Ответы на экзаменационные задачи (из задачника)

№ 4.6 У больного с повышенной концентрацией фенилаланина (Фен) в крови установлена нормальная структура фермента фенилаланингидроксилазы. Дальнейшее обследование позволило выявить мутацию по типу замены нуклеотида в гене фермента дигидробиоптеринредуктазы. Объясните, почему мутация по типу замены нуклеотида в гене этого фермента может стать причиной фенилкетонурии. Для этого:

а) Напишите реакцию метаболизма Фен, которая идет при участии дигидробиоптеринредуктазы

б) Укажите, метаболизм каких аминокислот, помимо Фен, будет нарушен при данной патологии.

а)

Фенилкетонурия – наследственное заболевание, связанное с нарушением фермента фенилаланилгидроксилазы (классическая фенилкетонурия) или с нарушением перехода H₄БП ↔ H₂БП (вариантная фенилкетонурия)

Регенерация H₂БП происходит при участии дигидробиоптеринредуктазы с использованием NADPH + H⁺

б) Тирозин, серотонин

№ 4.7 В яйцеклетке в смысловой части гена, кодирующего строение фермента диоксигеназы гомогентизиновой кислоты, произошла замена 7-го нуклеотида с образованием терминирующего кодона. Какие изменения в структуре фермента произойдут в ходе трансляции мутантного белка? Для ответа на этот вопрос:

а) Изобразите схему синтеза белка на рибосоме и покажите, какой продукт будет образовываться в ходе трансляции мутантной мРНК

б) Вспомните, в каком процессе участвует диоксигеназа гомогентизиновой кислоты и к каким фенотипическим проявлениям приведет эта мутация.

Синтезируется неактивный фермент.

а)

Инициация.

Элонгация.

Терминация

б) Метаболизм тирозина в печени.

Проявления – заболевание алкаптонурия.

№ 4.8 Первичная структура мРНК кодирует только одну последовательность аминокислот в белке. Можно ли, исходя из строения белкового гормона глюкагона (29 аминокислот), предсказать нуклеотидную последовательность мРНК, кодирующую этот белок? Для обоснования ответа вспомните свойства генетического кода и, используйте N-концевой участок молекулы гормона H₂N-Гис-Сер-Гли-……, объясните способ кодирования белков в молекулах ДК и РНК.

Строение мРНК мы представить не сможем, так как генетический код вырожден.

H₂N-Гис-Сер-Гли-……

Гис - CAU Сер – UCU Гли - GGU

CAC UCC GGC

UCA GGA

UCG GGG

AGU

AGC

Способ кодирования - каждому белку соответствует своя аминокислота

Свойства генетического кода:

1. Триплетен

2. Вырожден

3. Специфичен

4. Универсален

5. Колинеарен

№ 4.9 В химиотерапии опухолей широко используется антибиотик дауномицин, который внедряется между основаниями ДНК, и аналог фолиевой кислоты – метотрексат. Активность каких процессов снижается при использовании этих препаратов? При ответе на этот вопрос:

а) Укажите различие в механизме действия этих препаратов на синтез ДНК

б) Напишите схемы реакций, скорость которых снижает метотрексат.

а) Дауномицин – интеркалирует между парами оснований ДНК и нарушает репликацию и транскрипцию опухолевых клеток, нарушает биосинтез белка, клетка гибнет.

Метотрексат – ингибирует дигидрофолатредуктазу, превращающую дигидрофолиевую кислоту, подавляет синтез ДНК. Наиболее чувствительны клетки опухолей, костного мозга эмбриона и слизистых оболочек полости рта, кишечника.

б)

Эти одноуглеродные ферменты используются:

1. В регенерации незаменимой аминокислоты - Мет

2. В синтезе пуриновых оснований – А, Г

3. В синтезе пиримидиновой кислоты (пиримидинов)

№ 4.10 Основные симптомы бактериальных заболеваний вызваны действием токсинов и белков, продуцируемых микроорганизмами. Так, дифтерийный токсин вызывает АДФ-рибозилирование фактора элонгации (EF2) в эукариотических клетках и нарушает синтез белка. На какой стадии роста полипептидной цепи участвует EF2? Для ответа на этот вопрос:

а) Представьте схему событий на рибосоме и отметьте стадию, на которой произойдет остановка белкового синтеза

б) Объясните, какова судьба клеток после воздействия токсина

EF2 участвует на стадии элонгации.

а) Инициация.

Элонгация.

Терминация

Остановится на стадии элонгации, так как дифтерийный токсин вызывает АДФ-рибозилирование фактора элонгации (EF2)

Терминация – процесс, когда в A-центр попадает стоп-кодон UGA, UAG, UAA

EF2 участвует на стадии транслокации.

Остановка произойдёт на стадии транслокации.

б) После воздействия токсина возможна остановка синтеза белка, гибель клетки и некроз ткани

№ 4.11 При введении гормона альдостерона у животных наблюдается задержка Na⁺ из-за увеличения количества белков-переносчиков этих ионов. Объясните, как действует альдостерон на клетки мишени. Для этого:

а) Назовите матричный процесс, который ускоряется первично при действии гормона

б) Представьте схему процесса, активация которого вызывает увеличение количества белков-переносчиков Na⁺ в мембранах клеток.

а) Альдостерон увеличивает скорость транскрипции

Транскрипция.

б) Механизм действия альдостерона

№ 4.12 Действие стероидного гормона кортизола на печени приводит к увеличению количества ключевых ферментов, участвующих в синтезе глюкозы. Какой матричный процесс кортизола индуцирует первично? Отвечая на поставленный вопрос:

а) Изобразите схему и напишите суммарное уравнение этого процесса

б) Укажите, каким модификациям подвергается вновь синтезированная нуклеиновая кислота, чтобы служить матрицей для последующего синтеза белков.

а) Транскрипция увеличивается при действии кортизола.

Суммарное уравнение:

mАТФ + nУТФ + kЦТФ + l ГТФ → РНК + (m+n+k+l)H₄P₂O₇

б) Посттранскрипционные модификации – сплайсинг.

№ 4.13 Весь набор ферментов, участвующих в синтезе мочевины, присутствует только в клетках печени и его нет в клетках других органов. Как можно объяснить эти различия в белковом составе органов и тканей? При ответе на этот вопрос:

а) Вспомните механизмы, с помощью которых формируются транскрипционно неактивные участки хроматина

б) Объясните, когда в хроматине клеток возникают зоны стойкой репрессии и существует ли различная в них локализации в разных тканях

а) Факторы, обеспечивающие формирование зон стойкой репрессии:

1. Фермент ДНК-метилаза (метилирование азотистых оснований).

2. Связывание с гистонами и образование нуклеосом

3. Негистоновые белки (+)

Набор генов во всех клетках организма одинаков, а зоны стойкой репрессии затрагивают разные участки генома – в результате ткани по-разному дифференцированы.

У эукариот регуляции транскрипции осуществляется с помощью энхансеров (белки-активаторы) и сайленсеров (белки-репрессоры).

б)

Гетерохроматин находится в высококонденсированном состоянии.

№ 4.14 Фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа представлен в популяции людей множеством вариантов. Два из них различаются по одной аминокислоте: в 1-м варианте – Асп, во 2-ом варианте – Асн. Определите, являются ли описанные варианты фермента примером полиморфных белков. Для решения задачи:

а) Используя таблицу генетического кода, укажите, какие изменения в кодоне гена этого фермента привели к появлению указанных вариантов

б) Объясните, что такое полиморфизм белков и каковы причины его возникновения

а) Асп Асн

мРНК GAU GAC AAU AAC

ДНК CTA CTG TTA TTG

Мутация по типу замены нуклеотида

б) Полиморфизм белков – это устойчивое существование в популяции нескольких вариантов одного и того же белка, которые возникли в результате мутаций и рекомбинаций в копиях одного и того же гена.

№ 4.15 Результаты генетического обследования семьи (методом ПЦР), в которой являются носителями гена серповидно-клеточной анемии, представлены на рис. На основании полученных результатов объясните, кто из детей этой большой семьи здоров, болен, является носителем гена серповидно-клеточной анемии. Укажите, на чем основан принцип метода, каковы необходимые компоненты и условия проведения ПЦР.

ПЦР – полимеразная цепная реакция

Полученный материал подвергается фракциванию методом электрофорез в агазорном или полиакриламидном геле.

В медицинской диагностике:

1. Идентифицировать вирусную и бактериальную ДНК в составе ДНК человека

2. Проводить пренатальную диагностику наследственных заболеваний

3. Выявить гетерозиготных носителей дефектных генов

4. Определить точную локализацию генов в ДНК человека

5. Идентифицировать дефектные гены, нарушающие регуляцию пролиферации клеток и вызывающие развитие опухолевых заболеваний

6. Проводить анализ препаратов, содержащих сильно деградированную ДНК

Ребёнок 1 болен серповидно-клеточной анемией

Ребёнок 2 здоров

Ребёнок 3 является носителем (гетерозиготен)

Ребёнок 4 является носителем (гетерозиготен)

Один цикл ЦПР включает:

1. Плавление

2. Отжиг

3. Элонгацию

№ 4.16 В ходе проверки семьи на носительство гена HbS методом ПЦР студент, проведя электрофорез, получил результаты, представленные на рис. Какие выводы должен сделать студент на основе результатов анализа? В ходе ответа:

а) Объясните, на чем основан метод и чем различаются условия проведения и состав ферментов при синтезе ДНК в ходе ПЦР и в клетках организма

б) Укажите, какие дополнительные области использования этого метода вам известны

а)

ПЦР – полимеразная цепная реакция

Полученный материал подвергается фракциванию методом электрофорез в агазорном или полиакриламидном геле.

В медицинской диагностике:

1. Идентифицировать вирусную и бактериальную ДНК в составе ДНК человека

2. Проводить пренатальную диагностику наследственных заболеваний

3. Выявить гетерозиготных носителей дефектных генов

4. Определить точную локализацию генов в ДНК человека

5. Идентифицировать дефектные гены, нарушающие регуляцию пролиферации клеток и вызывающие развитие опухолевых заболеваний

6. Проводить анализ препаратов, содержащих сильно деградированную ДНК

Один цикл ЦПР включает:

1. Плавление

2. Отжиг

3. Элонгацию

Выводы:

Мать и отец являются носителями гена, отвечающего за развитие серповидно-клеточной анемии. Они гетерозиготны. Ребёнок здоров.

б) Дополнительные области использования:

Оказалось возможным:

1. Использовать микроорганизмы в качестве продуктов веществ, необходимых для человека

2. Создавать новые полезные для человека виды растений и животных

3. Лечить наследственные болезни путём введения в клетки утраченных генов или замены дефектных генов.

№ 5.1 Для изучения аденилатциклазной системы был использован холерный токсин, вырабатываемый возбудителем холеры (V. cholerae). Холерный токсин в условиях эксперимента стойко повышает активность аденилатциклазы практически в любой клетке эукариотов. Объясните действие холерного токсина. Для этого:

а) Приведите схему трансмембранной передачи сигнала

б) Назовите белок аденилатциклазной системы, который подвергается модификации при действии холерного токсина на клетку

в) Укажите, почему модификация этого белка приводит к длительному повышению активности аденилатциклазы.

а)

б) G-белок

в) Холерный токсин действует на α-протомер G-белка, не даёт ему дефосфорилироваться, следовательно, повышается активность АЦ (аденилатциклазы).

№ 5.2 Исследователям аденилатциклазной системы удалось выделить мутантные клетки мышиной лимфомы, способные связывать гормон и содержащие нормальное количество фермента аденилатциклазы. Однако присоединение гормона не приводило к повышению концентрации цАМФ. Какой белок отсутствовал в цитоплазматической мембране мутантных клеток? Для ответа на вопрос:

а) Приведите схему трансмембранной передачи сигнала

б) Укажите особенности строения этого белка

в) Объясните, какую роль играет этот белок в функционировании аденилатциклазной системы.

а)

б) Gs-белок состоит из трёх протомеров α, β, γ. β и γ определяют место нахождения α-протомера на мембране и образуют вместе (α, β, γ) неактивный комплекс.

в) К α-протомеру присоединён ГДФ, и α-протомер неактивен. Затем присоединяется ГТФ, а ГДФ отщепляется , и α-протомер становится активным.

№ 6.1 К клеточному гомогенату, содержащему фермент и коферменты цитратного цикла, добавляли ацетил-КоА. Происходило ли при этом увеличение количества оксалоацетата? Используя схему цитратного цикла, объясните:

а) Какую роль играет оксалоацетат в этом процессе

б) Какие конечные продукты образуются из ацетил-КоА в ЦТК?

Количество оксалоацетата не увеличится.

а)

Оксалоацетат на первой стадии взаимодействует с ацетил-КоА

б) Образуется CO₂ и вода

№ 6.2 В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали малат. Чему равен коэффициент Р/О для этой реакции? Представьте схему ЦПЭ для малата и объясните:

а) Как повлияет на скорость реакций ЦПЭ и коэффициент Р/О добавление амитала натрия (ингибитора NADH-дегидрогеназы)

б) Как изменится эти параметры, если вместе с амиталом добавить сукцинат.

Если бы малат вступил в ЦПЭ, то P/O=3

а) При добавлении амитала натрия (ингибитора NADH-дегидрогеназы) ингибируется I комплекс, следовательно P/O = 0

б) При добавлении вместе с амилатом сукцината, ингибируется I комплекс, но при этом сукцинат запускает II комплекс и P/O=2

№ 6.3 В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали цитрат. Чему равен коэффициент Р/О для этой реакции? Представьте схему ЦПЭ, определите коэффициент Р/О и объясните:

а) Как изменится скорость реакций ЦПЭ и коэффициент Р/О, если вместе с цитратом добавить амитал натрия (ингибитор NADH-дегидрогеназы)

б) Как изменятся эти параметры, если вместе с амиталом добавить сукцинат

в) Чему будет равен коэффициент Р/О при добавлении вместе с ингибитором аскорбиновой кислоты, восстанавливающей цитохром С.

Цитрат относится к NAD-зависимым ДГ (дегидрогеназам), проходит 3 комплекса, следовательно P/O=3.

а) Если добавить амитал натрия (ингибитор NADH-дегидрогеназы), то P/O уменьшится до 0, так как ингибируется I комплекс, скорость реакции уменьшается.

б) Если добавить сукцинат, то пройдёт 2 комплекса, P/O=2, скорость реакции увеличится.

в) Если добавить аскорбиновую кислоту, восстанавливающую цитохром C, то P/O=1.

№ 6.4 Суспензию митохондрий печени крыс инкубировали в аэробных условиях при оптимальных температуре и рН. Интенсивность дыхания измеряли по поглощению О₂ после добавления к суспензии цитрата, АФ, 2,4-динитрофенола. Как изменится поглощение О₂ при добавлении каждого из указанных веществ и почему? Для ответа на вопрос:

а) Изобразите схему окислительного фосфорилирования

б) Объясните механизм действия добавляемых веществ

а)

б) Добавление цитрата ведёт к активации NADH-ДГ, следовательно, P/O=3, следовательно, ЦПЭ ускоряется, следовательно, поглощение кислорода увеличивается.

АДФ ускоряет окислительное фосфорилирование, следовательно, ускоряется дыхание, следовательно, поглощение кислорода увеличивается.

2,4-дигидрофенол – разобщитель – разобщает работу ЦПЭ, протон не проходит в АТФ-синтазе, в результате АДФ не переходит в АТФ. Основная энергия выделяется в виде тепла. Дыхание учащается, следовательно, поглощение кислорода увеличивается.

№ 6.5 В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали α-кетоглутарат. Интенсивность дыхания измеряли по поглощению О₂ после добавления к суспензии амитала натрия (барбитурат), АДФ, цианида. В присутствии каких из перечисленных веществ будет тормозиться окисление α-кетоглутарата и почему? Для ответа нарисуйте схему ЦПЭ и укажите механизм действия этих веществ.

(α-КГ в сукцинил-КоА)

α -кетоглутарат P/O=3

При добавлении барбитурата NADH-ДГ ингибируется, следовательно P/O=0, интенсивность дыхания уменьшается.

При добавлении АДФ окислительное фосфорилирование ускоряется, следовательно, дыхание учащается.

При добавлении цианида – ингибитора цитохромоксидазы – дыхание уменьшается, P/O=0

№ 6.6 Если к суспензии митохондрий, использующих в качестве единственного субстрата дыхания пировиноградную кислоту, добавить малоновую кислоту, то поглощение О₂ митохондриями резко снизится, в то же время увеличится концентрация одного из метаболитов цитратного цикла. Какой метаболит ЦТК накапливается? Для объяснения:

а) Приведите схему реакций, подтверждающую ответ

б) Укажите, почему в условиях эксперимента потребление О₂ снижается.

а)

б) HOOC-CH2-COOH

Малоновая кислота является ингибитором СДГ (субстратный аналог конкурирует за фермент с сукцинатом), поэтому идёт накопление сукцината.

№ 6.7 Промежуточные продукты цитратного цикла могут использоваться для синтеза различных соединений. Какой из метаболитов должен быть в избытке, чтобы восполнить утечку промежуточных продуктов из цитратного цикла?

а) Напишите необходимые реакции, подтверждающие ваши выводы

б) Используя схему реакций цитратного цикла, укажите метаболиты ЦТК, обеспечивающие его анаболические функции.

Пирувата.

а) Убыль метаболитов из ЦТК восполняется за счёт реакции синтеза оксалоацетата из пирувата:

б)

Анаболические функции:

1. Оксалоацетат → аспартат → аспарагин

→ глюкоза

2. Цитрат → жирные кислоты

→ холестерол

3. α-кетоглутарат → Глу, Глн, Про

4. Сукцинил-КоА → гем

№ 6.8 Синтез гема происходит в ретикулоцитах. Для синтеза одного пиррольного кольца требуется 2 моля глицина и 2 моля сукцинил-КоА. Сколько молей пирувата необходимо затратить для синтеза 1 пиррольного кольца и молекулы гема? Используя схему реакций ОПК, объясните:

а) Какой из предшественников гема образуется в цитратном цикле

б) Какое количество пирувата необходимо для синтеза предшественника

в) Какой из метаболитов ОПК должен быть в избытке, чтобы выполнить утечку промежуточных продуктов из цитратного цикла

а) Сукцинил-КоА – предшественник гема

б) 1 моль пирувата необходимо для синтеза сукцинил-КоА

в) Оксалоацетат должен быть в избытке

№ 6.9 У пациента выявлен генетический дефект пируваткарбоксилазы. К каким последствиям может привести такой дефект? Для ответа на этот вопрос:

а) Напишите реакцию, катализирующую указанным ферментом

б) Назовите и напишите схемы процессов, в которых участвует продукт этой реакции

Гипогликемия натощак.

а) Реакции синтеза оксалоацетата из пирувата:

б)

Глюконеогенез

№ 7.1 Укажите различия в углеводном обмене двух братьев: один в 3-й день ничего не ест, чтобы похудеть, другой после короткой пробежки и ужина отдыхает. Приведите схемы метаболических путей, которые преобладают в углеводном обмене этих людей.

В первом случае (3-ий день ничего не ест) – это II фаза голодания.

К концу первой фазы (24 часа) увеличивается секреция глюкагона и кортизола.

Ускоряются процессы глюконеогенеза и β-окисления.

Глюконеогенез

β-окисление жирных кислот

Механизм действия глюкагона (АЦС):

Во втором случае (после короткой пробежки) – адреналин в печени и мышцах – ИФС (α1-рецепторы), глюкагон в печени – АЦС (через β2-рецепторы).Также после ужина увеличивается секреция инсулина, а значит синтез гликогена.

Также Схема регуляции обмена гликогена инсулином (см. в след. задаче)

АЦС смотрите выше, а схема ИФС ниже:

ИФС

№ 7.2 Опишите различия в обмене углеводов у двух студентов, один из которых лежит после ужина на диване, другой вместо ужина совершает 20-минутную пробежку. Какие процессы преобладают у них в углеводном обмене? Для ответа на вопрос:

а) Приведите схемы этих метаболических путей

б) Укажите, какие гормоны активируют эти процессы

а), б) После ужина идёт синтез гликогена. Это активирует инсулин.

Синтез гликогена Передача сигнала инсулина в клетку 1

Схема регуляции обмена гликогена инсулином

Передача сигнала инсулина в клетку 2 (рисовать после первой схемы)

Пробежка вместо ужина.

Действует адреналин и глюкагон.

ИФС ( через α1-рецепторы), глюкагон в печени – АЦС (через α1, β1 β2-рецепторы)

АЦС

Схему ИФС смотрите в предыдущей задаче

№ 7.3 На дистанции два бегуна: спринтер завершает стометровку, стайер бежит 10-й километр. Укажите различия в энергетическом обеспечении работы мышц у этих бегунов. Приведите схемы метаболических путей, которые являются источником энергии у стайера и спринтера.

У спринтера происходит анаэробный гликолиз, так как невозможно так быстро обеспечить мышцы необходимым количеством кислорода. У стайера функционирует аэробный гликолиз, глюкогенолиз.

У стайера – аэробный гликолиз и β-окисление жирных кислот

Аэробное окисление глюкозы до CO2 и воды

Глюкоза → 2 пирувата.

Выход АТФ: -1 -1+2(3 + 1+ 1)+15*2=38 АТФ

АТФ АТФ NADH АТФ АТФ ЦТК

У спринтера – анаэробный гликолиз.

Выход АТФ: -1 -1+2( 1 + 1)=2 АТФ

АТФ АТФ АТФ АТФ

№ 7.4 Человек выполняет интенсивную физическую работу. В каком направлении смены реакции, катализируемые ЛДГ в скелетных мышцах и в печени? Обоснуйте свой ответ:

а) Напишите реакцию, катализируемую ЛДГ

б) Напишите схемы процессов, включающих в себя эту реакцию в скелетных мышцах и в печени. Укажите физиологические значение этих процессов.

а)

б) В мышцах при начале физической работы идёт анаэробный гликолиз

В печени и скелетных мышцах реакция смещена в сторону пирувата, идёт глюконеогенез.

№ 7.5 Гликоген является разветвленным полимером. Точки ветвления образуются чаще, чем в крахмале. Объясните, какое биологическое значение имеет разветвленное строение гликогена. Аргументируйте свой ответ. Для этого:

а) Напишите схемы синтеза и распада гликогена

б) Укажите ферменты, катализирующие образование и гидролиз гликозидных связей в местах разветвления молекулы

в) Укажите, в каких ситуациях происходит синтез и распад гликогена.

Биологическое значение - ускорение мобилизация гликогена

а) Синтез гликогена Распад гликогена

б) Синтез гликогена – фермент «ветвления»

(амило-1,4→1,6-гликозилтрансфераза)

Распад гликогена олигосахарид-трансфераза

в) Синтез гликогена – в абсорбтивный период

Распад гликогена – постабсорбтивный период, при голодании, при фической нагрузке

Синтез гликогена под действием инсулина

Схема регуляции обмена гликогена инсулином

Распад гликогена под действием адреналина и глюкагона.

ИФС ( через α1-рецепторы), глюкагон в печени – АЦС (через α1, β1 β2-рецепторы) АЦС

ИФС

№ 7.6 Срезы печени инкубировали в буферном растворе с добавлением лактата или без него. Через 2 ч в растворе определили концентрацию веществ, указанных в таблице. Обоснуйте полученные результаты. Для этого:

а) Укажите различия между контрольной и опытной пробами

б) Составьте схемы процессов, в которые включается лактат в опытной пробе.

а) Разница контрольной и опытной пробами в том, что в контрольной концентрация глюкозы и аланина ниже, а мочевины и аммиака выше.

В контрольной идёт глюконеогенез из аланина, а в опытной из лактата. Аланин в контрольной пробе предварительно дезаменируется, поэтому увеличивается количество аммиака и мочевины.

б) Глюконеогенез из лактата (снизу-вверх)

№ 7.7 При остром алкогольном отравлении нередко наблюдается гипогликемия. Укажите причину наблюдаемого симптома. Ответ поясните. Для этого:

а) Напишите схему глюконеогенеза

б) Покажите, как изменится скорость процесса при остром алкогольном отравлении и почему

а) Глюконеогенез (снизу-вверх)

б) При остром алкогольном отравлении этанол поступает в печень, окисляется там, восстанавливая почти весь NAD⁺ до NADH

Высокая концентрация NADH смещает равновесие в реакции лактат-пируват в сторону лактата, что в итоге подавляет глюконеогенез

В результате получаем лактоацидоз и гипогликемию.

№ 7.8 Алкалоид кофеин, содержащийся в кофе, вызывает гипергликемию и оказывает возбуждающее действие, хотя не влияет на адреналиновые рецепторы (кофеин угнетает действие фермента фосфодиэстеразы). Объясните, почему кофеин вызывает гипергликемию. Ответ иллюстрируйте схемой действия адреналина на процесс в клетках печени приводящий к гипергликемии.

Алкалоид кофеин ингибирует фосфодиэстеразу, которая ревращает цАМФ в АМФ, следовательно, увеличенная концентрация цАМФ сохраняется, увеличенная активность ПКА сохраняется, повышается скорость мобилизации гликогена в печени (распада), повышается концентрация глюкозы в крови.

№ 7.9 На препаратах печеночной ткани изучали метаболизм этанола и возможность его превращения в гликоген. Внесение этанола в инкубационную среду не приводило к синтезу гликогена. Почему невозможно превращение этанола в глюкозу? Для обоснования ответа:

а) Напишите схему катаболизма этанола

б) Напишите схему глюконеогенеза и укажите субстраты этого процесса.

а) Этанол поступает в печень, окисляется там, восстанавливая почти весь NAD⁺ до NADH

Высокая концентрация NADH смещает равновесие в реакции лактат-пируват в сторону лактата, что в итоге подавляет глюконеогенез

б) Глюконеогенез (снизу-вверх)

Субстраты: глицерол, лактат и аминокислоты.

№ 7.10 На экзамене у студента содержание глюкозы в крови оказалось равным 7 ммоль/л. Для объяснения этого результата:

а) Укажите содержание глюкозы в крови в норме

б) Укажите, уровень какого гормона повышается в крови студента в данной ситуации и опишите механизм действия этого гормона.

в) Напишите схему процесса, повышение скорости которого приводит к изменению концентрации глюкозы в крови.

а) Концентрация глюкозы в норме: 3,3-5,5 ммоль/л (60-100 мг/дл).

б) Повышается уровень адреналина (в печени через α1 и β2 – адренорецепторы)

АЦС

1 — глюкагон и адреналин взаимо­действуют со специфическими мембранными рецепторами. Комплекс гормон-рецептор влияет на конформацию G-белка, вы­зывая диссоциацию его на протомеры и замену в α-субъединице ГДФ на ГТФ; 2 — α-субъединица, связанная с ГТФ, активирует аденилатциклазу, катализирующую синтез цАМФ из АТФ; 3 — в присутствии цАМФ протеинкиназа А (цАМФ-зависимая) обра­тимо диссоциирует, освобождая обладающие каталитической активностью субъединицы С; 4 — протеинкиназа А фосфорилирует и активирует киназу фосфорилазы; 5 — киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу, переводя её в активную форму; 6 — протеинкиназа А фосфорилирует также гликогенсинтазу, переводя её в неактивное состояние; 7 — в результате ингибирования гликогенсинтазы и активации гликогенфосфорилазы гликоген включается в процесс распада; 8 — фосфодиэстераза катализирует распад цАМФ и тем самым прерывает действие гормонального сигнала. Комплекс α-субъединица-ГТФ за­тем распадается, α-, β- и γ-субъединицы G-белка реассоциируются.

ИФС

ФИФ₂ — фосфатидилинозитолбисфос-фат; ИФ₃— инозитол-1,4,5-трифосфат; ДАГ— диацилглицерол; ЭР — эндоплазматический ретикулум; ФС — фосфодитилсе-рин. 1 — взаимодействие адреналина с сц-рецептором трансформирует сигнал через активацию G-белка на фосфолипазу С, переводя её в активное состояние; 2 — фосфолипаза С гидролизует ФИФ₂ на ИФ₃ и ДАГ; 3 — ИФ₃ активирует мобилизацию Са²⁺ из ЭР; 4 — Са²⁺, ДАГ и фосфодитилсерин активируют протеинкиназу С. Протеинкиназа С фосфорилирует гликогенсинта-зу, переводя её в неактивное состояние; 5 — комплекс 4Са²⁺-кальмодулин активирует киназу фосфорилазы и кальмодулин-зависимые протеинкиназы; 6 — киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу и тем самым её активирует; 7 — активные формы трёх ферментов (кальмодулинзависимая протеинкиназа, киназа фосфорилазы и протеинкиназа С) фос-форилируют гликогенсинтазу в различных центрах, переводя её в неактивное состояние.

в) Распад гликоегна

Важно, что в печени есть фермент глюкозо-6-фосфатаза, который превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозу, которая идёт в кровь.

В мышцах данного фермента нет, поэтому глюкозо-6-фосфат идёт в гликолиз

№ 7.11 Человек совершает срочную физическую работу (например, убегает от опасности) через 30 мин после обеда, состоявшегося преимущественно из углеводов. В этой ситуации в скелетных мышцах происходит синтез гликогена или его распад? Напишите схему выбранного процесса и объясните:

а) Какой гормон переключает пути обмена гликогена в описанной ситуации

б) Схему механизма действия гормона на этот процесс

а) Адреналин

б) После обеда под действием инсулина идёт синтез и запасание гликогена. Но под действием адреналина (гормон стресса) пойдёт распад гликогена в печени до глюкозы и в мышцах до глюкозо-6-фосфата.

Поэтому в данной ситуации пойдёт именно распад гликогена.

Распад гликогена

б) АЦС

1 — глюкагон и адреналин взаимо­действуют со специфическими мембранными рецепторами. Комплекс гормон-рецептор влияет на конформацию G-белка, вы­зывая диссоциацию его на протомеры и замену в α-субъединице ГДФ на ГТФ; 2 — α-субъединица, связанная с ГТФ, активирует аденилатциклазу, катализирующую синтез цАМФ из АТФ; 3 — в присутствии цАМФ протеинкиназа А (цАМФ-зависимая) обра­тимо диссоциирует, освобождая обладающие каталитической активностью субъединицы С; 4 — протеинкиназа А фосфорилирует и активирует киназу фосфорилазы; 5 — киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу, переводя её в активную форму; 6 — протеинкиназа А фосфорилирует также гликогенсинтазу, переводя её в неактивное состояние; 7 — в результате ингибирования гликогенсинтазы и активации гликогенфосфорилазы гликоген включается в процесс распада; 8 — фосфодиэстераза катализирует распад цАМФ и тем самым прерывает действие гормонального сигнала. Комплекс α-субъединица-ГТФ за­тем распадается, α-, β- и γ-субъединицы G-белка реассоциируются.

ИФС

ФИФ₂ — фосфатидилинозитолбисфос-фат; ИФ₃— инозитол-1,4,5-трифосфат; ДАГ— диацилглицерол; ЭР — эндоплазматический ретикулум; ФС — фосфодитилсе-рин. 1 — взаимодействие адреналина с сц-рецептором трансформирует сигнал через активацию G-белка на фосфолипазу С, переводя её в активное состояние; 2 — фосфолипаза С гидролизует ФИФ₂ на ИФ₃ и ДАГ; 3 — ИФ₃ активирует мобилизацию Са²⁺ из ЭР; 4 — Са²⁺, ДАГ и фосфодитилсерин активируют протеинкиназу С. Протеинкиназа С фосфорилирует гликогенсинта-зу, переводя её в неактивное состояние; 5 — комплекс 4Са²⁺-кальмодулин активирует киназу фосфорилазы и кальмодулин-зависимые протеинкиназы; 6 — киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу и тем самым её активирует; 7 — активные формы трёх ферментов (кальмодулинзависимая протеинкиназа, киназа фосфорилазы и протеинкиназа С) фос-форилируют гликогенсинтазу в различных центрах, переводя её в неактивное состояние.

№ 7.12 При добавлении АТФ к гомогенату мышечной ткани скорость гликолиза снизилась, концентрация глюкозо-6-фосфата и фруктозо-6-фосфата увеличилась, а концентрация всех других метаболитов гликолиза была при этом ниже. Укажите, активность какого фермента может подавляться при добавлении АТФ. Ответ аргументируйте. Для этого:

а) Напишите схему гликолиза

б) Укажите реакцию, которую катализирует этот фермент, особенности его строения и способ регуляции активности этого фермента с помощью АТФ.

а) Аэробный гликолиз

б)

Эта реакция фосфорилирования, является регуляторной. Регулируя активность фосфофруктокиназы, можно изменять скорость катаболизма глюкозы.

№ 7.13 Если препарат скелетной мышцы обработан йодацетатом (ингибитор глицеральдегидфосфатдегидрогеназы), то мышца теряет способность сокращения в ответ на электростимуляцию. Если препарат скелетной мышцы обработан ротеноном (ингибитор NADH-дегидрогеназы), то способность к сокращению сохраняется. Объясните результаты опытов. Объяснение аргументируйте, написав схему процесса, который служит источником энергии для сокращения мышцы в присутствии ротенона.

При действии йодацетата ингибируется ГАФ-ДГ (глицероальдегилфосфатдегидрогеназа), и не идёт ни аэробный, ни анаэробный гликолиз, а следовательно, мышца не сокращается.

При действвии ротенона ингибируется NADH-ДГ, следовательно, аэробный гликолиз не идёт, но может идти анаэробный.

Анаэробный гликолиз

№ 7.14 Будет ли протекать глюконеогенез, если в клетке цитратный цикл и ЦПЭ полностью ингибированы? Ответ поясните. Для этого:

а) Напишите схему глюконеогенеза

б) Укажите, скорость каких реакций этого процесса будет снижена и почему

Глюконеогенез протекать будет, но его скорость будет очень снижена.

Смотри пункт б)

а) Глюконеогенез (снизу-вверх)

Субстраты: глицерол, лактат и аминокислоты.

б) Если ингибируется ЦТК и ЦПЭ, то не образуется АТФ, необходимая для глюконеогенеза, следовательно, тормозится синтез глюкозы из лактата, глицерола и аминокислот. Тормозятся реакции, идущие с затратой АТФ:

1. ОА → ФЕП

2. 1,3-БФГ → 3-фосфоглицерат

3. Глицерол → глицерол-3-фосфат

№ 7.15 В эксперименте к клеточному гомогенату печени добавили авидин (яблочный белок), который является сильным специфическим ингибитором биотиновых ферментов. Активность какого фермента, участвующего в метаболизме глюкозы, может снижать авидин? Ответ поясните:

а) Напишите реакцию, катализируемую этим ферментом

б) Напишите схему процесса, в ходе которого протекает эта реакция

в) Укажите последствия подавления этого процесса авидином

а)

б) Глюконеогенез (снизу-вверх)

в) Ингибируется глюконеогенез

№ 7.16 Концентрация лактата в крови не равна нулю даже в состоянии покоя. Почему? Для ответа на вопрос:

а) Напишите схему этого процесса, являющегося источником лактата

б) Укажите, в каких клетках этот процесс происходит даже при отсутствии мышечной активности

Концентрация лактата в крови никогда не равна нулю, так как анаэробный гликолиз постоянно идёт в эритроцитах, так как в эритроцитах нет митохондрий. Конечным продуктом анаэробного гликолиза является лактат.

а) Анаэробный гликолиз

б) В эритроцитах

№ 7.17 В эксперименте на гомогенатах мышцы и печени изучили превращения глюкозы в рибозо-5-фосфат окислительным путем. В качестве субстрата использовали глюкозу с радиоактивной меткой по первому углеродному атому. Будет ли метка обнаруживаться в пентозе? В какой ткани – печени или мышцах – скорость процесса будет выше? Для решения задачи:

а) Напишите схему окислительного этапа пентозофосфатного пути превращения глюкозы

б) Укажите значение этого процесса для клетки

Метка на первом углеродном атоме глюкозы обнаруживаться в пентозе не будет, так как уходит CO₂. Скорость процесса будет выше в печени.

а)

б) Значение ПФП:

1. Синтез пентоз

2. При избытке пентоз пополнение гексоз

3. Промежуточные продукты в гликолиз, следовательно источник для синтеза АТФ

4. Восстановление NADP⁺ до NADPH

№ 8.1 У больных гиперлипопротеинемией I типа сыворотка крови имеет “молочный” вид, при хранении сыворотки при 4˚С на ее поверхности появляются жирные хлопья. Объясните наблюдаемое явление. Для этого:

а) Напишите реакцию, скорость которой снижена у таких больных, укажите условия реакции

б) Укажите возможные причины снижения скорости этой реакции

в) Перечислите рекомендации по питанию, которые необходимо дать больному

На поверхности сыворотки больного гиперлипопротеинемией I типа при стоянии на холоде всплывают белые жирные хлопья, представляющие собой хиломикроны.

а)

б) Причины:

1. Изменение конформации апо С II

2. Не работает ЛП-липаза

3. Нарушение переноса апо С II с ЛПВП на хиломикроны

в) Снизить количество жировой пищи

№ 8.2 У больного длительно нарушен отток желчи в просвет двенадцатиперстной кишки. При обследовании обнаружены повышенная кровоточивость, увеличение времени тромбообразования. Объясните возможные причин этого явления. Для этого:

а) Укажите, дефицит каких незаменимых факторов питания может развиться у больного

б) Объясните биологические функции этих факторов

в) Объясните возможные причины нарушения свертывания крови

а) Может возникнуть гиповитаминоз A, D, E, K

б) Витамин А участвует в процессе зрения, а также роста и дифференцировки клеток. Доказана его способность угнетать рост некоторых видов опухолей (особенно лёгких)

Витамин К участвует в образовании активных факторов свёртывания крови.

Витамин D регулирует обмен кальция.

Витамин E – антиоксидант, ингибирует образование свободных радикалов и таким образом противодействует повреждению клеток в результате перекрёстного окисления липидов.

Из витаминов образуются коферменты, следовательно, при недостатке витаминов уменьшается активность определённых ферментов.

в) Недостаточность белков свертывающей системы крови, мутация гена фактора 8, заболевание гемофилия

Причиной нарушения свёртываемости крови является недостаток витаминов A, K, D

№ 8.3 В моче больного обнаружены кетоновые тела. Установите возможные причины кетонурии. Для этого:

а) Напишите схему синтеза кетоновых тел

б) Укажите, какие дополнительные биохимические анализы мочи и крови необходимо провести, чтобы выяснить причину кетонурии

в) Назовите состояние организма, при которых может наблюдаться кетонурия

Причины кетонурии: увеличенный синтез кетоновых тел, который происходит при голодание, сахарный диабет, длительная физическая нагрузка

а) Синтез кетоновых тел

б) Анализ крови и мочи:

1. При уменьшении глюкозы – голод.

2. При увеличении глюкозы – сахарный диабет

в) Голодание, сахарный диабет, интенсивная физическая работа

№ 8.4 У мальчика 4 лет снижена способность к выполнению физической работы. При исследовании биоптата мышц обнаружено, что концентрация карнитина в ткани меньше нормы в 4 раза. В цитозоле клеток мышц обнаружены вакуоли жира. Каковы возможные причины такого состояния? Для ответа на вопрос:

а) Напишите реакции метаболического пути, который нарушен у больного

б) Объясните роль карнитина в этом процессе

У мальчика нарушен перенос жирных кислот через мембрану митохондрий, а следовательно, замедляется β-оксиление жирных кислот

а)

β-оксиление жирных кислот

б) Карнитин – переносчик ацильной группы через мембрану митохондрий

№ 8.5 У экспериментального животного определяли разницу в концентрации жирных кислот в крови, поступающей в интенсивно работающую скелетную мышцу, и в крови, оттекающей от этой мышцы, на 1-й и 30-й минуте работы. В каком случае эта разница будет больше? Аргументируйте ответ, написав реакции соответствующего метаболического пути.

На 30-ой минуте разница в концентрации жирных кислот в крови, поступающей в интенсивно работающую скелетную мышцу, и в крови оттекающей от этой мышцы будет больше, так как в это вреям уже создаются аэробные условия для β-окисления жирных кислот, совмещённого с ЦПЭ, следовательно, более энергетически выгодный процесс.

β-оксиление жирных кислот

№ 8.6 Воздействие различных токсических веществ может привести к развитию ожирения печени. Объясните возможные механизмы этого явления. Для этого:

а) Напишите схему синтеза жиров в печени

б) Опишите процесс выведения синтезированных жиров из печени

в) Объясните, почему метионин используется при лечении ряда заболеваний печени, в частности в качестве вещества, уменьшающего риск развития ожирения печени.

а) Синтез жиров в печени

В крови ЛПОНП превращаются в ЛПНП, главным компонентом которых является холетерол.

б) Синтезированные жиры удаляются из печени в составе ЛПОНП в кровь, где они подвергаются гидролизу под действием ЛП-липазы. В результате ЛПОНП переходят в ЛПНП (50 % которого составляют холестерол и его эфиры), таким образом увеличивается количество холестерола в крови.

в) Токсические вещества действуют на печень, в результате идёт нарушение структуры мембраны. Необходимо восстановление мембраны, для этого необходимы фосфолипиды (фосфотидилхолин), которые мы получаем из холина, а холин из метионина - незаменимой аминокислоты.

Фосфатидилхолин используется для восстановления мембран, для формирования ЛПОНП.

№ 8.7 Обычно при голодании состоянию гипоглекимии сопутствует кетонемия. В случае какого наследственного заболевания возможно сочетание симптомов гипогликемии и отсутствие кетонемии. Для объяснения:

а) Напишите схему синтеза кетоновых тел

б) Укажите происхождение исходного субстрата

в) Напишите схему процесса, в котором этот субстрат образуется

В случае дефектакарнитина-ацил-трансферазы.

а) Синтез кетоновых тел

б) Исходный субстрат ацетил-КоА получаем при β-окислении жирных кислот.

в) β-оксиление жирных кислот

№ 8.8 При атеросклерозе и угрозе образования тромба профилактически назначают аспирин. Объясните механизм действия аспирина, ответив на вопросы:

а) Каковы функции разных типов эйкозаноидов в свертывании крови

б) Какая реакция в синтезе эйкозаноидов ингибируется аспирином и по какому механизму.

а)

б) Синтез эйказоноидов

Аспирин ингибирует реакцию:

циклооксигеназа

Арахидоновая кислота PGG₂ по типу аллостерической регуляции.

№ 8.9 У некоторых людей после приема аспирина может развиться приступ астмы (так называется аспириновая астма). Объясните возможную причину этого явления. Для этого:

а) Напишите схему синтеза эйкозаноидов из арахидоновой кислоты

б) На схеме укажите место действие аспирина

в) Укажите, синтез каких эйкозаноидов увеличен у этих больных, перечислите их биологические функции.

а) Синтез эйказоноидов

б) Аспирин ингибирует реакцию:

циклооксигеназа

Арахидоновая кислота PGG₂ по типу аллостерической регуляции.

в) Аспирин и другие противовоспалительные препараты нестероидного действия ингибируют только циклооксигеназный путь.

У таких больных увеличен синтез лейкотриенов, которые стимулируют расширение сосудов, увеличивают их проницаемость, вызывают сокращение бронхов.

№ 8.10 Пациент А в течение нескольких дней получал высококалорийную пищу, пациент Б – низкокалорийную пищу. Опишите разницу в метаболизме этих люде, ответив на вопросы:

а) У какого пациента соотношение инсулин/глюкагон выше в течение суток?

б) У какого пациента количество и активность фермента ацетил-КоА-карбоксилазы будет выше и почему?

в) Напишите краткую схему синтеза жиров из углеводов, укажите роль фермента ацетил-КоА-карбоксилазы в этом превращении

г) Напишите схему синтеза жирных кислот

а) Соотношение инсулин.глюкагон выше у студента А (высококалорийная пища)

б) Активность и количество ацетил-КоА-карбоксилазы выше у пациента А (высококалорийная пища), так как идёт синтез жира в абсорбтивный период.

в) Синтез жиров в печени

Фермента Ацетил-КоА-карбоксилаза катализирует реакцию превращения ацетил-КоА в малонил-КоА

г) Синтез жирных кислот

№ 8.11 Объясните различия в обмене жиров у двух людей: один поужинал и лег отдохнуть, а другой вместо ужина совершает получасовую пробежку. Для этого:

а) Напишите схемы соответствующих метаболических путей

б) Объясните действие гормонов, активирующих эти пути.

а), б) У первого человека происходит усиленное выделение инсулина, а у второго – адреналина.

Синтез жиров в печени (у первого):

Регуляторн

Депонирование жира (у 1-го)

Синтез жирных кислот (у 1-го): Мобилизация жира (ниже) (у 2-го):

Синтез холестерола (у 1-го):

β-окисление жирных кислот (у 2-го):

№ 8.12 У людей, длительно болеющих сахарным диабетом, может развиться ацидоз. Повышение концентрации каких соединений вызывает отклонение рН крови от нормы? Для ответа на вопрос:

а) Назовите эти соединения

б) Напишите схемы метаболических путей, повышение активности которых приведет к ацидозу

в) Объясните причины повышения активности этих процессов у больных сахарным диабетом

а) Кетоновые тела (они являются низкомолекулярными кислотами, диссоциирующими при отклонении pH крови, поэтому их накопление приводит к развитию ацидоза)

б) β-окисление жирных кислот в печени

Синтез кетоновых тел

в) При сахарном диабете: 1. Глюкоза не депонируется в качестве гликогена. 2. В адипоцитах уменьшается скорость синтеза и депонирования жиров. 3. Ускоряется катаболизм жиров, а следовательно увеличивается концентрация жирны кислот в крови, а следовательно печень окисляет их до Ацетил-КоА, а следовательно образуются ацетоуксусная кислота и β-гидроксибутират, что приводит к кетонемии. 4. ГЛЮТ-4 не перемещается из цитозоля в мембрану (в мышечных клетках и адипоцитах), а следовательно глюкоза не проходит в клетки. 5. Усиливается катаболизм белков, образующиеся аминокислоты подвергаются дезаминированию в печени, безазотистые остатки включаются в глюконеогенез, а оставшийся аммиак включается в орнитиновый цикл, наступают азотемия, азотурия.

Причины Сахарного диабета I типа: Разрушение β-клеток поджелудочной железы в результате аутоиммунных реакций, провоцирующие цитотропными вирусами, например, оспа, краснуха.

Причины Сахарного диабета II типа – нарушение секреции инсулина, нарушение превращения проинсулина в инсулин, повышение скорости катаболизма инсулина, повреждение механизмов передачи инсулинового сигнала, образование антител к рецепторам инсулина, генетический дефект пострецепторного аппарата иинсулинзависимых тканей, нарушение регуляции секреции инсулина.

№ 8.13 Диета с пониженным количеством углеводов и жиров является профилактической гиперхолестеролемии. Объясните влияние такого питания на концентрацию холестерола в крови. Для этого напишите схему:

а) Катаболизма глюкозы, обеспечивающего образование исходного субстрата для синтеза холестерола, и укажите роль инсулина в регуляции этого процесса

б) Синтеза холестерола, и укажите роль глюкагона в регуляции процесса

а)

Аэробный гликолиз

Инсулин индуцирует синтез ферментов: цитратлиазы, малик-фермента, ацетил-КоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы, глюкокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы

Происхождение субстратов

б) Синтез холестерола

Регуляция синтеза холестерола

№ 8.14 В крови двух пациентов содержание общего холестерола составляют 260 мг/дл. Можно ли говорить о равной предрасположенности этих людей к атеросклерозу? Для ответа на вопрос:

а) Опишите роль разных типов липопротеинов в транспорте холестерола

б) Рассчитайте коэффициент атерогенности, если известно, что у пациента А количество в ЛПВП составляет 80 мг/дл, а у пациента Б – 40 мг/дл.

а) Роль липопротеинов:

1. Хм – транспорт липидов из клеток кишечника.

2. ЛОНП – транспорт липидов, синтезируемых в печени.

3. ЛППП – промежуточная форма превращения ЛОНП → KYG под действием ЛП-липазы.

4. ЛПНП – транспорт холестерола вткани

5. ЛПВП – удаление избыточного холестерола из клеток и других липопротеинов, донор апопротеинов А, C-II.

б) Коэффициент атерогенности:

Xc общ – Хс(ЛВП)

K = Хс(ЛВП)

260 – 80

Kа = 80 = 2,25 – НОРМА

260 – 40

Kб = 40 = 5,5

№ 8.15 Каковы различия в обмене холестерола у вегетарианцев и людей, рацион которых включает много мяса, молока, яиц? Для ответа:

а) Напишите схему синтеза холестерола

б) Напишите схему регуляции синтеза холестерола

в) Объясните происхождение субстратов для синтеза холестерола

г) Объясните роль различных липопротеинов в транспорте холестерола.

а) Синтез холестерола

б) Регуляция синтеза холестерола

в) Происхождение субстратов

г) Роль липопротеинов:

1. Хм – транспорт липидов из клеток кишечника.

2. ЛОНП – транспорт липидов, синтезируемых в печени.

3. ЛППП – промежуточная форма превращения ЛОНП → KYG под действием ЛП-липазы.

4. ЛПНП – транспорт холестерола вткани

5. ЛПВП – удаление избыточного холестерола из клеток и других липопротеинов, донор апопротеинов А, C-II.

Незрелые ЛПВП-предшественники обогащают­ся хопестеролом, который поступает в ЛПВП при участии фермента ЛХАТ с поверхности клеток и других липопротеинов, содер­жащих холестерол. Незрелые ЛПВП, обогащаясь холестеролом, превращаются в ЛПВП₃ — частицы сферической формы и боль­шего размера. ЛПВП₃обменивают эфиры холестерола на триацилглицеролы, содержащиеся в ЛПОНП, ЛППП при участии «белка, переносящего эфиры холестерола»*. ЛПВП₃ превращается в ЛПВП₂, размер которых увеличивается за счёт накопления триа-цилглицеролов. ЛПОНП и ЛППП под действием ЛП-липазы превращаются в ЛПНП, которые доставляют холестерол в печень. Часть ЛПВП захватывается клетками печени, взаимодействуя со специфическими для ЛПВП рецепторами к апоА-1. На повер­хности клеток печени фосфолипиды и триацилглицеролы ЛППП, ЛПВП₂ гидролизуются печёночной ЛП-липазой**, что дестаби­лизирует структуру поверхности ЛП и способствует диффузии холестерола в гепатоциты. ЛПВП₂ в результате этого опять пре­вращаются в ЛПВП₃ и возвращаются в кровоток. X — холестерол, ЭХ — эфиры холестерола, ФЛ — фосфолипиды, ЛХАТ — лецитин-холестеролацилтрансфераза, А-1 — апопротеин, активатор ЛХАТ.

№ 9.1 Известно, что вирус гриппа нарушает синтез фермента карбамоилфосфатсинтетазы I. При этом у детей возникают рвота, головокружение, судороги, возможна потеря сознания. Укажите причину наблюдаемых симптомов. Для этого:

а) Напишите схему орнитинового цикла

б) Укажите, концентрация какого вещества повышается в крови больного

в) Объясните механизм его токсического действия на нервную ткань

г) Объясните, какую диету можно рекомендовать при данном нарушении

Причина - гипераммониемия

а) Орнитиновый цикл

б) В крови больного повышается Аммиак, глутамин, ион аммония NH₄⁺.

в) Механизм токсического действия аммиака на мозг и организм в целом, очевидно, связан с действием его на несколько функциональных систем.

• Аммиак легко проникает через мембраны в клетки и в митохондриях сдвигает реакцию, катализируемую глутаматдегидрогеназой, в сторону образования глутамата:

а-Кетоглутарат + NADH + Н⁺ + NH₃ → Глутамат + NAD⁺.

Уменьшение концентрации а-кетоглутарата вызывает:

угнетение обмена аминокислот (реакции трансаминирования) и, следовательно, синтеза из них нейромедиаторов (ацетилхолина, дофа­мина и др.); гипоэнергетическое состояние в результате сни­жения скорости ЦТК.

Недостаточность а-кетоглутарата приводит к снижению концентрации метаболитов ЦТК, что вызывает ускорение реакции синтеза оксалоацетата из пирувата, сопровождающейся интен­сивным потреблением СО₂. Усиленное образо­вание и потребление диоксида углерода при гипераммониемии особенно характерны для кле­ток головного мозга.

• Повышение концентрации аммиака в кро­ви сдвигает рН в щелочную сторону (вызывает алкалоз). Это, в свою очередь, увеличивает сродство гемоглобина к кислороду, что приводит к гипоксии тканей, накоплению СО₂ и гипоэнергетическому состоянию, от которого главным образом страдает го­ловной мозг.

• Высокие концентрации аммиака стимули­руют синтез глутамина из глутамата в нервной ткани (при участии глутаминсинтетазы):

Глутамат + NH₃ + АТФ → Глутамин + АДФ + Н₃РО₄.

Накопление глутамина в клетках нейроглии приводит к повышению осмотического дав­ления в них, набуханию астроцитов и в боль­ших концентрациях может вызвать отёк мозга. Снижение концентрации глутамата нарушает обмен аминокислот и нейромедиаторов, в частности синтез γ-аминомаслянной кислоты (ГАМК), основного тормозного медиатора. При недостатке ГАМК и других медиаторов нарушается проведение нервного импульса, возникают судороги.

• Ион NH₄⁺ практически не проникает в цитоплазматические и митохондриальные мембраны. Избыток иона аммония в крови способен нарушать трансмембранный перенос одновалентных катионов Na⁺ и К⁺, конкурируя с ними за ионные каналы, что также влияет на проведение нервных импульса.

г) Рекомендована малобелковая диета в введение метаболитов орнитинового цикла.