Концентрация какого вещества повысится в клетке при действии кофеина;
Объясните механизм регулирующего действия цАМФ в клетке; изобразите схематически структуру фермента, который активируется вследствие увеличения концентрации цАМФ в клетке;
Какие процессы в клетке будут активироваться в результате применения кофеина? Напишите схему этих реакций;
Запомните, что аналогичный механизм действия наблюдается у препаратов, улучшающих реологические свойства крови (например,трентал), а также у препаратов, которые используются для расслабления бронхов и снятия бронхоспазма (например, теофиллина).
Задача № 1.68
Больной Л. поступил в больницу с подозрением на инфаркт миокарда. По словам больного, за 5 часов до приезда врача у него возникла одышка. Врач предположил инфаркт миокарда и госпитализировал больного. В больнице для подтверждения диагноза в течение нескольких дней делали биохимический анализ крови. Результаты анализов представлены в табл. Подтверждают ли полученные данные диагноз врача?
Таблица. Результаты анализа ферментов креатинкиназы (КК), аспартатаминотранс-феразы (ACT) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) у больного с инфарктом миокарда.
Для обоснования ответа вспомните:
Перенесите табл. в тетрадь и подсчитайте кратность увеличения активности ферментов у больного, учитывая, что нормальные значения активностей ферментов следующие МЕ/л, для КК <190, для ACT<47, для ЛДГ <250;
Постройте графики динамики изменения активности исследуемых ферментов (по оси абсцисс — время, по оси ординат — кратность увеличения);
Сделайте вывод о значимости данных результатов в постановке диагноза.
Задача № 1.69
Известно, что некоторые низкомолекулярные органические соединения способны вызывать обратимую денатурацию белка. Одним из таких соединений является конечный продукт азотного обмена - мочевина NH2-CО-NH2
Зная структурную формулу этого соединения, объясните механизм денатурирующего действия мочевины. Как можно вернуть белку его нативную конформацию?
Для обоснования ответа вспомните:
Строение белков и связи, удерживающие его структуру в нативной конформации.
Как меняется структура и функция белков при повышении температуры?
Раздел II. Биоэнергетика. Обмен углеводов.
Задача № 2.1
Ротенон ингибирует окисление большинства субстратов, но не влияет на окисление сукцината и аскорбата. Антимицин А не влияет на окисление сукцината, но ингибирует окисление аскорбата, соли цианистой кислоты ингибируют окисление любых субстратов, в том числе и аскорбата. Какие звенья дыхательной цепи блокируются ротеноном, антимицином А и солями цианистой кислоты?
Для обоснования ответа вспомните:
Что такое дыхательная цепь?
Перечислите комплексы, образующие дыхательную цепь.
Что такое ингибиторы дыхательной цепи?
Укажите пункты ингибирования дыхательной цепи указанными ингибиторами.
Задача № 2.2
Ротенон не ингибирует окисление сукцината, следовательно он блокирует передачу электронов на этапе НАД+ → ФАД. Антимицин А ингибирует окисление сукцината, но не влияет на окисление аскорбата, это значит, что он блокирует перенос электронов на отрезке дыхательной цепи ФАД → цит С. CN ингибирует окисление аскорбата, следовательно он блокирует передачу электронов на отрезке цит С → O2.
Для обоснования ответа вспомните:
Что такое дыхательная цепь?
Напишите этапы дыхательной цепи.
Что такое блокаторы дыхательной цепи?
Задача № 2.3
В процессе катаболизма произошло расщепление 7 молей глюкозы, из которых полному окислению подверглось только 2 моля.
Рассчитайте: а) сколько при этом образовалось молочной кислоты,
б) сколько синтезировалось молей АТФ?
Для обоснования ответа вспомните:
Напишите процесс анаэробного гликолиза?
Сколько молей глюкозы подверглось гликолитическому расщеплению?
Каков выход АТФ при анаэробном гликолизе?
Напишите окисления пирувата до углекислоты и воды.
Сколько при этом образуется АТФ?
Задача № 2.4
В результате катаболизма глюкозы в клетках образовалось 5 молей молочной кислоты и 27 молей углекислого газа.
Рассчитайте: а) сколько молей глюкозы подверглось гликолитическому распаду и сколько полному окислению, б) сколько молей ATФ при этом синтезировалось?
Для обоснования ответа вспомните:
Сколько молей лактата образуется при гликолитическом расщеплении I моля глюкозы?
Сколько молей углекислого газа образуется при полном окислении I моля глюкозы?
Каков энергетический выход анаэробного гликолиза и полного окисления глюкозы?
Задача № 2.5
При совершении определенной работы расходуется 160 ккал. Сколько граммов глюкозы должно при этом израсходоваться, если половина всей энергии получается за счет полного окисления глюкозы, а другая за счет её распада до молочной кислоты?
Для обоснования ответа вспомните:
Сколько молей АТФ должно гидролизоваться в данном случае, если считать, что гидролиз I моля АТФ дает 7 ккал?
Сколько молей АТФ образовалось при анаэробном гликолизе и сколько при полном окислении глюкозы?
Сколько молей глюкозы распалось гликолитически?
Сколько молей глюкозы полностью окислилось?
Задача № 2.6
Может ли происходить глюконеогенез в клетках печени при дефиците в них кислорода? Подтвердите свой ответ соответствующими расчетами.
Для обоснования ответа вспомните:
Какой процесс является источником энергии для клеток, функционирующих в условиях недостаточного поступления в них кислорода?
Сколько молей АТФ выделяется при этом на каждый моль paспавшего субстрата?
На каких этапах превращения лактата в глюкозу затрачивается АТФ?
Сколько молей АТФ затрачивается при образовании I моля глюкозы из лактата?
Задача № 2.7
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) представлена в тканях в виде 5 изоферментов. Они состоят из субъедиииц двух типов - Н и М, которые соединяются в различных соотношениях: Н4, H3M, Н2М2, НМ3, М4. Н4-ЛДГ имеет большое сродство к лактату, М4-ЛДГ- к пирувату. Мозг и миокард человека функционируют в аэробных условиях, скелетные мышцы и печень - преимущественно в анаэробных условиях. В каких из этих органов преобладающим изоферментом является Н4- ЛДГ и в каких М.4-ЛДГ?
Для обоснования ответа вспомните:
В какую сторону сдвигается равновесие пирувата + НАДН+Н+лактат +НАД+ в присутствии а) Н4- ЛДГ, б) М.4-ЛДГ?
Какой из этих изоферментов играет важную роль в энергообеспечении тканей? Какова его роль?
Для каких органов – аэробных или анаэробных, большое значение имеют процессы энергообеспечения, катализируемые изоферментом ЛДГ?
Задача № 2.8
С возрастом в тканях животных и человека увеличивается содержание Н4-ЛДГ и снижается содержание М4-ЛДГ. Какие последствия имеет такое изменение изоферментного спектра ЛДГ? Приведите конкретный пример, подтверждающий Ваше мнение.
Для обоснования ответа вспомните:
Что называется изоферментом?
Какой из этих изоферментов играет важную роль в энергообеспечении тканей? Какова его роль?
Для каких органов – аэробных или анаэробных, большое значение имеют процессы энергообеспечения, катализируемые изоферментом ЛДГ?
Задача № 2.9
Накопление АТФ в митохондриях гепатоцитов оказывает влияние на интенсивность процесса глюконеогенеза. Какова направленность этого влияния? Каков его механизм?
Для обоснования ответа вспомните:
В каком компартменте клетки осуществляется начальный этап глюконеогенеза, если исходным продуктом для него служит пируват?
В каких направлениях осуществляется превращение пирувата?
Как влияет накопление ацетил-КоА на превращение пирувата?
Какой этап цикла трикарбоновых кислот тормозится при увеличении содержания АТФ в митохондриях?
Как изменяется содержание метаболитов цикла трикарбоновых
кислот в результате увеличения АТФ в митохондриях?
Каков энергетический баланс глюконеогенеза?
Задача № 2.10
Глюкоза, поступающая в миоциты, может быть использована как непосредственно в гликолизе (энергообеспечения мышечного сокращения) или после предварительного депонирования в форме гликогена (гликогенолиз). При каком из этих путей использования глюкозы выход АТФ в расчете на I моль глюкозы будет больше? Выгодно ли миоцитам депонировать глюкозу в форме гликогена?
Для обоснования ответа вспомните:
Напишите процесс анаэробного гликолиза. Сколько молей АТФ выделится при распаде I моля глюкозы до лакта
Напишите процесс гликогенеза. Сколько молей АТФ будет израсходовано на включение I моля глюкозы в гликоген?
Напишите процесс гликогенолиза. Сколько молей АТФ выделится
при распаде I моля глюкозы до лактата?
Сопоставьте выход АТФ при непосредственном распаде глюкозы до лактата и при её распаде после предварительного депонирования.
Каково физиологическое значение депонирования углеводов в мышцах?
Задача № 2.11
Рэкер с соавторами реконструировали систему гликолиза, путем смешивания всех ферментов гликолиза, ATФ, АДФ. Как изменяется скорость образования лактата в такой системе при добавлении малых и больших доз АТФ-азы. Обсудите причины указанных изменений скорости гликолиза.
Для обоснования ответа вспомните:
Как влияет ATФ на скорость гликолиза? Каков механизм этого влияния?
Как влияют АТФ и Фн на скорость гликолиза? Каков механизм этого влияния?
При каких условиях скорость гликолиза будет постоянной?
Что происходит при добавлении ATФ-азы в систему гликолиза?
Задача № 2.12
Зависимость скорости реакции, катализируемой фосфофруктокиназой, от концентрации фруктозо-6-фосфата при низкой концентрации АТФ описывается гиперболической кривой. При более высокой концентрации АТФ кривая зависимости скорости реакции от концентрами субстрата становится сигмовидной, скорость реакции уменьшается. Добавление в реакционную среду АДФ, АМФ или Фн, увеличивает скорость реакции при высокой концентрации AT'Ф, то не влияет на нее при низкой концентрации последней. Цитрат усиливает ингибирующей эффект АТФ при промежуточных концентраций последней. Обсудите механизм действия модуляторов фосфорилирования и роль этого фермента в регуляции катаболизма глюкозы.
Для обоснования ответа вспомните:
Нарисуйте график зависимости скорости реакции, катализируемой фосфофруктокиназой, от концентрации фруктозо-6-фосфата, при низкой и высокой концентрации АТФ.
Что означает изменение гиперболического характера кривой зависимости на сигмовидный при высокой концентрации ATФ?
Какое физиологическое значение имеет зависимость скорости фосфорилирования фруктозо-6-фосфата от концентрации АТФ?
Каков механизм активирующего влияния АДФ, AМФ и Фн?
Какое физиологическое значение имеет ингибирующее влияние цитрата на активность фосфофруктокиназы?
Задача № 2.13
Описано заболевание, при котором в печени откладывается большое количество гликогена. В печени таких больных отсутствует фермент глюкозо-6-фосфатаза. Активность всех остальных ферментов гликолиза полностью сохраняется. Как изменится содержание глюкозы, пирувата, лактата и жирных кислот в крови при этом заболевании? Как изменится содержание глюкозы в крови таких больных при парентеральном введении глюкагона или глюкозы? Объясните механизм наблюдающихся изменений.
Для обоснования ответа вспомните:
Какие гормональные нарушения возникают при изменении содержания глюкозы в крови?
Как эти гормональные сдвиги повлияют на процессы обмена глюкозы и жирных кислот?
Почему пробы с глюкагоном и сахарная нагрузка при отсутствии глюкозо-6-фосфотазы в гепатоцитах проводится с большой осторожностью?
Задача № 2.14
Описано два типа заболеваний, для одного из которых характерным является дефект фосфорилазы мышц, а для другого - дефект фосфорилазы печени. Назовите клинические симптомы и биохимические тесты, с помощью которых можно дифференцировать эти заболевания.
Для обоснования ответа вспомните:
При каком из указанных генетических дефектов больной может предъявлять субъективные жалобы? Каков характер этих жалоб?
Какой из указанных дефектов может быть заподозрен при объективным обследовании больного? Какой клинический признак может быть при этом обнаружен?
При каком из указанных дефектов нарушается обмен лактата? Каков характер этого нарушения?
Какой из указанных дефектов характеризуется отсутствием гипергликемической реакции на введение глюкагона?
Задача № 2.15
Описано два типа заболеваний, одно из которых характеризуется дефектом фосфорилазы мышц, а другое – дефектом фосфофруктокиназы мышц. Какие общие симптомы характерно, для этих типов заболеваний? Какие нарушения обмена углеводов возникают при каждом из этих заболеваний? Как их можно корригировать?
Для обоснования ответа вспомните:
При каком из указанных генетических дефектов нарушен гликогенолиз, но нормально протекает гликолиз?
При каком из указанных дефектов нарушен гликолиз и гликогенолиз?
При каком из указанных дефектов нарушена утилизация глюкозы, галактозы и фруктозы?
Задача № 2.16
У больных сахарным диабетом пожилого возраста чаще, чем у молодых развивается гиперосмолярная кома, представляющая собой особый вид диабетической комы, протекающей с высокой гипергликемией (концентрация глюкозы в крови 55,5 ммоль/л или 1000 мг/%), но без кетоацидоза. Обсудите причины отсутствия кетоацидоза при гиперосмолярной коме у пожилых людей.
Для обоснования ответа вспомните:
Каково содержание инсулина в крови больных сахарным диабетом пожилого возраста?
Какова особенность влияния инсулина, вырабатывающегося у пожилых людей, на обмен углеводов и липидов в различных органах?
Каковы особенности обмена глюкозы и триглицеридов у пожилых людей?
Задача № 2.17
При исследовании образования лактата из различных субстратов в гомогенатах скелетных мышц больного человека обнаружены следующие количества лактата (мкмоль/мг белка): в присутствии гликогена - 0 (норма -1,5), в присутствии глюкозо-1-фосфата -1,7 (норма - 1,9), в присутствии глюкозы - 1,2 (норма - 1,1), в присутствии фруктозо-1,6-дифосфата - 8,4 (норма-8,2), в присутствии фруктозы - 1,2 (норма - 1,3). Дефект какого фермента имеет место у этого больного? Какие биохимические тесты могут подтвердить Ваше мнение? Как лечить такого больного?
Для обоснования ответа вспомните:
Нарисуйте схему гликогенолиза.
Покажите на ней локализацию метаболического блока, учитывая образование лактата из различных субстратов.
Как изменится концентрация лактата в крови после физической нагрузки при наличии такого метаболического блока?
Какой биохимический тест позволяет окончательно установить локализацию метаболического блока?
Задача № 2.18
Причиной возникновения инфаркта миокарда является резкое ограничение коронарного кровотока. Обсудите характер и причины нарушения метаболизма углеводов в ишемизированном миокарде.
Для обоснования ответа вспомните:
Как в условиях гипоксии изменяется активность фосфофруктокиназы клеток миокарда?
Какова причина этих изменений?
К каким последствиям приведут изменения, возникшие в миокарде?
Задача № 2.19
Описано много генетически обусловленных форм гемолитических анемий, характеризующихся дефектом ферментов анаэробного гликолиза в эритроцитах. Как изменяется сродство гемоглобина к кислороду при дефекте гексокиназы и пируваткиназы? Нарисуйте схему иллюстрирующую Ваш ответ.
Для обоснования ответа вспомните:
Чем отличается процесс гликолиза в эритроцитах от аналогичного процесса в других клетках?
Какой метаболит гликолиза оказывает влияние на сродство гемоглобина к кислороду?
Как изменяется сродство гемоглобина к кислороду в присутствии этого метаболита?
Как изменяется содержание в эритроцитах метаболита влияющего на сродство гемоглобина к кислороду при дефекте гексокиназы и пируваткиназы?
Задача № 2.20
Образование макромолекулы гликогена из мономеров глюкозы описывается реакцией:
Глюкоза + гликоген n → гликогенn+1,
где n – количество молекул глюкозы, составляющих полимерную молекулу гликогена. Изменение стандартной свободной энергии этой реакции равно + 5 ккал/моль. Сколько потребуется молей АТФ, чтобы присоединить один моль глюкозы к одному молю гликогена? Можно считать процесс обратимым и абсолютно эффективным.
Задача № 2.21
Обсудите вопрос о возможности сопряжения реакции фосфорилирования АДФ со следующими реакциями:
фосфоенолпируват + вода → пируват + фосфат + 12 ккал/моль;
глюкозо-6-фосфат + вода → глюкоза + фосфат + 3,3 ккал/моль.
Напишите реакции, подтверждающие Ваше мнение.
Задача № 2.22
Описано 2 типа заболеваний, для одного из которых характерным является дефект фосфорилазы мышц, а для другого – дефект фосфорилазы печени. Назовите клинические симптомы и биологические тесты, с помощью которых можно дифференцировать эти заболевания.
Для обоснования ответа вспомните:
При каком из указанных генетических дефектов больной может высказывать субъективные жалобы? Каков характер этих жалоб?
Какой из указанных дефектов может быть заподозрен при объективном обследовании больного? Какой клинический признак может быть при этом обнаружен?
При каком из указанных дефектов нарушается обмен лактата? Каков характер этого нарушения?
Какой из указанных дефектов характеризуется отсутствием гипергликимической реакции на введение глюкагона?
Задача № 2.23
Ткань опухоли растет быстрее, чем увеличивается сеть питающих ее кровеносных сосудов, поэтому опухолевые клетки размножаются в условиях относительного анаэробиоза. То огромное количество энергии, которое необходимо для биосинтеза белков и нуклеиновых кислот, быстро растущая ткань опухоли берет в основном за счет анаэробного гликолиза, сжигая большое количество углеводов. Больные со злокачественными опухолями иногда погибают от истощения задолго до того, как растущая опухоль вызывает необратимые нарушения жизненно важных функций. Объясните причину гибели больных на основе вышеизложенных особенностей углеводного обмена в злокачественных опухолях.
Для обоснования ответа вспомните:
Особенности анаэробного гликолиза в клетках опухоли.
Объясните причины развития гипогликемии при развитии опухоли.
Что такое «принудительный» глюконеогенез? Каково его значение для клеток опухоли?
Задача № 2.24
При эфирном наркозе возбуждаются симпатические центры, адреналин из мозгового слоя надпочечников поступает в кровь. Почему такой наркоз может ухудшить состояние пациентов, страдающих заболеваниями, сопровождающимися увеличением уровня глюкозы в крови?
Для обоснования ответа вспомните:
назовите норму глюкозы в крови;
укажите источники глюкозы в крови;
объясните механизм действия адреналина в той ткани, которая обеспечивает сохранение нормального уровня глюкозы в крови при стрессе и кратковременном голодании (не более суток);
представьте схему метаболического пути, ускорение которого приведет к повышению уровня глюкозы в крови у пациентов при использовании такого наркоза.
Задача № 2.25
Гинеколог при обследовании больной 49 лет с подозрением на рак шейки матки использовал пробу Шиллера – раствор Люголя, в состав которого входит йод. Проба проводится нанесением раствора Люголя на поверхность эпителия. Нормальные зрелые клетки поверхностного эпителия шейки матки, богатые гликогеном, окрашиваются раствором Люголя в темно-коричневый цвет, а патологически измененные, лишенные гликогена – нет. В норме у женщин в этих клетках содержится много гликогена, а в раковых клетках его количество резко уменьшено. Снижение содержания гликогена в клетках может быть использовано как один из показателей злокачественного перерождения ткани. Результат пробы врача оказался положительным. Объясните наблюдаемые явления.
Для обоснования ответа вспомните:
напишите схему, показывающую синтез гликогена в нормальных клетках;
сравните выход АТФ при аэробном и анаэробном гликолизе;
объясните, почему в опухолевых клетках запасов гликогена практически нет.
Задача № 2.26
Врач предписал больному, у которого наблюдались начальные симптомы развития сахарного диабета II- го типа, регулярные физические нагрузки. Это назначение основано на результатах исследований последних лет, которые показали, что такие нагрузки увеличивают количество белков ГЛЮТ-4 в клетках инсулинозависимых тканей, стимулируя экспрессию гена ГЛЮТ-4. В результате захват глюкозы этими клетками увеличивается в 7 раз, (исследования показали, что физические нагрузки оказывают такой же конечный эффект на клетки инсулинозависимых тканей, как и действие инсулина).
Объясните молекулярные механизмы действия инсулина у здоровых людей, влияние физических нагрузок на уменьшение симптомов сахарного диабета II-го типа и замедление развития его осложнений.
Для обоснования ответа вспомните:
назовите инсулинозависимые ткани и объясните, почему они так называются;
объясните, что такое ГЛЮТ-4 и какова его функция; опишите роль инсулина в активации этих белков;
изобразите общую схему регуляции экспрессии гена эукариот;
объясните, как инсулин может повлиять на скорость экспрессии генов.
Задача № 2.27
К терапевту обратился пациент с жалобами на прогрессирующую слабость, апатию, сонливость, головные боли, головокружения. Симптомы усиливались при голодании, что позволило врачу предположить наличие у больного гипогликемии. Анализ крови подтвердил предположение – уровень глюкозы составил менее 2,5 ммоль/л, уровень С-пептида более 800 ммоль/л. Пациент не страдает сахарным диабетом и не принимает сахаропонижающих лекарственных средств. Наличие какого заболевания можно предположить?
Для обоснования ответа вспомните:
нарисуйте схему воздействия глюкозы на β-клетки;
опишите влияние инсулина на углеводный и жировой обмен в печени, жировой ткани и мышцах;
объясните, почему опасна гипогликемия;
назовите заболевание и предложите методы лечения.
Задача № 2.28
В странах Средиземноморья в пищу используют конские бобы. Однако их потребление может привести к развитию тяжелого гемолиза у лиц, страдающих дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Клинически состояние таких больных выражается в бледности кожных покровов, гемоглобинурии, желтухе и тяжелой форме анемии в течение 24–48 часов после употребления конских бобов в пищу. Конские бобы содержат гликозид вицин и изоурамил, которые, как считается, разрушают глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу. Такая патология имеет название «фавизм». Объясните молекулярную основу гемолиза при данной патологии.
Для обоснования ответа вспомните:
представьте метаболический путь в эритроцитах, в котором участвует глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа;
опишите, как в норме нейтрализуются активные формы кислорода (АФК) в эритроцитах и последствия воздействия АФК на клетку?
Задача № 2.29
В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали малат. В присутствии каких из указанных ниже веществ будет тормозиться окисление этого субстрата? Для подтверждения вашего выбора нарисуйте схему ЦПЭ и объясните, на какие этапы и каким бразом влияют выбранные вами соединения: А — амитал натрия Б — 2,4 динитрофенол В - NADHГ-АДФ Д-АТФ
Для обоснования ответа вспомните:
Что такое дыхательная цепь?
Напишите этапы дыхательной цепи.
Что такое ингибиторы дыхательной цепи?
Задача № 2.30
Митохондрии инкубировали в закрытом сосуде в фосфатном буфере с использованием малата в качестве донора водорода. О скорости реакции судили по поглощению кислорода в опытной пробе (по уменьшению газа в сосуде). После каждого добавления АДФ поглощение кислорода быстро увеличивалось и практически не менялось до добавления следующей порции АДФ. Как это объяснить? (Результаты опыта представлены на рис.):
Рис. Влияние АДФ на поглощение кислорода митохондриями:
А — объем поглощенного кислорода до добавления АДФ; Б — объем поглощенного кислорода после добавления АДФ
Для обоснования ответа вспомните:
напишите реакцию дегидрирования малата и представьте путь электронов и протонов к кислороду, используя схему ЦПЭ;
объясните связь между переносом электронов по ЦПЭ и синтезом АТФ;
дайте определение понятия «дыхательный контроль»;
опишите последовательность событий, происходящих в митохондрия после каждого добавления АДФ.
Задача № 2.31
Барбитураты (амитал натрия и др.) используются в медицинской практик как снотворные средства. Однако передозировка этих лекарств, превышающая в 10 раз лечебную дозу, может привести к летальному исходу. На чем основано токсичное действие барбитуратов на организм?
Для обоснования ответа вспомните:
изобразите схему процесса, на который влияют эти препараты;
на схеме укажите этап процесса, который первично ингибируется барбитуратами;
опишите последствия их действия на организм;
объясните причины летального исхода при передозировке этих лекарств.
Задача № 2.32
Цианид калия — смертельный яд. Отравления им крайне редки в связи с его недоступностью. Однако встречаются случаи отравления абрикосовыми косточками, содержащими амигдалин, из которого в организме освобождается синильная кислота HCN. Анион этой кислоты обладает высоким сродством к Fe3+, вследствие чего образует с ним прочный комплекс. При отравлении цианидами наблюдается угнетение дыхания, гиперемия кожных покровов и слизистых оболочек, судороги. Характерным признаком отравления является ярко алый цвет венозной крови. Что является причиной возникновения описанных симптомов?
Для обоснования ответа вспомните:
нарисуйте схему метаболического пути, который нарушается цианидами, назовите ингибируемый фермент, опишите особенности его строения и функции;
объясните, почему именно этот фермент имеет большее сродство к цианиду, чем другие гемопротеины;
объясните алый цвет венозной крови и остановку дыхания при отравлении цианидом?
Задача № 2.33
В опытах по изучению механизмов адаптации животных к низким температурам использовали остриженных (без оперения) голубей, которых выдерживали в течение нескольких часов при —10 °С. Впервые 20—25 минут у животных отмечалось резкое падение температуры тела (до 37,5 °С при норме41,5 °С), что сопровождалось резкой дрожью. Однако в дальнейшем температура тела голубей оставалась постоянной в течение нескольких часов. Как объяснить наблюдаемые явления?
Для обоснования ответа вспомните:
механизмы адаптации организма к охлаждению;
роль дрожания при охлаждении;
способы терморегуляции у животных и человека;
роль норадреналина в адаптации к охлаждению;
изобразите схему, иллюстрирующую механизм его действия.
Задача № 2.34
В начале 20-го столетия медиками было замечено, что тучные люди, работающие на военных заводах по производству взрывчатых веществ, таких, как 2,4-динитрофенол, быстро теряют избыточный вес. На этом основании в медицине некоторое время применяли 2,4-динитрофенол для похудения как жиросжигающее средство. Однако вскоре препарат прекратили использовать из-за высокой токсичности и тяжелых осложнений со смертельным исходом. В чем причина высокой токсичности 2,4-динитрофенола?
Для обоснования ответа вспомните:
формулу 2,4-динитрофенола;
механизм его действия и объясните жиросжигающий эффект.
Задача № 2.35
Глутамат легко образуется из а-КГ путем аминирования:
α-КГ + NH3 + NADH+ Н+ → Глу + NAD+.
Определите, сколько молекул пирувата, требуется затратить на синтез одной молекулы глутамата, чтобы концентрация метаболитов цитратного цикла оставалась постоянной.
Для обоснования ответа вспомните:
схему ОПК,
определите, какие соединения должны образоваться из пирувата, чтобы «запустить» цитратный цикл;
реакции превращения пирувата в эти соединения, составьте схему их превращений до образования α-КГ;
проведите необходимые расчеты, учитывая, что оксалоацетат должен быть в избытке, чтобы цитратный цикл не прерывался.
Задача № 2.36
Синтез гема происходит в ретикулоцитах. Для синтеза одного пиррольного кольца используются две молекулы глицина и две молекулы сукцинил-КоА. Рассчитайте, сколько молекул пирувата необходимо затратить для синтеза одной молекулы гема, чтобы концентрация метаболитов цитратного цикла оставалась постоянной.
Для обоснования ответа вспомните:
схему ОПК,
определите, какие соединения должны образоваться из пирувата, чтобы «запустить» цитратный цикл;
Задача № 2.37
В суспензию митохондрий добавили 2 ммоль цитрата и 2 ммоль АДФ. Скорость окисления субстрата измеряли по поглощению кислорода. Через некоторое время реакция прекратилась. Почему? Сколько ммоль субстрата осталось неокисленным? Какое вещество (или вещества) можно добавить, чтобы реакция возобновилась?
Для обоснования ответа вспомните:
напишите реакции превращения цитрата в ЦТК до образования а-КГ;
определите, какой этап этих превращений сопряжен с поглощением кислорода и использованием АДФ; назовите окисляемый субстрат;
представьте в виде схемы ЦПЭ путь водорода от окисляемого субстрата к кислороду; определите коэффициент Р/О.
Задача № 2.38
У пациента выявлен генетический дефект пируваткарбоксилазы. К каким последствиям это может привести?
Для обоснования ответа вспомните:
реакцию, катализируемую этим ферментом;
напишите названия метаболических путей, в которых используется продукт этой реакции;
сделайте выводы о последствиях нарушений этих процессов.
Задача № 2.39
Митохондриальная ДНК кодирует 13 субъединиц белковых комплексов, участвующих в ЦПЭ: 7 из 42 субъединиц комплекса I, 1 из 11 субъединиц комплекса III, 3 из 13 субъединиц комплекса IV и 2 субъединицы АТФ-синтазы. Мутации в митохондриальной ДНК приводят к возникновению наследственных заболеваний, которые наследуются по материнской линии, так как митохондриальная ДНК передается с цитоплазмой яйцеклеток. Характерными клиническими признаками заболеваний являются: мышечная слабость, миокардиопатия, задержка умственного развития у детей. Как объяснить возникновение указанных симптомов?
Для обоснования ответа вспомните:
нарисуйте схему ЦПЭ и укажите этапы, которые нарушаются при мутациях митохондриальной ДНК;
напишите реакции ОПК, катализируемые регуляторными ферментами; опишите механизмы их регуляции и объясните причины снижения активности ферментов при нарушении работы дыхательной цепи;
почему при описанных заболеваниях в первую очередь нарушается метаболизм в мышечной и нервной тканях?
Задача № 2.40
Апоптоз — это запрограммированная гибель клеток. При некоторых патологических состояниях (вирусные инфекции, радиация, действие химических веществ, являющихся оксидантами) может происходить преждевременная гибель клеток. В организме человека вырабатываются защитные белки, предотвращающие преждевременный апоптоз. Одним из них является белок Вс1-2, который увеличивает отношение NADH/NAD+ и ингибирует освобождениеСа2+ из ЭПР. В настоящее время известно, что вирус СПИДа содержит протеазу, разрушающую Вс1-2. Скорость каких реакций при этом меняется и почему?
Для обоснования ответа вспомните:
нарисуйте схему процесса, скорость которого регулируется отношением NADH/ NAD+;
назовите регуляторные ферменты, опишите их строение и роль в энергетическом обмене;
объясните, как изменится скорость этих реакций при разрушении Вс1-2;
объясните, почему эти изменения могут оказаться губительными для клеток.
Задача № 2.41
Больному натощак дали 50 г лактозы, растворенной в воде. Через 30, 60 и 90 минут в крови определяли концентрацию глюкозы. Результаты показали, что концентрация глюкозы в крови не увеличивалась. Приведите возможные причины полученных результатов, аргументируйте их.
Для обоснования ответа вспомните:
напишите схему реакций переваривания лактозы в кишечнике, укажите фермент;
объясните, почему концентрация глюкозы в крови не увеличивается;
укажите, будет ли наблюдаться у данного пациента непереносимость кисломолочных продуктов.
Задача № 2.42
У двух пациентов в биохимической лаборатории определяли концентрацию глюкозы в крови. Один пациент сдал кровь на анализ строго натощак, другой — спустя 1 час после приема углеводной пищи. У какого из пациентов получены результаты, которые можно использовать для постановки диагноза? Для обоснования ответа вспомните:
укажите концентрацию глюкозы в крови в норме;
напишите схемы реакций, протекающие в ЖКТ при переваривании основных углеводов пищи;
приведите график изменения содержания глюкозы в крови через 30, 60 и 90 минут после приема углеводной пищи.
Задача № 2.43
Сахарный диабет — заболевание, характеризующееся хронической гиперглюкоземией (повышением содержания глюкозы в крови до 250—300 мг/дл после приема углеводной пищи), являющейся следствием недостаточного синтеза или действия инсулина. Одним из подходов к снижению гиперглюкоземии является применение препарата «Глюкобай». Его активное вещество акарбоза имеет строение тетрасахарида и является ингибитором активности α-гликозидаз — ферментов тонкого кишечника, участвующих в переваривании углеводов. Объясните, как изменится образование глюкозы в кишечнике и ее содержание в крови при лечении препаратом, содержащим акарбозу.
Для обоснования ответа вспомните:
схему переваривания углеводов в кишечнике;
ферменты, которые ингибируются этим препаратом;
тип ингибирования активности этих ферментов акарбозой.
Задача № 2.44
У больной обнаружен наследственный дефект глюкозо-6-фосфатазы в печени. Как изменится метаболизм гликогена у этой пациентки? Будет ли происходить в данном случае: синтез гликогена в печени после еды, мобилизация гликогена и выход глюкозы в кровь в постабсорбтивном периоде?
Для обоснования ответа вспомните:
напишите схему мобилизации гликогена, укажите ферменты, отметьте дефектный фермент;
укажите, чем отличается этот процесс в печени от процесса в мышцах.
Задача № 2.45
Во время экзамена у студента содержание глюкозы в крови оказалось равным 7 ммоль/л.
Объясните причину наблюдаемого изменения содержания глюкозы в крови, если студент позавтракал за 4 часа до экзамена.
Для обоснования ответа вспомните:
укажите концентрацию глюкозы в крови в норме;
назовите гормон, концентрация которого повышается в крови студен та в данной ситуации;
напишите схему процесса, который активируется в печени этим гормоном и укажите регуляторный фермент;
опишите механизм действия гормона на регуляторный фермент и систему трансмембранной передачи гормонального сигнала.
Задача № 2.46
Человек совершает срочную физическую работу (например, убегает от опасности) через 30 минут после обеда, состоящего преимущественно из углеводов. Объясните, почему в этой ситуации в скелетных мышцах останавливается синтез гликогена и стимулируется его распад?
Для обоснования ответа вспомните:
схему синтеза гликогена. Укажите реакции, связанные с затратой энергии при включении одной молекулы глюкозы в гранулу гликогена;
напишите схему мобилизации гликогена и укажите количество АТФ, которое может синтезироваться при дальнейшем окислении в мышцах глюкозо-1-фосфата до СО2 и Н2О;
укажите, содержание какого гормона повышается в крови в ситуации стресса и как этот гормон влияет на активность регуляторных ферментов синтеза и распада гликогена.
Задача № 2.47
Формой депонирования глюкозы является гликоген, который синтезируется в абсорбтивном периоде с затратой энергии. Учитывая, что основным источником АТФ для синтеза гликогена является аэробный распад глюкозы, определите: во что обходится организму хранение глюкозы в виде гликогена.
Рассчитайте: сколько моль глюкозы необходимо окислить, чтобы обеспечить энергией синтез 35 г гликогена (35 г гликогена соответствует примерно 200 моль глюкозных остатков). Энергию УТФ считать эквивалентной АТФ.
Для обоснования ответа вспомните:
напишите схему синтеза гликогена;
укажите количество АТФ, необходимое для присоединения одного мономера к молекуле гликогена. Рассчитайте количество АТФ, используемое для синтеза цепи из 200 мономерных остатков;
укажите энергетический эффект аэробного распада 1 моль глюкозы до СО2 и Н2О;
укажите, каким способом идет синтез АТФ в этом процессе, напишите схему одной из реакций, сопряженную с синтезом ЦПЭ, и схему ЦПЭ;
сопоставьте количество АТФ, затраченное при синтезе гликогена, с количеством АТФ, образовавшимся при окислении глюкозы.
Задача № 2.48
Хрусталик глаза является светопреломляющей средой глаза, и митохондрии в нем отсутствуют. В качестве источника энергии в хрусталике используется глюкоза. Какой путь катаболизма глюкозы обеспечивает энергией АТФ хрусталик глаза?
Для обоснования ответа вспомните:
напишите схему метаболического пути, обеспечивающего хрусталик глаза энергией. Укажите ферменты, коферменты реакций;
на схеме отметьте реакции, сопряженные с использованием и синтезом АТФ, рассчитайте максимальный выход АТФ в ходе этого процесса;
назовите способ синтеза АТФ в этом процессе;
перечислите ткани и клетки, в которых синтез АТФ происходит так же, как в хрусталике, укажите причину только такого способа фосфорилирования АДФ в этих клетках;
напишите, используя формулы, реакцию дегидрирования, протекающую в этом процессе, и реакцию образования конечного продукта;
укажите, каким дальнейшим превращениям может подвергаться конечный продукт этого процесса и последствия, возникающие при его накоплении.
Задача № 2.49
Превращение пирувата в лактат – обратимая реакция, которая катализируется лактатдегидрогеназой (ЛДГ), являющейся олигомером. Лактатдегидрогеназа представляет собой тетрамер, состоящий из М- и Н-субъединиц, которые, комбинируясь между собой, образуют пять различных тетрамеров. Эти изоферменты отличаются друг от друга первичной структурой и обладают различными физико-химическими свойствами, а следовательно, разным сродством к субстрату. Кроме того, они имеют различную органную локализацию. Для мышцы сердца характерен изомер Н4, для скелетных мышц — М4. В мышце сердца ЛДГ (Н4) преимущественно катализирует реакцию превращения лактата в пируват. Объясните роль этого изофермента в метаболизме сердечной мышцы. Для обоснования ответа вспомните:
напишите реакцию, катализируемую данным ферментом в мышце сердца;
напишите схему процесса, обеспечивающего включение продукта этой реакции в дальнейший путь окисления до СО2 и Н2О в мышце сердца и рассчитайте энергетический эффект процесса;
укажите, какие органы и клетки поставляют продукт реакции, катализируемой ЛДГ, в кровь в состоянии покоя и в начальный период интенсивной работы.
Задача № 2.50
В опыте к гомогенату мышц добавили глюкозу. Сколько молей АТФ может синтезироваться за счет энергии окисления 1 моль глюкозы в специфическом пути катаболизма, если в опыте использовали гомогенат ткани с нативными митохондриями, но в присутствии барбитуратов?
Для обоснования ответа вспомните:
схему метаболического пути, в котором синтезируется АТФ в этих условиях;
схему процесса, который нарушают барбитураты в выбранном метаболическом пути, и укажите механизм их действия.
Задача № 2.51
Катаболизм глюкозы с образованием пирувата может происходить как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Сколько моль АТФ будет синтезироваться при распаде глюкозы до двух молекул пирувата в аэробных и анаэробных условиях?
Для обоснования ответа вспомните:
представьте схему гликолиза и отметьте реакции, сопряженные с использованием и синтезом АТФ;
напишите, используя формулы, окислительную реакцию гликолиза и опишите пути использования NADHв аэробных и анаэробных условиях.
Задача № 2.52
Спринтер и стайер соревнуются на двух дистанциях 100 м и 10 км. Спринтер завершает стометровку, стайер бежит десятый километр. Укажите различия в энергетическом обеспечении работы мышц у этих бегунов.
Для обоснования ответа вспомните:
схему катаболизма глюкозы, который является источником энергии для работы мышц у стайера;
укажите энергетический эффект специфического и общего пути катаболизма, способы синтеза АТФ;
выпишите субстраты, вступающие в реакции дегидрирования, укажите путь водорода от одного из субстратов к кислороду в ЦПЭ;
укажите различия в ходе процесса, в составе конечных продуктов и энергетическом эффекте специфического пути катаболизма глюкозы у спринтера и стайера.
Задача № 2.53
У пациентов с заболеваниями легких, при которых развивается общая гипоксия тканей (снижение снабжения кислородом), в гликолитическом пути в эритроцитах может протекать дополнительная реакция, катализируемая 1,3-бисфосфоглицератмутазой в обход стадии, катализируемой 1,3-бисфосфоглицераткиназой. Объясните, почему при этом поступление кислорода в ткани возрастает, а энергетический эффект гликолиза снижается.
Для обоснования ответа вспомните:
реакцию, катализируемую 1,3-бисфосфоглицератмутазой, назовите субстрат и продукт. Укажите, способен ли продукт реакции возвращаться в гликолиз? Ответ обоснуйте, написав реакцию;
подсчитайте энергетический эффект гликолиза в эритроцитах с участием бисфосфоглицератмутазы и без нее;
укажите, какую роль выполняет продукт реакции, катализируемой бисфосфоглицератмутазой.
Задача № 2.54
Во время обследования у пациента выявлены анемия и наличие в эритроцитах телец Хайнца — результат агрегации протомеров гемоглобина вследствие окисления SH-групп цистеиновых остатков гемоглобина активными формами кислорода и образования дисульфидных связей. Какие нарушения в метаболизме эритроцитов могут быть причиной данной клинической ситуации.
Для обоснования ответа вспомните:
укажите, с помощью каких реакций цистеиновые остатки гемоглобина поддерживаются в восстановленном состоянии;
назовите кофермент, который участвует в этом процессе;
напишите схему процесса, в котором образуется восстановленная форма этого кофермента;
укажите дефект работы какого фермента может привести к дефициту необходимого кофермента и быть причиной описанной клинической ситуации.
Задача № 2.55
Два студента пришли сдавать кровь «на сахар» в поликлинику. Когда результаты анализов были готовы, выяснилось, что у первого студента концентрация глюкозы составляет 90 мг/дл, а у второго — 130 мг/дл. При обсуждении полученных показателей выяснилось, что второй студент утром выпил сладкий чай. Сделайте заключение о результатах анализов.
Для обоснования ответа вспомните:
чем обусловлена рекомендация, что количественное определение глюкозы в биохимических лабораториях проводят строго натощак?
какова концентрация глюкозы в крови в норме и в абсорбтивный период?
есть ли разница в содержании глюкозы в крови, взятой из вены или из капилляров пальца больного?
Задача № 2.56
Бригада скорой помощи привезла в больницу человека с острой алкогольной интоксикацией. Для оказания помощи ему ввели раствор глюкозы и сукцината. Аргументируйте целесообразность проведения этих мероприятий.
Для обоснования ответа вспомните:
напишите схему утилизации этанола в печени;
объясните, как чрезмерное употребление этанола повлияет на соотношение NADH—NAD+в гепатоцитах и как это изменение повлияет на направление ЛДГ-реакции в печени;
объясните, как сдвиг ЛДГ-реакции повлияет на энергетический обмен. Какую роль при этом будут играть введенные препараты глюкозы и сукцината?
Задача № 2.57
Одним из субстратов глюконеогенеза при интенсивной физической нагрузке и голодании является глицерин, образующийся при распаде жиров в жировой ткани. Подсчитайте сколько моль глицерина и АТФ необходимо для синтеза 1 моль глюкозы.
Для обоснования ответа вспомните:
д
ополните
схему синтеза глюкозы из глицерина
необходимыми метаболитами и напишите
первые две реакции формулами с указанием
ферментов и коферментов:на схеме укажите реакции, требующие затраты АТФ.
Задача № 2.58
При длительном голодании основным субстратом глюконеогенеза являются аминокислоты. Подсчитайте, сколько молей глутамата необходимо для синтеза 1 моль глюкозы.
Для обоснования ответа вспомните:
предложенную схему превращения глутамата в α-кетоглутарат запишите формулами, назовите фермент, укажите энергетический выход:
н
апишите
реакции образования оксалоацетата из
α-кетоглутарата, рассчитайте энергетический
выход, укажите судьбу оксалоацетата;представьте схему глюконеогенеза, укажите ферменты всех необратимых реакций, а также ферменты, катализирующие реакции с потреблением энергии;
рассчитайте энергетический баланс использования глутамата в этом процессе (учтите, что на синтез 1 моль глюкозы требуется 2 моль субстрата).
Задача № 2.59
При обследовании у ребенка обнаружены такие симптомы, как дерматит, замедленный рост, наблюдаются алопеция (от греч. alopex— лиса: выпадение волос, как у линяющей лисы), расстройство мышечной деятельности. Ребенок часто болел, что связано с ослаблением функции иммунной системы. Анализ мочи показал высокое содержание лактата. При биохимическом обследовании обнаружен дефицит фермента синтетазы холокарбоксилазы, который катализирует присоединение биотина к специфическому остатку лизина в активном центре ферментов. Почему при данном нарушении в моч обнаруживается лактат?
Для обоснования ответа вспомните:
Укажите, конечным продуктом какого метаболического пути является лактат; напишите реакцию его образования, назовите изофермент;
Опишите пути использования лактата в тканях; на схемах укажите реакцию, скорость которой будет снижена вследствие дефицита фермента синтетазы холокарбоксилазы; напишите эту реакцию, назовите фермент и кофермент;
Напишите схему процесса, который нарушен в клетках тканей больного ребенка; объясните роль этого процесса.
Задача № 2.60
При опухоли β-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы у больной наблюдается сверх утилизация глюкозы клетками тканей, что сопровождается развитием гипогликемического состояния. Какие процессы в печени активирует этот гормон?
Для обоснования ответа вспомните:
укажите, гиперсекреция какого гормона стала причиной развития гипогликемического состояния, объясните механизм его действия наклетки-мишени;
напишите схемы процессов, скорость которых регулирует этот гормон в печени;
приведите схемы регуляции этих процессов.
Задача № 2.61
К препарату митохондрий печени крыс добавили НАД+. Активность каких ферментов цикла Кребса при этом увеличится?
Для обоснования ответа вспомните:
схему реакций цикла Кребса.
какую функцию выполняет НАД+?
с какими ферментами цикла Кребса он работает?
Задача № 2.62
К препарату митохондрий добавили пируват, меченный 14С по метильной группе. Какое положение займет 14С в оксалоацетате после одного оборота цикла Кребса?
Для обоснования ответа вспомните:
Напишите реакции цикла Кребса.
Проследите положение метки в каждом метаболите.
Задача № 2.63
В эксперименте с изолированными митохондриями определяли интенсивность работы цикла Кребса по накоплению НАДН. Изменится ли работа цикла Кребса, если прекратится отток из него восстановленных эквивалентов?
Для обоснования ответа вспомните:
В каких реакциях цикла Кребса образуется НАДН?
Какие ферменты катализируют эти реакции?
От чего зависит скорость работы цикла Кребса?
Задача № 2.64
Сколько АТФ образуется при полном окислении 5 молей пирувата в присутствии ротенона и 2,4- динитрофенола?
Для обоснования ответа вспомните:
схему окисления пирувата до СО2 и Н2О;
укажите, как изменится энергетический выход при окислении пирувата в присутствии ротенона и 2,4- динитрофенола (полное разобщение).
Задача № 2.65
Сколько молекул АТФ синтезируется при окислении одной молекулы пирувата до 2-оксоглутарата; одной молекулы изоцитрата до сукцината; одной молекулы сукцината до оксалоацетата при условии, что дегидрогеназные реакции сопряжены с дыхательной цепью?
Для обоснования ответа вспомните:
Напишите ход реакций на указанных участках цикла Кребса.
Укажите реакции, сопряженные с дыхательной цепью.
Вспомните, сколько АТФ образуется при окислении НАДН и ФАДН2.
Задача № 2.66
Ротенон (токсичное вещество, вырабатываемое одним из видов растений) резко подавляет активность митохондриальной НАДН-дегидрогеназы. Токсичный антибиотик антимицин сильно ингибирует окисление убихинола. Допустим, что оба эти вещества блокируют соответствующие участки дыхательной цепи с равной эффективностью. Какой из них будет при этом более мощным ядом? Дайте аргументированный ответ.
Для обоснования ответа вспомните:
Что такое ингибиторы дыхательной цепи?
На каких участках дыхательной цепи поступает водород от НАДН и ФАДН2?
Задача № 2.67
К препарату изолированных митохондрий добавили амитал. Отразится ли это на потреблении кислорода?
Для обоснования ответа вспомните:
Как действует амитал на дыхательную цепь?
На каком участке дыхательной цепи он проявляет своё действие?
Задача № 2.68
2,4-ДНФ (сильный разобщающий агент) пытались одно время использовать для борьбы с ожирением. Теперь такого рода разобщающие агенты уже не применяются в качестве лекарственных препаратов, поскольку известны случаи, когда их применение приводило к летальному исходу. На чем могло быть основано такое использование 2,4-ДНФ? Почему прием разобщающих агентов может вызвать смерть?
Для обоснования ответа вспомните:
Что такое разобщители?
На чём основано действие 2,4-ДНФ?
Изменится ли скорость окисления в дыхательной цепи в присутствии 2,4-ДНФ?
Задача № 2.69
Некоторые бактерии, дрожжи, паразитирующие черви не нуждаются в кислороде. Какой из двух способов образования АТФ используется у этих организмов для аккумуляции энергии?
Для обоснования ответа вспомните:
Что такое фосфорилирование?
Что такое субстратное и окислительное фосфорилирование?
Чем эти виды фосфорилирования отличаются друг от друга?
Задача № 2.70
Добавление к митохондриям олигомицина вызывает снижение как переноса электронов от НАДН к О2, так и скорости образования АТФ. Последующее добавление 2,4-ДНФ приводит к увеличению скорости переноса электронов без сопутствующего изменения скорости синтеза АТФ. Какую реакцию ингибирует олигомицин?
Для обоснования ответа вспомните:
Чем является 2,4-ДНФ для дыхательной цепи?
Чем действие блокаторов отличается от действия разобщителей?
Задача № 2.71
Немедленное введение метиленовой сини оказывает очень эффективное лечебное действие при отравлении цианидами. Какова основа её противотоксического действия, если учесть, что метиленовая синь способна окислять часть гемоглобина (Fe2+) крови в метгемоглобин (Fe3+)?
Для обоснования ответа вспомните:
В чём сходство простетических групп цитохромов и гемоглобина?
С железом какой валентности связываются цианиды?
Задача № 2.72
В инкубационную среду с изолированными митохондриями добавили АДФ. Как это повлияет на способность митохондрий поглощать кислород?
Для обоснования ответа вспомните:
Напишите схему цикла Кребса и дыхательной цепи.
Вспомните, что такое дыхательный контроль?
Задача № 2.73
В инкубационную смесь внесены митохондрии, избыток субстрата и ограниченное количество АДФ. Как будет изменяться со временем скорость поглощения кислорода и почему?
Для обоснования ответа вспомните:
Напишите схему цикла Кребса и дыхательной цепи.
Вспомните, что такое дыхательный контроль?
Задача № 2.74
При добавлении к суспензии митохондрий изоцитрата скорость поглощения кислорода увеличивается. При добавлении малоната - снижается. Почему прекращается потребление кислорода?
Для обоснования ответа вспомните:
реакцию, которая активируется изоцитратом;
укажите, какой промежуточный метаболит цикла Кребса накапливается при добавлении малоната и почему?
каким образом можно восстановить скорость дыхания?
Задача № 2.75
В эксперименте к изолированным митохондриям добавили малат. Чему равен коэффициент Р/О для малата?
Для обоснования ответа вспомните:
Вспомните, что такое коэффициент Р/О?
Напишите реакцию окисления малата и укажите фермент.
Задача № 2.76
В эксперименте к изолированным митохондриям добавили сукцинат. Чему равен коэффициент Р/О для сукцината?
Для обоснования ответа вспомните:
Вспомните, что такое коэффициент Р/О?
Напишите реакцию окисления сукцината и укажите фермент.
Задача № 2.77
К суспензии митохондрий с цитратом добавили амитал. Как изменится коэффициент Р/О?
Для обоснования ответа вспомните:
Вспомните, что такое коэффициент Р/О?
Чему равен Р/О для изоцитрата?
Как влияет амитал на работу дыхательной цепи?
Задача № 2.78
Митохондрии бурого жира постоянно находятся в разобщенном состоянии. В чем биологический смысл данного феномена?
Для обоснования ответа вспомните:
чем обусловлен бурый цвет ткани?
почему эта ткань в заметных количествах присутствует у новорожденных, а у взрослых сохраняется в следовых количествах?
Задача № 2.79
Животному внутривенно ввели стерильный раствор сахарозы. Появится ли сахароза в моче?
Для обоснования ответа вспомните:
что такое сахароза?
каким превращениям в организме она подвергается?
Задача № 2.80
Употребление в пищу кондитерских изделий, конфет вызывает у ребенка рвоту, понос. Он плохо переносит и сладкий чай, тогда как молоко не вызывает отрицательных реакций. Выскажите предположение о молекулярном дефекте.
Для обоснования ответа вспомните:
какой дисахарид содержится в кондитерских изделиях, а какой - в молоке?
что такое энзимопатия?
какие виды энзимопатий вы знаете?
Задача № 2.81
У некоторых людей прием молока вызывает расстройство кишечника, а прием простокваши - нет. Почему это происходит?
Для обоснования ответа вспомните:
чем отличаются по составу молоко и простокваша?
какой углевод содержится в молоке?
что может быть причиной кишечных расстройств в данном случае?
Задача № 2.82
Больной страдает от судорог в мышцах при напряженной физической работе, но в остальном чувствует себя здоровым. Биопсия мышечной ткани выявила, что концентрация гликогена в мышцах этого больного гораздо выше нормы. Почему накапливается гликоген? Ваши рекомендации такому человеку.
Для обоснования ответа вспомните:
схему обмена гликогена.
укажите, какой из процессов обмена гликогена нарушен у данного больного?
что такое энзимопатии?
Задача № 2.83
Клинические симптомы двух форм галактоземии, одна из которых обусловлена недостаточностью галактокиназы, а другая - галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы, резко различаются по своей тяжести. И в том, и в другом случае молоко вызывает у больных кишечные расстройства, но при недостаточности галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы нарушаются функции печени, почек, селезенки и мозга, а затем наступает смерть. Какие продукты накапливаются в крови и тканях при недостаточности каждого из двух ферментов? Оцените сравнительную токсичность этих продуктов на основе приведенных выше данных.
Для обоснования ответа вспомните:
что такое унификация моносахаридов?
объясните, почему клинические симптомы галактоземии появляются при приеме молока и молочных продуктов?
почему у больного развивается катаракта?
Задача № 2.84
Адреналин стимулирует процесс гликогенолиза в мышцах. Как это отразится на концентрации глюкозы в крови?
Для обоснования ответа вспомните:
что такое гликогенолиз?
схему данного процесса.
какой продукт гликогенолиза накапливается в крови?
каковы пути его использования?
Задача № 2.85
Введение животным адреналина вызывает гипергликемию. Почему это не наблюдается у животных с удаленной печенью? Почему неэффективно введение лактата, пирувата и галактозы в этом случае?
Для обоснования ответа вспомните:
какова роль печени в обмене углеводов?
объясните гипергликемический эффект адреналина.
Задача № 2.86
Янтарная, яблочная, лимонная кислоты могут служить предшественниками глюкозы. Сколько АТФ затрачивается на синтез 1 молекулы глюкозы в каждом случае?
Для обоснования ответа вспомните:
метаболитами какого процесса являются перечисленные кислоты?
напишите схему превращения этих кислот в глюкозу.
Рассчитайте затраты АТФ на синтез глюкозы в каждом случае?
Задача № 2.87
Описано два типа заболеваний. Для одного характерен дефект фосфорилазы мышц, для другого - печени. Назовите признаки этих заболеваний. Как изменится концентрация лактата в крови после физической нагрузки? Какова реакция больных на введение глюкагона?
Для обоснования ответа вспомните:
в каком процессе участвует фосфорилаза?
напишите схему процесса. Чем различаются эти процессы в печени и мышцах?
в каком случае физическая нагрузка сопровождается гиперлактатемией?
что такое глюкагон и его участие в регуляции углеводного обмена.
Задача № 2.88
Один спортсмен пробежал дистанцию 100 м, а другой – 5000 м. У которого из них будет выше содержание молочной кислоты в крови и почему?
Для обоснования ответа вспомните:
продуктом какого процесса является молочная кислота?
в каких условиях происходит окисление глюкозы в мышцах у первого и второго спортсмена?
чем отличается энергетический выход при этих процессах?
Задача № 2.89
При добавлении АТФ к гомогенату мышечной ткани снизилась скорость гликолиза. Концентрация глюкозо-6-фосфата и фруктозо-6-фосфата увеличилась, а концентрация всех других метаболитов при этом снизилась. Укажите фермент, активность которого снижается при добавлении АТФ.
Для обоснования ответа вспомните:
что такое гликолиз?
почему при добавлении АТФ увеличивается концентрация глюкозо-6-фосфата и фруктозо-6-фосфата?
почему снижается концентрация остальных метаболитов?
Задача № 2.90
Синтез глюкозы – это процесс, требующий затраты энергии. Рассчитайте энергетический выход окисления сахарозы до углекислого газа и воды. Сколько АТФ при этом образуется?
Для обоснования ответа вспомните:
что такое сахароза?
каким превращениям в организме подвергается сахароза?
напишите схему превращений.
Задача № 2.91
Сколько молекул АТФ нужно затратить на синтез 10 молекул глюкозы из пирувата?
Для обоснования ответа вспомните:
как называется процесс синтеза глюкозы?
схему процесса синтеза глюкозы из пирувата.
какие реакции идут с участием АТФ?
Задача № 2.92
Глюкозу, меченную 14С по 6-му углеродному атому, добавили в раствор, содержащий ферменты и кофакторы окислительной части пентозофосфатного пути. Какова судьба радиоактивной метки?
Для обоснования ответа вспомните:
что такое пентозофосфатный путь?
какие этапы выделяют в пентозофосфатном пути?
напишите схему окислительной части этого процесса.
Задача № 2.93
В эксперименте изучали превращение глюкозы в рибозо-5-фосфат окислительным путем. В качестве субстрата использовали глюкозу, меченую по 1-му атому углерода. Будет ли метка обнаруживаться в пентозе? В каком органе - печени или мышцах скорость включения метки будет выше?
Для обоснования ответа вспомните:
что такое пентозофосфатный путь?
какие этапы выделяют в пентозофосфатном пути?
напишите схему окислительной части этого процесса.
Задача № 2.94
Многие патогенные микроорганизмы (возбудители гнойных инфекций, газовой гангрены) содержат фермент гиалуронидазу, которая способствует внедрению этих микроорганизмов в ткани, а также возникновению и распространению патологического процесса. Почему это происходит?
Для обоснования ответа вспомните:
назовите субстрат гиалуронидазы.
локализацию гиалуронидазы в ткани?
какую роль играет гиалуронидаза в распространении патологического процесса?
Задача № 2.95
Часть лактата, поступающего в печень при физической работе, превращается в глюкозу (глюконеогенез), а часть - сгорает до углекислого газа и воды, чтобы обеспечить глюконеогенез энергией. Каково соотношение между этими частями лактата?
Для обоснования ответа вспомните:
что такое глюконеогенез?
каковы энергетические затраты глюконеогенеза?
напишите схему окисления лактата до углекислого газа и воды? Сколько АТФ при этом образуется?
Задача № 2.96
В белых скелетных мышцах почти весь АТФ, необходимый для мышечного сокращения, образуется в анаэробном гликолизе. Смогла бы мышца напряженно работать, то есть генерировать АТФ с большой скоростью, если бы в ней отсутствовала лактатдегидрогеназа?
Для обоснования ответа вспомните:
что такое гликолиз?
напишите реакции главного этапа гликолиза.
объясните, почему возможно образование АТФ в отсутствии кислорода?
Задача № 2.97
В гипоэнергетическом состоянии клетка начинает использовать НАДФН в качестве источника энергии. Сколько АТФ образуется при окислении 1 молекулы глюкозо-6-фосфата до рибозо-5-фосфата в аэробных условиях?
Для обоснования ответа вспомните:
процесс, в котором происходит восстановление НАДФН;
напишите схему окисления глюкозо-6-фосфата до рибозо-5-фосфата;
укажите фермент, необходимый для передачи водорода от НАДФН в дыхательную цепь?
Задача № 2.98
К раствору, содержащему сахарозу и крахмал, добавили ферменты, выделенные из слизистой оболочки кишечника. Напишите реакцию, которая может произойти в данном опыте. Укажите фермент.
Для обоснования ответа вспомните:
какие ферменты вырабатываются слизистой оболочкой тонкого кишечника?
к какому классу и подклассу ферментов они относятся?
какова их специфичность?
Задача № 2.99
В эксперименте к раствору, содержащему сахарозу, лактозу и крахмал, добавили сок поджелудочной железы и проинкубировали при температуре 37оС. Назовите, какие из перечисленных веществ подвергаются действию ферментов поджелудочной железы.
Для обоснования ответа вспомните:
какие ферменты поджелудочной железы участвуют в расщеплении углеводов?
какова их специфичность?
Задача № 2.100
В глюконеогенез включается молочная кислота, меченная С14 по 1- му углеродному атому. В каком положении окажется метка в молекуле глюкозы?
Для обоснования ответа вспомните:
ход реакций глюконеогенеза;
проследите путь радиоактивной метки.
Задача № 2.101
После интенсивной физической работы, когда в печень поступает большое количество лактата, в ней активируется глюконеогенез и тормозится гликолиз. Почему это происходит?
Для обоснования ответа вспомните:
что такое глюконеогенез?
что такое гликолиз?
укажите ключевые ферменты этих процессов.
какова регуляция указанных процессов?
Задача № 2.102
У грудного ребенка после начала кормления отмечается рвота, дегидратация, понос, галактоземия и галактозурия. При исследовании хрусталика – точечные катаракты. Назовите причину заболевания.
Для обоснования ответа вспомните:
что надо изменить в питании?
к чему может привести заболевание, если не изменить питание как можно быстрее?
Задача № 2.103
У грудного ребенка часто появляются судороги, при обследовании отмечено увеличение размеров печени. В крови повышено содержание лактата и снижено содержание глюкозы. При введении адреналина содержание глюкозы в крови не возрастает, а лактата – повышается. Какое заболевание можно предположить?
Для обоснования ответа вспомните:
какова роль печени в обмене углеводов?
перечислите источники глюкозы крови.
как влияет адреналин на уровень глюкозы в крови?
Задача № 2.104
Ребенку в лаборатории определяли содержание глюкозы в крови. Перед этим он плакал. Анализ показал повышенное содержание глюкозы. Можно ли утверждать, что у ребенка сахарный диабет?
Для обоснования ответа вспомните:
какие гормоны регулируют уровень глюкозы в крови?
что такое сахарный диабет?
Задача № 2.105
У ребенка судороги проявляются по утрам. Резко выраженная гипогликемия натощак. В печени и других тканях очень низкое содержание гликогена. О каком заболевании идет речь? Назначьте диету.
Для обоснования ответа вспомните:
уровень глюкозы в крови в норме;
назовите причины гипо- и гипергликемии;
приведите схему обмена гликогена.
Задача № 2.106
У ребенка (1,5 года) увеличена печень, он очень беспокойный, имеет место задержка роста. Содержание глюкозы составляет 2,75 ммоль\л, повышено содержание триглицеридов в плазме крови. При проведении теста с глюкагоном не произошло повышения уровня глюкозы в крови.
Для обоснования ответа вспомните:
показатели и скажите, о какой патологии идет речь;
напишите процесс обмена углеводов, при нормальном течении которого указанные отклонения отсутствуют;
укажите имеющиеся нарушения в этом процессе.
Задача № 2.107
Когда уровень молочной кислоты в крови бегуна на сверхдлинные дистанции будет выше - в начале бега или в конце его?
Для обоснования ответа вспомните:
Какой субстрат в первую очередь используется работающими мышцами в качестве энергетического материала?
За счет каких биохимических процессов мышцы получают энергию в начале бега на сверхдлинные дистанции? Чем это обусловлено?
Задача № 2.108
При каких физических нагрузках - кратковременных максимальной интенсивности или длительных средней интенсивности - может развиваться гипогликемия? Обсудите механизм её развития.
Для обоснования ответа вспомните:
Как поддерживается содержание глюкозы в миоцитах в условиях кратковременной нагрузки максимальной интенсивности?
Какой биохимический процесс является основным источником АТФ в миоцитах в условиях кратковременной нагрузки максимальной интенсивности?
Как обеспечиваются мышцы глюкозой в условиях длительной нагрузки средней интенсивности?
Как регулируется обеспечение мышцы глюкозой в условиях длительной нагрузки средней интенсивности?