Читаем Биология для студентов-медиков: общая биология, молекулярная биология, генетика полностью

Биология для студентов-медиков: общая биология, молекулярная биология, генетика

Дмитрий Дмитриевич Жданов , Татьяна Александровна Лобаева

ЗАДАНИЕ 29. К атомам каких элементов смещены общие электронные пары в молекулах: HI, CO, N₂H₄, SiCl_4?

ЗАДАНИЕ 30. Назовите 4 типа кристаллических решеток (КР), различающихся характером частиц в узлах?

Сгруппируйте по типам кристаллических решеток (КР) следующие вещества: O₂, C, CaC₂, Si, Pb, CuO, H₂O, CO₂, Al.

Часть 2. Практическая работа
«Агрегатные состояния вещества. Кристаллические решётки»

1. К твёрдым углеводородам неорганического происхождения, обладающих структурой ионных кристаллов относят шунгит и керит (фиброкерит). Опишите их структуру и ответьте на вопрос, можно ли эти вещества отнести к предбиологическим системам.

Решение:

_____________________________________

2. Биологические кристаллы построены из биологических макромолекул – белков, нуклеиновых кислот или вирусных частиц. Вследствие больших размеров биологических макромолекул, содержащих 10^3–10⁴ атомов, биологические кристаллы имеют очень большие (по сравнению с обычными кристаллами) периоды кристаллической решётки (50–200 A), а у вирусов они достигают 1000A и более. Биологические кристаллы образуются иногда в живых организмах – in vivo, однако главным методом их получения является кристаллизация выделенных из живых организмов и тщательно очищенных белков и других биологических макромолекул.

Проанализируйте электронно-микроскопические фотографии упаковки молекул в кристаллах белков каталазы, вируса некроза табака и кристаллов белка из микроорганизмов Bacillus thwingiensis. Какие особенности вы можете заметить в них (см. рис.)?

3. Заполните таблицу «Кристаллические образования, присутствующие в различных тканях». Опишите структуру решетки неорганических кристаллов костной ткани.

Обсуждение и комментарии:

_____________________________________

4. Гидроксиапатит (гидроксилапатит) – основной кристалл минерализованных тканей; составляет 95–97% в эмали зуба, 70–75% в дентине и 60–70% в костной ткани. Зарисуйте простанственную структуру кристалла гидроксиапатита Ca₁₀(PO₄)₆(OH)_2,учитывая, что гидроксильные группы расположены вдоль гексагональной оси, тогда как фосфатные группы, имеющие наибольшие размеры по сравнению с ионами кальция и гидроксилами, распределяются как равнобедренные треугольники вокруг гексагональной оси.

Решение:

5. Скелет одноклеточных радиолярий и многоклеточных губок образован «органоминеральным» кристаллическим веществом, состоящим на 20–30 процентов из органических соединений, а в остальном из минерального кристалла. В индивидуальном развитии такого организма идет процесс минерализации – замещения биомолекул минералом, причем законы кристаллографии и биохимии здесь тесно переплетены.

Предположите химический состав скелета радиолярий.

Решение:

_____________________________________

6. В организме человека, в лекарственных препаратах большинство d – элементов образуют комплексные соединения: Fe – гемоглобин, Zn – ферменты карбоангидраза и алкогольдегидрогеназа, Cu – цитохромоксидаза, Mn – пируваткарбоксилаза, Mg – хлорофилл, Co – витамин В₁₂.

Опишите, по какому принципу построены эти вещества.

Обсуждение и комментарии:

_____________________________________

7. Соединения железа используют при лечении железодефицитных анемий (фероцены), цинка – в дерматологии, хелатные комплексы (комплексоны) используют как антиоксиданты и антидоты для звязывания тяжелых металлов при отравлениях.

Среди комплексонов наиболее распространены соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), прежде всего этилендиаминтетраацетат натрия. Опишите антидоты – комплексоны (комплексообразователи), которые образуют прочные комплексные соединения с токсичными катионами Hg, Co, Cd, Pb . Каков механизм их действия?

Обсуждение и комментарии:

_____________________________________