1. (2,5 балла)
1) Седиментационный анализ (ультрацентрифугирование).
2) Гель-хроматография.
3) Гель-электрофорез.
4) Осмометрический анализ (измерение осмотического давления белковых растворов).
5) Методы взвешивания «отдельных молекул» - масс-спектрометрия, «взвешивание» при помощи кантилевера.
2. (1 балл) Частота встречаемости аминокислот в белках в значительной степени определяется разной вырожденностью генетического кода, кодирующего аминокислоты (от 1 до 6 кодонов).
3. Предположения:
1) считаем, что белок кодируется стандартным генетическим кодом;
2) пренебрегаем отличием веса реального белка от веса аминокислотной цепочки вследствие наличия связанных молекул воды, дополнительных молекул (например, соединений типа гемма в гемоглобине), дисульфидных связей и других посттрансляционных модификаций;
3) считаем, что по условию в м-РНК встречаемость всех нуклеиновых кислот равновероятна;
4) приблизительно считаем, что вероятности кодонов, кодирующих аминокислоты, равны.
Оценим среднюю массу аминокислотного остатка, исходя из вероятности встречаемости аминокислот (по числу кодонов, кодирующих каждую из них):
где N – общее число кодонов, кодирующих аминокислоты (61).
|
Аминокислота |
Mа/к, г/моль |
число кодонов nа/к |
Аминокислота |
Mа/к, г/моль |
число кодонов nа/к |
|
Аланин |
89,1 |
4 |
Лейцин |
131,2 |
6 |
|
Аргинин |
174,2 |
6 |
Лизин |
146,2 |
2 |
|
Аспарагин |
132,1 |
2 |
Метионин |
149,2 |
1 |
|
Аспарагиновая кислота |
133,1 |
2 |
Пролин |
115,1 |
4 |
|
Валин |
117,1 |
4 |
Серин |
105,1 |
6 |
|
Глицин |
75,1 |
4 |
Тирозин |
181,2 |
2 |
|
Глутаминовая кислота |
147,1 |
2 |
Треонин |
119,1 |
4 |
|
Глутамин |
146,1 |
2 |
Триптофан |
204,2 |
1 |
|
Гистидин |
155,2 |
2 |
Фенилаланин |
165,2 |
2 |
|
Изолейцин |
131,2 |
3 |
Цистеин |
121,2 |
2 |
Подставляя эти значения в формулу, получаем Mср = 111.95 г/моль.
Полученное значение (несмотря на отдельные значительные расхождения частот встречаемости, рассчитанных на основе вырожденности генетического кода, и справочных данных) очень близко к массе, вычисленной по справочному среднему процентному содержанию аминокислот в белках ωа/к:
Примерное число аминокислотных остатков можно оценить как 90000/111,95 ≈ 804
4. (2,5 балла) Согласно справочным данным, плотность плотноупакованных глобул белков составляет примерно 1,38 г/см3. (Можно было по справочнику взять размер и массу глобулярного белка и по формуле ρ = M/V получить примерно такую величину плотности).
Тогда объем отдельной молекулы:
Вычислим радиус:
Предположения:
1) аминокислоты плотноупакованы в одну глобулу;
2) молекула белка имеет сферическую форму
5. (1 балл) Поскольку форма белка не будет идеально сферической, то любое изменение ее формы приведет к увеличению размера. Помимо этого, молекула белка может иметь менее плотную упаковку (состоять из нескольких глобул), содержать молекулы воды внутри глобулы – что дополнительно приведет к увеличению реальных размеров.
6. (1.5 балла)
1) Седиментационный анализ – оценочный анализ размера и формы (глобулярная, вытянутая, фибриллярная).
2) Атомная силовая микроскопия – визуализация размера и формы, морфологии.
3) Просвечивающая электронная микроскопия.
4) Рентгеноструктурный анализ.
