Билет 1

1) 1. Строение белков. Аминокислоты, входящие в состав белков, их строение и свойства. Пептидная связь. Первичная структура белков, зависимость биологических свойств белков от первичной структуры, видовая специфичность первичной структуры белков.

Белок – это последовательность аминокислот, связанных друг с другом пептидными связями. Если количество аминокислот не превышает 10, то такое соединение называется пептид; если от 10 до 40 аминокислот – полипептид, если более 40 аминокислот – белок. Первичная структура – цепь из аминокислот.. Белки имеют N конец и C конец (свободные).Аминокислоты по строению являются органическими карбоновыми кислотами, у которых, как минимум, один атом водорода замещен на аминогруппу. Таким образом, в аминокислотах обязательно присутствует карбоксильная группа (СООН), аминогруппа (NH₂), асимметричный атом углерода и боковая цепь(радикал R). Именно строением боковой цепи аминокислоты и отличаются друг от друга. Классификация аминокислот:

Среди многообразия аминокислот только 20 участвует во внутриклеточном синтезе белков (протеиногенные аминокислоты).Они являются α-аминокислотами. 

По строению бокового радикала

Выделяют алифатические (аланин, валин, лейцин, изолейцин, пролин, глицин), ароматические (фенилаланин, тирозин, триптофан),серусодержащие (цистеин, метионин), содержащие ОН-группу (серин, треонин, опять тирозин), содержащие дополнительную СООН-группу(аспарагиновая и глутаминовая кислоты) и дополнительную NH₂-группу (лизин, аргинин, гистидин, также глутамин, аспарагин). По незаменимости

По необходимости для организма выделяют такие, которые не синтезируются в организме и должны поступать с пищей – незаменимые аминокислоты (лейцин, изолейцин, валин, фенилаланин, триптофан, треонин, лизин, метионин). К заменимым относят такие аминокислоты, углеродный скелет которых образуется в реакциях метаболизма.

Пептидная связь –это связь между α-карбоксильной группой одной аминокислоты и α-аминогруппой другой аминокислоты.( CO-NH.)

Характеристика пептидной связи: ковалентная (прочная); возможна цис-, транс-изомерия (в природе существует в транс- форме); наличие водородных связей между пептидными группами.

Первичная структура (линейная последовательность аминокислот в пептидной цепи) закодирована в молекуле ДНК и реализуется в ходе транскрипции и трансляции. Все белки имеют уникальную для данного белка структуру. Последовательность аминокислотных остатков в пептидной цепи – форма записи некоторой информации, которая диктует пространственную укладку длинной линейной цепи в более компактную структуру или конформацию.

2.) Переваривание и всасывание углеводов, роль глюТов в этом процессе, инсулинзависимые и инсулиннезависимые ткани. Врожденные патологии переваривания дисахаридов.

Ротовая полость

Со слюной сюда поступает фермент α-амилаза. Оптимум ее рН 7,1-7,2, активируется ионами Cl^–. Являясь эндоамилазой, она беспорядочно расщепляет внутренние α1,4-гликозидные связи и не влияет на другие типы связей.

В ротовой полости углеводы расщепляются до декстринов и мальтозы. Дисахариды не гидролизуются.

Желудок

Из-за низкой рН амилаза инактивируется

Кишечник

В полости тонкого кишечника работают совместно панкреатическая α-амилаза, разрывающая внутренние α1,4-связи, изомальтаза, разрывающая α1,6-связи изомальтозы, олиго-α1,6-глюкозидаза, действующая на точки ветвления крахмала и гликогена.

Кроме полостного, имеется еще и пристеночное пищеварение, которое осуществляют:

сахаразо-изомальтазный комплекс (рабочее название сахараза) – в тощей кишке гидролизует α1,2-, α1,4-, α1,6-гликозидные связи, расщепляет сахарозу, мальтозу, мальтотриозу, изомальтозу,

гликоамилазный комплекс – находится в нижних отделах тонкого кишечника и расщепляет α1,4-гликозидные связи в олигосахаридах,

β-гликозидазный комплекс (рабочее название лактаза) – гидролизует β1,4-гликозидные связи между галактозой и глюкозой (лактозу).

Всасывание в кишечнике

После переваривания крахмала и гликогена, после расщепления дисахаридов в полости кишечника накапливается глюкоза.

Всасывание моносахаридов из просвета кишечника происходит по механизму вторичного активного транспорта (затрата энергии при переносе сахаров происходит, но тратится она не непосредственно на транспорт молекулы, а на создание градиента концентрации другого вещества)

В случае моносахаридов таким веществом является натрий. Выход глюкозы из клетки в межклеточное пространство и далее кровь происходит благодаря простой и облегченной диффузии.

После выхода в кровь, оттекающую от кишечника, моносахариды движутся в печень, частично задерживаются в ней, частично выходят в большой круг кровообращения. Следующей их задачей стоит проникновение в клетки органов.

Из крови внутрь клеток глюкоза попадает при помощи облегченной диффузии по градиенту концентрации с участием белков-переносчиков (глюкозных транспортеров "ГлюТ"). Различают 5 видов транспортеров глюкозы ГлюТ 1, ГлюТ 2, ГлюТ 3, ГлюТ 4, ГлюТ 5. Глюкозные транспортеры имеются на мембранах всех клеток.

В мышцах и жировой ткани находится ГлюТ 4, только эти транспортеры являются чувствительными к влиянию инсулина. При действии инсулина на клетку они поднимаются к поверхности мембраны и переносят глюкозу внутрь-инсулинзависимые.

Некоторые ткани нечувствительны к действию инсулина, их называют инсулиннезависимыми(нервная ткань, семенники, хрусталик, сетчатка, эритроциты)

Нарушния переваривания дисахаридов:

• Наследственный дефицит лактазы-после приема молока наблюдается рвота, боли в животе, метеоризм.

• Недостаточность лактазы вторичного характера-проявляется когда в рацион детей добавляют сахарозу и крахмал. Отмечается гипергликемия.

• Приобретенная недостаточность сахаро-изомальтозного комплекса-вследствие кишечных заболеваний. Провоцируется крупами, крахмалом.

3. Это мукополисахаридоз - наследственное тяжелое заболевание, проявляющееся значительными нарушениями в умственном развитии детей, поражениями сосудов, помутнением роговицы, деформациями скелета, уменьшением продолжительности жизни. В основе мукополисахаридозов лежат наследственные дефекты гидролаз, участвующих в катаболизме гликозаминогликанов. Эти заболевания характеризуются накоплением гликозаминогликанов в тканях, приводящим к деформации скелета и увеличению органов, содержащих большие количества внеклеточного матрикса.Так как только один мукополисахаридоз не сопровождается отставанием в умственном развитии, и больные могут даже проявлять выдающиеся способности, а Тулуз Лотрек был именно таким, можно предположить, что у художника была болезнь Моркио. При этом заболевании дефектным ферментом является хондроитин-К-ацетил-галактозин-6-сульфатсульфатаза, а продуктами накопления кератансульфат и хондроитин-6-сульфат3.

Билет2

1) Конформация пептидных цепей в белках (вторичная и третичная структуры). Слабые внутримолекулярные взаимодействия в пептидной цепи; дисульфидные связи. Основы функционирования белков. Доменная структура и ее роль в функционировании белков.

Вторичная структура белка –

Можно выделить два возможных варианта вторичной структуры: α-спираль (α-структура) и β-складчатый слой (β-структура). В одном белке, как правило, присутствуют обе структуры, но в разном долевом соотношении. В глобулярных белках преобладает α-спираль, в фибриллярных – β-структура.

Вторичная структура образуется только при участии водородных связей

Третичная структура – это укладка полипептидной цепи в глобулу ("клубок"). Благодаря третичной структуре происходит еще более компактное формирование цепи.

Наряду с α-спиралью и β-структурой в третичной структуре обнаруживается так называемая неупорядоченная конформация, которая может занимать значительную часть молекулы. В разных белках наблюдается разное соотношение типов структур.

Аминокислоты принимают участие в формировании третичной структуры, образуя связи своими функциональными группами (радикалами), например:

водородные – между НО-, СООН-, NH₂-группами радикалов аминокислот,

дисульфидные – между остатками цистеина,

гидрофобные – между остатками алифатических и ароматических аминокислот,

ионные – между СОО^–-группами глутамата и аспартата и NH₃⁺-группами лизина и аргинина,

Если белки состоят из двух и более полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными (не пептидными и не дисульфидными) связями, то говорят, что они обладают четвертичной структурой.

Такие агрегаты стабилизируются водородными связями, ионными связями и электростатическими взаимодействиями между остатками аминокислот, находящимися на поверхности глобулы.

Подобные белки называются олигомерами, а их индивидуальные цепи – протомерами (мономерами, субъединицами). Если белки содержат 2 протомера, то они называются димерами, если 4, то тетрамерами и т.д.

Например, гемоглобин – белок эритроцитов, переносящий кислород, состоит из 4 субъединиц – 2 α-субъединицы и 2 β-субъединицы

Взаимодействие протомеров друг с другом осуществляется по принципу комплементарности, т.е. их поверхность подходит друг другу по геометрической форме и по функциональным группам аминокислот (возникновение ионных и водородных связей).

Так как субъединицы в олигомерах очень тесно взаимодействуют между собой, то любое изменение конформации какой-либо одной субъединицы обязательно влечет за собой изменение других субъединиц. Этот эффект называется кооперативное взаимодействие. Например, у гемоглобина такое взаимодействие субъединиц в легких ускоряет в 300 раз присоединение кислорода к гемоглобину.

Функции белков

Структурная-Белки формируют вещество соединительной ткани – коллаген, эластин, кератин, протеогликаны. Непосредственно участвуют в построении мембран и цитоскелета

Ферментативная

Все ферменты являются белками. 

Гормональная

Регуляцию и согласование обмена веществ в разных клетках организма осуществляют гормоны. Часть из них являются белками, например, инсулин иглюкагон.

Рецепторная

Транспортная

Только белки осуществляют перенос веществ в крови, например,  липопротеины (перенос жира), гемоглобин (транспорт кислорода), трансферрин(транспорт железа)

Сократительная

Существует ряд внутриклеточных белков, предназначенных для изменения формы клетки и движения самой клетки или ее органелл (тубулин, актин,миозин).

Защитная

Защитной функцией при инфекциях обладают иммуноглобулины крови

Доменная структура белка:

Если полипептидная цепь белка содержит более 200 аминокислот, то ее пространственная структура сформирована в виде 2 и более доменов. Домен-участок цеп, который приобрел конформацию глобулярного белка.

2.) Четвертичная структура белков. Кооперативные изменения конформации протомеров. Возможность адаптивной регуляции биологической функции олигомерных белков с помощью аллостерических лигандов.

Концентрация глюкозы в крови=3,3-5,5 ммоль/л.после приема углеводной пищи уровень глькозы повышается в течение 1 часа

В сохранении постоянного уровня сахара в крови большую роль играет печень. При обильном поступлении сахара в организм его излишек откладывается в печени и вновь поступает в кровь, когда сахар в крови падает. В печени углеводы содержатся в виде гликогена.

При употреблении в пищу крахмала сахар в крови заметным изменениям не подвергается.При поступлении значительного количества (150-200г) обычного сахара или глюкозы сахар в крови резко повышается.

Такое повышение сахара в крови называется пищевой или алиментарной гипергликемией. Избыток сахара выводится почками, и в моче появляется глюкоза.

Тест толерантности к глюкозе: проводится для выявления скрытого сахарного диабета и определения пациентов "группы риска".

-исследование проводят утром натощак

- После первого взятия крови из пальца обследуемый принимает внутрь 75 г глюкозы в 250 мл воды

- исследование проб крови натощак и через 30, 60, 90 и 120 минут после приема глюкозы.

Здоровые: натощак меньше 5,5, после 2 часов меньше 7,8 ммоль/л;

Нарушенная толерантность: натощак больше 6,1; ч/з 2 часа 7,8-11,1 ммоль/л

Сахарный диабет: натощак больше 6,1; ч/з 2 часа больше 11,1

Гипергликемия-высокий уровень сахара в крови (повышенная жажда,Головные боли, Частое мочеиспускание,Потеря веса)

Глюкозурия-наличие глюкозы в моче. В норме моча не содержит глюкозы, поскольку почки способны реабсорбировать (возвращать в кровоток) весь объём глюкозы. Глюкозурия является сипмтомом декомпенсированного сахарного диабета как результат патологического увеличения концентрации глюкозы в крови.

Почечный порог для глюкозы представляет собой уровень сахара крови, при котором глюкоза начинает выделяться с мочой (составляет 9-10 ммоль/л ).

3. Ответ: Низкая концентрация кальция в сыворотке (даже учитывая низкое содержание альбумина), несколько сниженное содержание фосфата (показатель вторичного гиперпаратиреоза) и увеличенная активность щелочной фосфатазы (отражение повышения активности остеокластов) типичные для остеомаляции. Остеомаляция чаще наблюдается у лиц старшего возраста и в патогенезе ее могут играть роль и недостаточное питание (подтверждением этого является низкое содержание альбумина), и снижение эндогенного синтеза витамина Д. Концентрация 25- гидроксихолекальциферола в плазме обычно низкая. Типичная рентгенологическая картина наблюдается не всегда; методом окончательного подтверждения диагноза является гистологическое исследование биоптата кости, но на практике диагноз обычно подтверждается ответом на пробную терапию витамином Д. гепатоспленомегалией, абдоминальной коликой, ксантоматозом и иногда ИБС. Больные имеют повышенный риск развития панкреатита

Билет 3

1) Лабильность пространственной структуры белков и их денатурация. Факторы, вызывающие денатурацию. Шапероны - класс белков, защищающий другие белки от денатурации в условиях клетки и облегчающий формирование их нативной конформации

Гидрофобные взаимодействия, а так же ионные и водородные связи относятся к чису слабых. Поддержание конформации возможно благодаря возникновению множ слабых связей между участками полипептид цепи. Белки сост из огромного числа атомов, наход в постоянном движении, что приводит к небольшим перемещениям отдельных участков полипептид цепи, кот обычно не наруш общую структуру белка и его ф-ции. Т.е. белки облад конформационной лабильностью – склонностью к небольшим изменениям конформации за счёт разрыва одних и образ других слаб связей.

Конформ белка может меняться при изменении хим и физич св-в среды, а так же при взаимодействии белка с др молекулами. Разрыв большого колич слаб связей в молекуле белка приводит к разрушению её нативной информации. Так как разрыв связей ностит случ хар-р, то молекулы одного индивид. белка преобретают в р-ре форму случайно сформир беспорядочных клубков, отличающихся друг от друга трёхмерной стр-рой. Потеря нативной инф сопровождается утратой специфич ф-и белков. Этот процесс носит наз денатурация. При денатурации белков не происходит разрыва пептид связей, т.е. первич стр-ра не нарушается.

Факторы, выз денатурацию:

-выс температура >50гр,

-интенсив встряхивание р-ра, приводящее к соприкосновению белковых молекул с воздуш средой на пов раздела фаз и изменению конф этих молекул,

- орг в-ва (спирт, фенол, мочивина) способны взаимодейств с функц группами белков, что приводит к их конформационным изменениям,

- кисл и щёлочи (изменяя pH среды выз перераспределение связей в молекуле белка),

- соли тяж металлов (Cu, Hg) образ прочные связи с важными функц группами белков,

- гетергенты (мыло) – в-ва, содерж гидрофобный углеводородный радикал и гидрофильную функц группу.

Шапероны – белки, способные связываться с белками, находящимся в неустойчивом состоянии. Они способны стабилизировать их конформацию. Шапероны, участывующие в защите клет. белков от денатурирующих воздействий относятся к белкам светового шока(БТШ).При действии различных стрессовых факторов в клетках усиливается синтез БТШ. Имея высокое сродство к гидрофобным участкам частично денатурированных белков они могут препятствовать их полной денатурации ивосстанавливать нативную инфу белков.