Модуль 4. Обмен белков и аминокислот

Задача 1

Здоровых крыс длительное время содержали на искусственной белковой диете, исключающей ТРИПТОФАН. Изменится ли азотистый баланс у этих животных? Если изменится то КАК и ПОЧЕМУ? Дайте характеристику азотистого баланса.

Задача 2

Здоровых крыс длительное время содержали на искусственной белковой диете, исключающей АЛАНИН и АСПАРТАТ. Изменится ли азотистый баланс у этих животных? Если изменится, то КАК и ПОЧЕМУ? Дайте характеристику азотистого баланса.

Задача 3

После введения мышам аминокислоты серина, содержащей меченый атом (N¹⁵) в α-положении, обнаружили, что метка быстро появляется в α-аминогруппе других аминокислот печени. Объясните, почему это происходит, аргументируя ответ соответствующей схемой.

Задача 4

В африканских странах дети получают пищу преимущественно растительного происхождения, связанную с определенной культурой (монодиета). При этом часто наблюдается малокровие, мышечные дистрофии, отставание в росте и развитии, светлый цвет кожи. Объясните появление этих симптомов.

Задача 5

У детей часто вирус гриппа нарушает синтез фермента карбомоилфосфатсинтетазы. При этом возникает рвота, головокружение, судороги, возможна потеря сознания. Укажите причину наблюдаемых симптомов. Для этого:

1. Напишите схему орнитинового цикла.

2. Укажите, концентрация какого вещества повышается в крови больного.

3. Объясните механизм его токсического действия на нервную систему.

4. Объясните, какую диету можно рекомендовать при данном нарушении.

Задача 6

У больного с характерными признаками токсического отравления центральной нервной системы (рвота, головокружение, недомогание, потеря сознания) выявлено в моче до 3 г в сутки аргининосукцината (в норме он отсутствует). Укажите возможную причину этого заболевания. Для этого:

1. Напишите схему орнитинового цикла.

2. На схеме укажите место ферментного блока.

3. Перечислите вещества, содержание которых повышено в крови у данного больного.

Задача 7

У больного развился острый панкреатит, при этом стенки протока поджелудочной железы воспалились и отекли, просвет протока уменьшился, наблюдаются застойные явления. Таким больным необходима срочная медицинская помощь. Объясните, чем опасно затруднение оттока сока поджелудочной железы. Для этого:

1. Назовите ферменты, которые синтезируются в поджелудочной железе;

2. Укажите пути их активации, назовите активаторы проферментов;

3. Объясните, к каким последствиям приведет их активация в ткани поджелудочной железы.

Задача 8

В желудочном соке больного обнаружен высокий уровень лактата. Укажите, какие заболевания возможны в этом случае. Для ответа:

1. Назовите процесс, продуктом которого является лактат.

2. Перечислите компоненты и рН желудочного сока в норме;

3. Перечислите функции соляной кислоты желудочного сока;

4. Предположите, какие компоненты желудочного сока нужно определить дополнительно, чтобы уточнить диагноз.

Задача 9

У ребенка с характерными признаками отравления центральной нервной системой (повторяющаяся рвота, потеря сознания) в крови обнаружена высокая концентрация цитруллина. Каковы причины данных симптомов?

1. Ответ проиллюстрируйте схемой нарушенного процесса, указав место ферментного блока.

2. Объясните механизмы развития перечисленных симптомов. Почему состояние больного улучшается при назначении малобелковой диеты?

Задача 10

При биохимическом исследовании крови и мочи больного обнаружили, что содержание мочевины в моче составляет 15 г в сутки (в норме 30 г в сутки), в крови больного мочевины 2,0 мМоль/л (в норме 3,3-6,6 мМоль/л). Объясните причину указанной патологии. Ответ проиллюстрируйте схемой метаболического пути, который нарушен в данном случае.

Задача 11

При тяжелых вирусных гепатитах у больных может развиться печеночная кома, обусловленная, в частности, токсическим действием аммиака на клетки мозга. Какова причина столь значительного накопления аммиака в крови? Для обоснования ответа вспомните, что происходит с аммиаком в печени здорового человека? Напишите схему этого процесса. Объясните механизм токсического действия аммиака на нервную систему.

Задача 12

После введения голодающим крысам глутамата концентрация глюкозы в крови животных увеличилась. Как можно объяснить это? Ответ поясните. Для этого:

1. Напишите схему использования безазотистых остатков аминокислот при снижении уровня глюкозы в крови.

2. Проследите схематично судьбу азотистого остатка глутаминовой кислоты.

Задача 13

На изолированных гепатоцитах исследовали синтез глюкозы из аминокислот. Для этого к культуре клеток добавляли различные аминокислоты и регистрировали скорость образования глюкозы. В контрольном опыте (без добавления аминокислот) скорость глюконеогенеза составляла 0,15 мкМоль глюкозы в минуту. При введении в инкубационную среду аланина, пролина и глутаминовой кислоты скорость увеличивалась до 0,17-0,18 мкМоль/мин, а при добавлении лизина или лейцина не изменялась. Объясните полученные результаты. Для этого:

1. Напишите схему соответствующего процесса, используя в качестве субстрата аланин;

2. Назовите, к какой группе относятся все перечисленные аминокислоты.

Задача 14

У новорожденного ребенка наблюдается потемнение мочи при контакте с воздухом. Вспомнив энзимопатии обмена аминокислот, объясните, накоплением какого продукта обусловлен этот симптом. Обмен какой аминокислоты нарушен при данном заболевании? Назовите это заболевание, напишите схему соответствующего процесса.

Задача 15

У пациента отсутствуют механизмы защиты от ультрафиолетовых лучей, он быстро получает солнечные ожоги, загар - не появляется. Укажите причины появления данных признаков (симптомов). Для этого:

1. Назовите синтез какого вещества нарушен в организме этих людей?

2. Напишите схему его образования.

3. Назовите фермент, дефект которого вызывает перечисленные симптомы.

Задача 16

При дефиците витамина В₆ у грудных детей, находившихся на искусственном вскармливании, описаны поражения нервной системы. Объясните биохимические механизмы развития патологии, вспомнив роль этого витамина в обмене нейромедиаторов и аминокислот. Для этого:

1. Перечислите основные предшественники медиаторов и сами медиаторы, метаболизм которых связан с витамином В_6,

2. Приведите примеры реакций образования некоторых биогенных аминов,

3. Укажите, как происходит их инактивация, написав соответствующие реакции.

Задача 17

Витамин В₆ часто назначают при состояниях, связанных с недостаточностью катехоламинов. Объясните, на чем основано действие пиридоксина. Для этого:

1. Напишите схему синтеза катехоламинов,

2. Укажите на схеме реакцию, для которой необходим витамин В_6.

Задача 18

В очаге воспаления повышается содержания гистамина. Зная систему гормональной регуляции гистамина, объясните значение этого явления. Напишите реакции образования гистамина, укажите ферменты и их коферменты. Назовите ферменты, участвующие в инактивации биогенных аминов.

Задача 19

У больного в ответ на введение белковых препаратов развилась аллергическая реакция.

1. Назовите вещество с образованием которого связано развитие аллергической реакции.

2. Напишите реакцию его образования.

3. Назовите класс и подкласс фермента, который ведет данную реакцию.

4. Назовите кофермент этого фермента.

5. Каково биологическое действие названного вещества.

Задача 20

Пациенту с болезнью Паркинсона назначили препарат ипранизид (ингибитор моноаминоксидазы). Укажите возможные причины заболевания и механизм действия этого лекарственного препарата. Напишите реакции, связанные с образованием биологически активного соединения, нейтрализуемого моноаминооксидазой.

Задача 21

У пациента с жалобами на боли в печени определяли активность аланинаминотрансферазы в (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ) в крови. Активность какого фермента увеличится в большей степени при нарушении функции печени и почему? Напишите уравнения химических реакций, катализируемых данными ферментами.

Задача 22

Больного беспокоят боли в области желудка после приема пищи, отрыжка с неприятным запахом тухлых яиц.

1. Чем вызваны такие нарушения?

2. Какие процессы могут быть причиной появления такого запаха?

3. Какие обследования требуются провести больному?

4. Что следует рекомендовать больному для процесса нормализации пищеварения?

Задача 23

Объясните, почему у больного с тяжелой формой вирусного гепатита (поражение до 80% клеток паренхимы печени) концентрация мочевины в сыворотке крови составила 1,4 мМоль/л (в норме 3,3 – 6,6 мМоль/л), в моче - 16 г/сут. (в норме 30-35 г/сут). Для ответа:

1. Назовите, в составе какого соединения выводится из организма 90% азота, укажите место его синтеза;

2. Напишите схему процесса, конечным продуктом которого является это соединение;

3. Назовите вещества, концентрация которых может увеличиться в крови таких больных;

4. Объясните, нужно ли ограничивать потребление белков пищи при этом заболевании.

Задача 24

Больной в возрасте 22 лет с аргининосукцинатурией вводили кетоаналоги лейцина и изолейцина на фоне малобелковой диеты в течение 2 недель, что вызвало снижение концентрации аммиака в плазме с 90 до 40 мкг/дл, а выведение аргининосукцината снизилось с 2 до 0,8 г в сутки. Объясните механизм лечебного действия кетоаналогов, написав соответствующие реакции и схемы.

Задача 25

Объясните, каковы причины повторяющейся рвоты, судорожных припадков с потерей сознания у 4-месячного ребенка, если в его крови обнаружена высокая концентрация цитруллина. Для этого:

1. Напишите схему нарушенного процесса, на схеме покажите место ферментного блока;

2. Напишите реакцию, которая блокирована при данной патологии;

3. Объясните механизмы развития перечисленных симптомов; укажите, как изменится суточное выделение мочевины при этой патологии;

4. Предположите, как повлияет на состояние больного малобелковая диета.

Задача 27

У пациента, госпитализированного после дорожно-транспортного происшествия с многочисленными ушибами мягких тканей, в плазме крови обнаружено повышение концентрации мочевины, креатина и снижение креатинина. В моче был обнаружен креатин.

В чем причина повышения концентрации мочевины? Что такое креатин и креатинин? Какова биологическая роль креатина? Почему в плазме крови повышается концентрация креатина? Активность каких ферментов повышается в описанном случае?

Задача 29

Для лечения депрессий легкой и средней тяжести, сопровождающихся тревожными состояниями, для улучшения настроения и повышения психической и физической активности используют препараты Деприм, Негрустин, содержащие сухой экстракт зверобоя продырявленного (Hypericum perforatum). Установлено, что основные действующие вещества препаратов - биофлавоноиды - повышают количество серотонина в клетках мозга, ингибируя МАО. Объясните механизм терапевтического действия лекарственных препаратов. Для этого:

1. Укажите место синтеза и функции серотонина в организме;

2. Напишите схему синтеза и инактивации серотонина, назовите ферменты и коферменты;

3. Назовите вещества, содержание которых может повышаться в нервной системе при приеме ингибитора МАО; назовите аминокислоты - их предшественники.

Задача 30

У ребенка 1,5 месяца содержание фенилаланина в крови составляет 34 мг/дл (норма 1,4-1,9 мг/дл), содержание фенилпирувата в моче - 150 мг/сут (норма 8-10 мг/сут). Предположите, какой патологии соответствуют результаты анализа крови и мочи. Для ответа:

1. Назовите причину данного заболевания;

2. Напишите реакцию, которая блокирована при данном заболевании;

3. Напишите схему альтернативного пути метаболизма субстрата.

Задача 31

Пожилой пациент страдает болезнью, ранее известной как «дрожательный паралич». Основными ее симптомами являются ригидность мышц, скованность движения, непроизвольное дрожание рук и головы. Предположите, каким заболеванием страдает данный пациент. Для ответа:

1. Назовите причину заболевания;

2. Напишите реакции, скорость которых снижена в этом случае;

3. Перечислите подходы к лечению этой патологии в медицинской практике.

Задача 32

У новорожденного ребенка в роддоме обнаружили на мокрых пеленках темные пятна. При обследовании в моче обнаружено большое количество гомогентизиновой кислоты. Объясните возможную причину наблюдаемого нарушения. Для ответа:

1. Назовите соединения, накапливающиеся в моче больного, укажите, при каком заболевании наблюдается такой симптом;

2. Напишите схему метаболического пути, в котором это соединение является промежуточным метаболитом; укажите ферменты и кофакторы;

3. Назовите фермент, отсутствие которого является причиной заболевания.

Задача 33

У пациента установлено отсутствие соляной кислоты в желудочном соке. Как это отразится на пищеварении? Для обоснования ответа назовите:

1. Роль соляной кислоты для переваривания белков;

2. Происхождение соляной кислоты в желудочном соке.

Задача 34

Пациентам, страдающим заболеваниями сердечно-сосудистой системы для лечения и профилактики поражения миокарда, назначают препарат «Неотон», аналогичный эндогенному креатинфосфату. Какова биологическая роль креатинфосфата? В каких органах он синтезируется? Напишите реакции его образования. Какой фермент участвует в использовании креатинфосфата? Диагностическое значение определения данного фермента в крови? Как называется конечный продукт обмена креатинфосфата.

Задача 35

Известно, что при цинге в моче больных могут появляться пара-гидроксифенилпируват и гомогентизиновая кислота. Почему в моче больных цингой появляются указанные метаболиты? Напишите схему реакций обмена фенилаланина, укажите реакции, которые нуждаются в витамине С.

Задача 36

Объясните, почему при гиперхлоргидрии (повышение общей соляной кислоты в желудочном соке) наблюдается защелачивание мочи?

Задача 37

Возможно ли для компенсации дефицита соляной кислоты в желудочном соке использовать другие кислоты, например, уксусную, лимонную, масляную и т. д.? Обоснуйте свой ответ.

Задача 38

При различных видах ишемической болезни сердца (стенокардия, острая левожелудочковая недостаточность), при проведении диагностических и хирургических манипуляций, связанных с необходимостью в контролируемой артериальной гипотонии, применяют нитроглицерин. На чём основан его лечебный эффект?