Биологический каталог




Биохимия природных пигментов

Автор Г.Бриттон

ным буфером, рН 7,0. Пока смесь гемоглобин — феррицианид не достигла зоны дитионита, она имела коричневую окраску. Однако вышедшее из зоны дитионита вещество было пурпурным и постепенно по мере продвижения к нижней части колонки и при переходе в элюат становилось алым. Объясните эти наблюдения.

16. Опишите, какое действие на сродство гемоглобина А к кислороду окажут следующие изменения и почему: 1) 4-кратное увеличение парциального давления СОг", 2) 4-кратное увеличение концентрации 2,3-дифосфогдицерата (ДФГ); 3) снижение рН с 7,4 до 7,2; 4) диссоциация молекулы гемоглобина на мономерные субъединицы.

17. Одноклеточная водоросль может расти в отсутствие фотосинтеза на глюкозе в качестве источника углерода. В этих условиях глюкоза метаболизируется до ацетата, который и используется для биосинтеза клеточных компонентов. Если клетки культивировать в условиях отсутствия фотосинтеза, в качестве единственного источника воды использовать оксид дейтерия (2НЙО), а в качестве источника углерода — обычную []Н]-глюкозу, то распределение ]Н и 2Н в образующихся молекулах каротина и хлорофилла будет строго определенным. Если же культуру перенести в условия, при которых возможен фотосинтез (свет+СОг в качестве источника углерода), то как со временем будет изменяться характер распределения метки в пигментах? (Источником воды остается оксид дейтерия.)

18. Каким будет распределение метки при биосинтезе фико-билинового хромофора [например, (5.41)] из [5-14С]-АЛК {б-аминолевулиновой кислоты). Можно ли, пользуясь таким распределением метки, установить, какой из двух альтернативных предшественников — гем или хлорофилл — был истинным?

19. У крысы расщепление гема происходит с образованием биливердина, который в свою очередь превращается в билирубин. В ходе расщепления в молекулу вводятся две кислородсодержащие группы (кетогруппы). Были предложены три альтернативных механизма, по которым может протекать эта реакция: 1) оба вводимых атома кислорода происходят из одной молекулы 02; 2) оба атома кислорода происходят из молекулярного 02, но из двух разных молекул; 3) один атом кислорода происходит из молекулярного кислорода, а другой — из воды.

Молекулярная масса нормального (160) билирубина составляет 584. Предскажите для каждого механизма характер распределения метки и молекулярную массу образующегося билирубина, если реакция протекает с 1802 (100%) и Н2360 (100%). Если расщепление гема происходит в атмосфере, содержащей смесь кислорода 1802 (20%) и кислорода 1602 (80%), то можно ли с помощью соотношения между содержанием молекулярных видов билирубина с мол. массами 584, 586 и 588 (определенного путем масс-спектрометрии) установить, по какому из этих трех механизмов происходит расщепление гема?

20. Дрозоптерии (6.14) представляет собой димерный пте-рин. Из какой мономерной формы (или форм) может образоваться его молекула? Предложите возможный механизм диме-ризации. Спектр поглощения дрозоптерина был определен в нейтральной среде, в 0,1 М НС1 и в 0,1 М NaOH. В нейтральном растворе максимумы поглощения наблюдались при 265 и 485 нм. Как будут отличаться от спектра в нейтральном растворе спектры в кислом и щелочном растворах?

21. Бактерия Pseudomonas phenazinium образует и секрети-рует в культуральную среду большое количество феназинового пигмента иодинина (6.50). Были получены два мутантных штамма этой бактерии, один из которых (F11) накапливает 6-гидроксифеназин-1-карбоновую кислоту (см. рис. 6.10), а другой (13Z) не образует никакого пигмента. Культуры этих двух штаммов посеяли на агар взаимно перпендикулярными полосами. При проверке агара через 7 дней обнаружили, что вокруг точек пересечения культур этих двух штаммов происходит образование иодинина. Объясните этот результат.

22. Модель части структуры сепиомеланина показана на рис. 7.2. Приведите структуру молекул мономеров, из которых она была получена. Предложите альтернативную частичную структуру молекулы меланина, сконструированную из этих мономеров, и предскажите схему его биосинтеза.

23. Гусеницы бражника питаются листьями тополя (Рори-lus spp.) и ивы (Salix spp.). Полевые исследования показали, что гусеницы, обнаруживаемые на беловатой нижней стороне листьев тополя, имеют серую окраску, в то время как гусеницы, встречающиеся на ярко-зеленых листьях ивы, имеют зеленую окраску. Была начата исследовательская работа по изучению экологических факторов и факторов питания, которые определяют и поддерживавают такой диморфизм окраски. Среди запланированных опытов были: 1) анализ состава и определение содержания пигментов у гусениц обоих типов и в листьях обоих видов, и 2) изучение влияния на диморфизм окраски света и темноты (при выведении гусениц на листьях различных видов растений). Какую полезную информацию дадут эти опыты? Предложите возможные объяснения диморфизма окраски и разработайте другие эксперименты для проверки этих гипотез.

24. Объясните, каким образом трихроматическая система, основанная на трех фоторецепторных пигментах, имеющих максимумы поглощения при разных длинах волн, может обеспечить чувствительный механизм различения цветов?

25. Сетчатка глаза птиц содержит несколько фоторецепторов, включающих зрительные пигменты, и ряд интенсивно, но по-разному окрашенных масляных капель, которые действуют как светофильтры; свет достигает рецептора только после прохождения через масляную каплю. Рассмотрим систему из двух фоторецепторов, поглощающих в диапазоне 400—600 нм (>*тах = 500 нм) и 470—670 нм (Xmax = 570 нм), и две масляные капли, поглощающие при 400—500 нм (Хтах = 450 нм) и 420— 520 нм (Ятах==470 нм) соответственно. Какое действие окажет каждый из этих фильтров на поглощение света каждым фото-рецептсром и каким образом это скажется на чувствительности различения оттенков? (Предполагается, что все спектры имеют симметричную форму.)

26. Солнечный свет может проникать в чистые воды океана на значительную глубину. Тем не менее при этом происходит некоторое поглощение света, и с возрастанием глубины диапазон непоглощенных волн становится все уже. На глубине 1000 м остается очень узкая полоса длин волн с центром при 470 нм, которую все еще можно увидеть невооруженным глазом. В более мутных прибрежных водах свет виден лишь до глубины 50 м, глубже всего проникают волны в диапазоне ~570 нм. Каковы должны быть принципы организации пигментов и фоторецепторных систем, которые были бы наиболее выгодны рыбам и другим животным: а) обитающим на разных»

но всегда примерно одних и тех же глубинах океанских и прибрежных вод, б) обитающим в водах океана, но способным более свободно перемещаться между поверхностью и морским дном, и в) свободно перемещающимся на всех глубинах как прибрежных, так и океанских вод.

27. Прокариотические сине-зеленые водоросли (цианобак-терии) являются простейшими фотосинтезирующими организмами, выделяющими кислород. Они не содержат хлоропластов, но имеют более или менее развитые внутренние фотосинтетические мембраны, включающие хлорофилл а, каротиноиды и фикобилины. Опишите все изменения в морфологии, ультраструктуре и составе пигментов, которые можно ожидать при 'переносе цианобактерий из: 1) условий низкой освещенности в условия высокой освещенности и высокого содержания кислорода, 2) условий высокой освещенности в условия низкой освещенности, 3) условий освещения белым светом в условия освещения зеленым или красным светом.

28. Объясните следующие явления:

а) Осенью листья изменяют свою окраску с зеленой на

желтую, красную или коричневую.

б) Дающая много цветков роза «Маскарад» имеет зеленые

бутоны, которые распускаются в желтые цветки, приобретающие позже красную окраску.

в) Листья зеленых в нормальных условиях растений становятся желтыми, если растение содержится несколько дней в

темноте, или если оно испытывает недостаток магния или железа.

29. Спектр действия фототропной реакции гриба очень сходен со спектром поглощения как ^-каротина, так и рибофлавина. Предложите экспериментальный подход, с помощью которого можно было бы определить, какой из этих пигментов является фоторецептором.

30. Для индуцирования цветения растениям длинного дня необходимы условия с длинным днем и короткой ночью, тогда как растения короткого дня цветут только в условиях короткого дня и длинной ночи. Объясните, как один и тот же фоторецептор, фитохром, может индуцировать цветение у растений обоих типов.

Ответы

1. См. разд. 1.3.4. Структурная белая окраска обусловлена обычно светом, отраженным от мельчайших кристалликов, частиц или капелек.

2. Определения этих выражений, правда не в терминах вероятностей переходов и изменений энергии, приведены в гл.1.

Изменения энергии при переходе определяют длину волны максимума поглощения, а вероятность перехода определяет интенсивность поглощения.

3. Фотоячейка колориметра детектирует проходящий свет во всем видимом диапазоне. Выбранный фильтр пропустит лучи лишь тех длин волн, в диапазоне которых поглощает образец, так что небольшие различия в концентрации приведут к значительным различиям в поглощении.

4. 1) 0,416, 2) 1,248, 3) 0,416, 4) 0,374. Вспомните законы Ламберта — Бэра: поглощение света веществом пропорционально концентрации вещества и длине пути света, проходящего через его раствор.

5. Полученные с помощью упрощенных уравнений концентрации хлорофиллов а и b равны соответственно 11,35 и 6,77 мг/л. Эти значения идентичны полученным с применением более сложных уравнений:

Ае50= (А10^ см Для Хл а при 645 нм• Концентрация Хл a)-f-f-(A1%1CM для Хл b при 645 нм-Концентрация Хл Ь)

А663 — см для Хл а при 663 нм-Концентрация Хл a)-f-f-(A1%1CM для Хл b при 663 нм • Концентрация Хл Ь)

6. а) 135-103.

б) Экстрагировано 1,83 мг X (3,415 мкмоль) и 1,25 мг У

(4,40 мкмоль). Отсюда мол. масса У равна 284 в соответствии

с реакцией Х+02—^2 У (т. е. У=1/2Х+0).

в) 180 мг комплекса составляют 4,4 мкмоль, отсюда

мол. масса равна 41 000.

7. В качестве ординаты откладывают величины (еох—ered) (они могут быть положительными или отрицательными), а в качестве абсциссы — длину волны.

страница 62
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

Скачать книгу "Биохимия природных пигментов" (3.06Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(26.04.2017)