Вопросы и задачи

1. Температура плавления жирных кислот. Жирные кислоты с 18 углеродными атомами имеют следующие точки плавления: стеариновая кислота +69,6 °С; олеиновая кислота +13,4 °С; линолевая кислота — 5 °С и линоленовая кислота — 11 °С. Какими структурными особенностями определяется та или иная температура плавления этих кислот? Объясните, какова молекулярная основа определенной направленности в изменении температуры плавления.

2. Прогоркание кулинарных жиров. Некоторые из применяемых в кулинарии жиров, например сливочное масло, быстро портятся при хранении на воздухе при комнатной температуре, тогда как свойства твердых жиров гипа маргарина в аналогичных условиях меняются мало. Почему?

3. Приготовление майонеза. В процессе приготовления майонеза фосфатидилхолин (лецитин) из яичных желтков переходит в растительное масло, что стабилизирует соус и не позволяет ему расслаиваться. Объясните, почему это происходит.

4. Гидролиз гипидов. Назовите продукты, образующиеся при мягком гидролизе разведенным раствором едкого натрия следующих соединений:

а) 1-стеароил-2,3-дипальмигоилглицерол,

б) 1-пальмитоил-2-олеилфосфатидилхолин.

Какие продукты получатся при воздействии на вещество б) горячего концентрированного NaOH?

5. Суммарный электрический заряд фосфоптидов. Как будут заряжены при pH 7,0 а) фосфатидилхолин, б) фосфатидилэтаноламин и в) фосфатидилсерин?

6. Защита растений - суккулентов. Произрастающие в засушливых районах суккуленты обычно покрыты восковым налетом.

Как это способствует выживанию растений?

7. Число молекул детергента в мицелле. При растворении в воде небольших количеств додецилсульфата натрия широко распространенного детергента-ионы детергента остаются в растворе в виде мономеров. При увеличении концентрации детергента наступает момент (критическая концентрация мицеллообразования), когда в результате ассоциации мономеров образуются мицеллы (рис. 12-16). Критическая концентрация мицеллообразования для додецилсульфата натрия составляет При изучении свойств мицелл было установлено, что их молекулярная масса в среднем составляет 18000. Рассчитайте, сколько молекул детергента содержится в одной мицелле.

8. Гидрофобные и гидрофильные группы мембранных липидов. Все мембранные липиды представляют собой амфипатические соединения, т.е. содержат как гидрофобные, так и гидрофильные группы. Например, в молекуле фосфатидилхолина гидрофобную часть образуют две цепочки жирных кислот, а гидрофильную-фосфохолиновая голова. Назовите структурные компоненты, играющие роль гидрофобных и гидрофильных групп в каждом из указанных ниже мембранных липидов:

а) фосфатидилэтаноламин,

б) сфингомиелин,

в) галактоцереброзид,

г) ганглиозид,

д) холестерол.

9. Свойства липидов и липидных бислоев. Липидные бислои, сформированные на границе двух водных фаз, обладают следующими важными свойствами: они образуют двумерные пленки; края этих пленок замыкаются сами на себя; в результате самозапечатывания образуются замкнутые структуры - липосомы.

а) Объясните, какими свойствами липидов обусловлены эти свойства бислоев?

б) Каково биологическое значение этих свойств и как они связаны со структурой биологических мембран?

10. Проникновение ионов через клеточные мембраны. Липидный бислой клеточной мембраны предохраняет клетки от быстрой потери ионов Почему?

11. Экстракция интегральных мембранных белков. В отличие от цитоплазматических белков многие включенные в мембрану белки практически не поддаются экстракции из мембраны в водный раствор (рис. 12-17). Тем не менее такие белки удается все же отделить от мембраны и получить в растворенном виде, если в раствор, используемый для экстракции, добавить додецилсульфат натрия (см. вопрос 7) или какой-либо другой детергент, например холат натрия. На чем основан этот прием?

12. Роль остатков сахаров в ориентации мембранных гликопротеинов. Изучение различных мембранных гликопротеинов показывает, что остатки сахаров всегда располагаются на наружной поверхности мембраны (см, например, рис. 12-18). Одно из возможных объяснений этого явления состоит в том, что именно остатки сахаров обеспечивают асимметричную ориентацию гликопротеина в мембране.

а) Почему остатки сахаров локализуются на наружной поверхности мембраны, а не внутри нее?

б) Объясните, каким образом остатки сахаров обеспечивают асимметричность распределения гликопротеинов в мембране?

13. Текучесть мембран и значение этой характеристики. Согласно основной гипотезе мембранологии е. науки о мембранах), для нормального функционирования мембран составляющие их липиды должны быть в жидком (а не в «замороженном») состоянии. Подтверждением этой гипотезы служит тот факт, что соотношение жирных кислот в бактериальных мембранах зависит от условий роста бактерий. Так, если бактерии растут при пониженной температуре, у них увеличивается относительное содержание ненасыщенных жирных кислот (по отношению к насыщенным). И наоборот, если бактерии растут при повышенной температуре, уровень ненасыщенных жирных кислот (по отношению к насыщенным) оказывается ниже нормы.

а) Подумайте, почему для нормального функционирования интактной бактериальной мембраны мембранные липиды должны находиться в жидком состоянии?

б) Объясните, почему обнаруженные изменения в соотношении насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в зависимости от температуры роста подтверждают гипотезу о текучем состоянии мембран.