumin, a felépítő monomer molekuláira teljesen szétesett)

I-H állítások:

1. A hidrolízis során a fehérjemolekula aminosavakra esett szét
2. A kromatográfia során maximum húszféle frakció elkülönítése volt várható

A továbbiakban az aminosavakat vizsgáljuk. I-H állítások:

3. Az aminosavak ikerion jellegűek (INDOKLÁSSAL)
4. Az aminosavak amfoter molekulák (INDOKLÁSSAL)
5. Az aminosavak amfipatikus molekulák (INDOKLÁSSAL)
6. Az aminosavak mindkét irányban képesek másik aminosavval peptidkötést kialakítani (INDOKLÁSSAL)

A további állítások a fehérjemolekulákra vonatkoznak. I-H állítások:

7. A fehérjemolekulák elsődleges szerkezete az aminosavak kapcsolódási sorrendje
8. A fehérjék másodlagos szerkezete az aminosavlánc térbeli elrendeződése
9. A fehérjék harmadlagos szerkezete alfa-hélix is lehet
10. A fehérjék harmadlagos szerkezete béta-lemez is lehet
11. Minden fehérjének van negyedleges szerkezete is

12. Fejtse ki egy mondatban, hogyan függ össze a dibrinogén molekula alakja és biológiai működése!

13. Táblázatkitöltés; milyen kötéstípusok stabilizálhatják a fehérjemolekulák térbeli szerkezetét?

Kötéstípus	Példa

FORRÁS: Szerényi Gábor: Biológia érettségi, gyakorló feladatsorok, 150-151.o.

2. Feladat: A fehérjék kicsapási reakciói

Öt kémcsőben hígított tojásfehérje-oldat van. Az első kémcső tartalmát borszeszégő lángja felett felforraljuk, a második kémcsőbe tömény ammónium-szulfát-oldatot öntünk, a harmadik kémcsőbe tömény réz-szulfát-oldatot öntünk, a ngyedik kémcsőbe 1 mólos sósavoldatot öntünk, az ötödik kémcsőbe 10%-os formaldehid-oldatot öntünk

I-H állítások

1. Az első kémcső oldott fehérjetartalma a beavatkozást követően kicsapódott
2. A második kémcső oldott fehérjetartalma a tömány ammónium-szulfát hozzáadását követően nem változott
3. A harmadik és negyedik kémcső oldott fehérjetartalma a reagensek hozzáadását követően kicsapódott
4. Az ötödik kémcső oldott fehérjetartalma a reagens hozzáadását követően nem változott

Ezt követően valamennyi kémcső tartalmát felhígítjuk desztillált vízzel

5.A hígítás hatására négy kémcső tartalma nem változott, egy viszont igen
6. A hígítás hatására az ötödik kémcső oldott fehérjetartalma is kicsapódik
7. A hígítás hatására a harmadik kémcső oldott fehérjetartalma nem változik
8. A hígítás hatására a második kémcső kicsapódott fehérjetartalma újra oldatba kerül

Válaszoljon a kérdésekre!

9. Írjon egy köznapi példát a fehérjék hő hatására bekövetkező megváltozására!
10. A formaldehid fehérjékkel kapcsolatos viselkedését a mindennapos gyakorlatban is felhasználják. Írjon erre egy példát!

FORRÁS: Szerényi Gábor: Biológia érettségi, gyakorló feladatsorok, 185-186.o.

3. Feladat: A fehérjék szerkezete (Esszéfeladat)

1. Rajzolja le az aminosavak általános képletét és a peptidképződés folyamatát!
2. Mutassa be egy egyszerű fehérje szerkezeti szintjeit és azokat stabilizáló kémiai kötéseket!
3. Néha csak lassan vagy rosszul nyeri el egy fehérje a térszerkezetét. Mi segít a sejtben a helyes térszerkezet felvételében?
4. Említse meg legalább három egyéb feladatát is ennek az anyagnak!

FORRÁS: Sebőkné Orosz Katalin: Biológia érettségi, esszé típusú feladatok, 33-34.o.

4. Feladat: Kísérletek tejjel (Esszéfeladat)

1. Az ábra négy kísérletet mutat be. Alaposan tanulmányozza az ábrát, majd ismertesse a kísérletek eredményét és azok okait!
2. Válaszában használja és magyarázza meg a következő kifejezéseket: proteid, denaturáció, kazein, emulzió, koaguláció

FORRÁS: Sebőkné Orosz Katalin: Biológia érettségi, esszé típusú feladatok, 35-36.o.

5. Feladat: Az ezerarcú fehérjék (Esszéfeladat)

1. Ismertesse a fehérjék emberi szervezetben betöltött legfontosabb feladatait!
2. Válaszában térjen ki a harántcsíkoltizom-sejt fehérjéinek speciális elrendeződésére, a sejtváz anyagára, a csilló/ostor fehérjéire is!
3. Hol termelődnek a fehérje típusú hormonok a szervezetben?

FORRÁS: Sebőkné Orosz Katalin: Biológia érettségi, esszé típusú feladatok, 36-37.o.

Megoldások

1. Feladat

1. I, 2. I, 3. I – pozitív és negatív töltésük is van, 4. I – savas és bázikus karakterűek is, 5. H – nincs mindegyiknek poláros és apoláros vége, 6. I – egyik végükön amino-, másikon karboxilcsoportot tartalmaznak, 7. I, 8. I, 9. H, 10. H, 11. H, 12. A fibrinogén molekula lineáris alakja fontos szerepe játszik a véralvadásban és a sebzáródásban, 13. kovalens kötés pl. diszulfidhíd, ionos kötés, pl lizin és aszparaginsav között, hidrogénhíd pl. két szerin között, diszperziós kötés pl. két alanin metilcsoport oldallánca között

2. Feladat

1. I, 2. H, 3. I, 4. H, 5. I, 6. H, 7. I, 8. I, 9. tojásrántotta készítése, 10. eszközök fertőtlenítése

3. Feladat

• Aminosav:

• Peptidkötés:

• A fehérjék elsődleges szerkezete az aminosavsorrend (aminosavszekvencia)
• A meghatározott sorrendben összekapcsolódott aminosavak oldalláncaik révén meghatározzák a fehérje magasabb rendű szerkezetét
• A másodlagos szerkezetet a polipeptid láncformációja határozza meg
• Az egy szénatomon keresztül összekapcsolódó amidcsoportok kétféle módon képesek energetikailag stabilan elrendeződni
• A jobbmenetes alfa-hélix szerkezet felvételekor a lánc egy képzeletbeli hengerpalást mentén tekeredik (3,6 aminosav alkot egy csavarulatot), az oldalláncsok ehhez képest kifelé állnak, a térben közel került amidcsoportok –C=O és –N-H kötései között H-híd kötések stabilizálják a szerekezetet
• Béta-lemez lánckonformáció esetén az amidsíkok nem esnek egybe, hanem szabályosan váltogatják egymást, így több polipeptidlánc is egymás közelébe kerül, és peptidkötéseik között kialakulhatnak a H-híd kötések
• A kétféle lánckonformáció tovább tömörödve fibrilláris, szálszerű harmadlagos szerkezetet eredményez.
• Amennyiben egy láncon belül a kétféle konformáció váltogatja egymást, és rendezetlen szakaszok vannak a láncban, a fehérje harmadlagos térszerkezete globuláris lesz
• A harmadlagos szerkezetet a fehérjék aminosav-oldalláncai között kialakult kötőerők stabilizálják
• Poláros oldalláncok között H-híd kötés, apoláros oldalláncok között Van der Waals-vonzóerő, bázikus és savas oldalláncok között ionos kötés, két szulfhirdril csoporttal rendelkező oldallánc között diszulfidhíd stabilizál
• A fehérjék térszerkezetének kialakításában a stresszfehérjék is segítenek
• A károsodott fehérjéket, amelyek a térszerkezet felvételébe belefagytak, helyesen feltekerik, igyekeznek megakadályozni a fehérjék aggregálódását, a végképp sérült fehérjét teljesen letekerik és előkészítik emésztésre, a fehérjetranszportnál segítik a fehérjék membránon való áthaladását, segítik a riboszóma által legyártott fehérjék célba jutását, melegben a membránba épülve csökkentik annak folyékonyságát, gátolják a sejthalált, jelátviteli folyamatokat szabályoznak

4. Feladat

• Az első kísérlet a fehérjék legáltalánsoavv kimutatási reakciója, a biuretreakció
• A reakció a peptidkötés kimutatására szolgál, ezért adja minden dipeptid vagy annál nagyobb méretű peptid
• A peptidkötést tartalmazó anyagok lúgos közegben a réz-szulfát ionokkal lilás színreakciót adnak
• Ennek az az oka, hogy az amidkötés oxigénje alkoholos hidroxil-csoporttá alakul, mely disszociál, helyére rézion épül be, mely az amidkötés nitrogénjének nem kötő elektronpárjával lilás színű komplexet alkot.
• A második kísérlet a xantoproteinreakció
• Minden olyan fehérjét kimutat, ami tartalmaz aromás gyűrűjű aminosavat, a reakció végére sárga színváltozás következik be
• A tömény sav hatására a tejfehérje kicsapódik, a benne lévő aminosav aromás gyűrűje nitrálódik, emiatt következik be a színváltozás
• A harmadik kísérlet a fehérjék természetes működőképes állapotának megszűnését (denaturáció), majd dehidratációjuk és a nehézfémsóval alkotott kötések miatt az oldatból való irreverzibilis kicsapásukat (koaguláció) mutatja be, mely a kolloid oldat megszűnéséhez vezet
• Az első három kísérlet azt igazolja, hogy a tejben van fehérje
• A tej fehérjéje a kazein, mely összetett fehérje (proteid), vagyis nem csak aminosavakból áll
• A negyedik kísérlet a tej zsírtartalmának kimutatására szolgál
• A szudán-III. Feték apoláros, ezért az apoláros tejzsírban tud oldódni
• A tej víztartalmában a tejzsír nem tud oldódni, a vízben apró zsírcseppek formájában eloszlik (ez a szol oldat az emulzió)
• Mivel a zsír a víznél kisebb sűrűségű, a kémcső tetején halmozódik fel a Szudán-III. Festék is

5. Feladat

• A fehérjék rendkívül sokféle feladatot látnak el az élő szervezetben
• A vázfehérjék pl kollagén, elszatin a kötő- és támasztószövetek szerkezeti anyagai, a keratin a szaru jellegzetes vázanyaga
• A sejt alaktartásáért felelős sejtváz fehérjefonalait aktin (és miozin), a sejtszervecskék mozgatásáért felelős fehérjecsövecskéket (mikrotubulus) tubulin építi fel
• Az enzimek biokatalizátorok, nélkülük a sejt hőmérsékleti és nyomásviszonyait nem, vagy csak nagyon lassan mennének végbe a biokémiai folyamatok
• A mozgatófehérjék különös jelentőséggel bírnak az izomsejtben és a mozgási sejtszervecskében: a harántcsíkolt izomsejtben a vékony aktinszál (melyet többféle fehérje együttesen épít fel) rendezetten áll a vastag miozinszálhoz képest
• Kalcium- és magnéziumion, valamint ATP szükséges az aktin- és miozinszálak egymás felé történő elcsúszásához, mely a sejt megrövidülését eredményezi
• Az ostorban és a csillóban tubulinból felépülő, rendezetten elhelyezkedő (9 pár és 2 önálló központi) mikrotubulusok találhatók
• A mikrotubulusok tubulinja és az összekötő dinein fehérje ATP hidrolízise mellett biztosítja a csövecskék egymáshoz viszonyított elcsúszását, mely a sejtszervecske helyzetváltozását eredményezi
• A transzportfehérjék aktív vagy passzív transzporttal juttatják át szelektív módon az anyagot a membránon keresztül, vagy a vérben hormonokat, légzési gázokat kötnek meg és szállítanak, pl. hemoglobin
• A hormonfehérjék szabályozó hatású anyagok
• Fehérje típusú hormont termel a hipotalamusz nagysejtes állománya, a pajzsmirigy (kalcitonin), a mellékpajzsmirigy (parathormon), a máj és a hasnyálmirigy
• Az immunfehérjék a plazmasejtek által termelt és a vérbe juttatott gamma-globulinok, melyek védettséget nyújtenek az antigénekkel szemben
• A stresszfehérjék a fehérjék helyes térszerkezetének kialakításában, fehérjeszállításában, membránstabilitásban játszanak szerepet