Модуль 3. Гормоны

Задача 13

Если фракцию мембран, осажденных при центрифугировании гомогената печени отделяли и обрабатывали адреналином, то наблюдалось образование нового вещества. Это вещество было выделено и очищено. В отличие от адреналина при добавлении к надосадочной жидкости гомогената оно активировало гликогенфосфорилазу. Объясните полученные данные.

ОТВЕТ: при обработке мембран адреналином адреналин взаимодействует с мембранным рецептором, через G-белок активирует аденилатциклазу, которая образует цАМФ. цАМФ не может ни на что действовать, т.к. в осадке нет протеинкиназы. При выделении цАМФ и помещении его в надосадочную жидкость (цитоплазму) происходит активация цАМФ протеинкиназы, которая активирует гликогенфосфорилазу.

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.

ОТВЕТ: азотистый баланс – разница между количеством поступающего с пищей и выделяемого азота. Триптофан – незаменимая а/к, поэтому при ее отсутствии в пище единственным ее источником становятся белки тканей. Повышается распад белков тканей, и продуктов их обмена выводится больше. Отрицательный азотистый баланс: выведение преобладает над поступлением.

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.

ОТВЕТ: заболевание – квашиоркор, вызывается недостатком лизина (белковая неполноценность растительной диеты). Недостаток белка вызывает соответствующие симптомы (не синтезируется мышечная ткань, не синтезируется гем, нарушается функционирование фермента тирозиназы в пигментоцитах).

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.

ОТВЕТ: Орнитиновый цикл: аммиак + СО2 – карбамоил фосфат (карбамоилфосфат синтетаза 1), карбамоил фосфат + орнитин – цитруллин (орнитин-карбамоил трансфераза), цитруллин + аспартат – аргининосукцинат (аргининосукцинат синтетаза), аргининосукцинат – аргинин + фумарат (аргининосукцинатлиаза), аргинин – орнитин + мочевина (аргиназа).

У больного накопление аргининосукцината, аргининосукцинатурия – дефект фермента аргининосукцинатлиазы. В крови накапливается аргининосукцинат и аммиак, в моче – аргининосукцинат, глутамин, аланин, лизин. (Глутамин – временное обезвреживание аммиака, аланин – выведение аммиака из мышц в печень за счёт глюкозо-аланинового цикла, лизин – источник дополнительной NH2-группы.)

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.

ОТВЕТ: так как содержание мочевины снижено не только в моче, но и в крови, можно говорить о том, что проблема не в выведении мочевины почками, а в недостаточном ее синтезе. Это связано либо с дефицитом белка в пище, либо с нарушениями орнитинового цикла (гипераммониемии 1 и 2 типов, цитруллинемия, аргининосукцинатурия, гипераргининемия).

Задача 13

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.

ОТВЕТ: Нарушен синтез меланина – пигмента, поглощающего УФ-лучи (защита кожи от радиационного повреждения), антиоксиданта. Он образуется из тирозина: тирозин – ДОФА – ДОФА-хинон - … - эумеланины и феомеланины. Превращение тирозина в ДОФА катализирует медь-зависимая тирозиназа. При ее дефекте возникает альбинизм.

Задача 15

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.

ОТВЕТ: тирозин – ДОФА – дофамин – норадреналин – адреналин. Синтез дофамина из ДОФА катализирует фермент ДОФА-декарбоксилаза. Кофермент декарбоксилаз – витамин В6 (пиридоксальфосфат).

Задача 17

У пациента с жалобами на боли в печени определяли активность аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ) в крови. Активность какого фермента увеличится в большей степени при нарушении функции печени и почему?

ОТВЕТ: если у него гепатит, то увеличится активность АЛТ, так как это индикаторный фермент печени (соответственно коэффициент де Ритиса уменьшится (АСТ/АЛТ)). Но если у него цирроз, сопровождающийся некрозом клеток, то в кровь будет выделяться также митохондриальная форма АСТ гепатоцитов, поэтому повышены будут оба фермента. (При инфаркте миокарда наоборот преобладает АСТ.)

Задача 18

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?

ОТВЕТ: запах яиц связан с выделением сероводорода. Он синтезируется из серосодержащих белков в результате их гниения в кишечнике. Причиной избытка сероводорода может быть избыточная переработка белков бактериями или нарушение инактивации биогенных аминов. Больному нужно обследоваться на заболевания ЖКТ: сальмонеллёз, гастрит, лямблиоз, а также уменьшить потребление серосодержащих белков.

Модуль 5. ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ. МАТРИЧНЫЕ БИОСИНТЕЗЫ

Задача 1

Пациент жалуется на повторяющиеся приступы острого воспаления суставов (чаще всего мелких). Под кожей у больного выявлены образования в виде подагрических узлов и образование камней в мочевыводящей системе.

1. Укажите возможную причину вызываемых симптомов, название болезни.

2. Какие биохимические показатели нужно определить для уточнения дигноза?

3. Назовите причины данного заболевания и пути его коррекции.

ОТВЕТ: вследствие гиперурикемии (повышения содержания мочевой кислоты в крови) развивается подагра.

Причина воспаления мелких суставов: в них откладываются кристаллы мочевой кислоты, лейкоциты фагоцитируют кристаллы, их лизосомы от этого разрушаются, клетки гибнут, и продукты их метаболизма вызывают воспаление суставов.

Аналогичным образом кристаллы откладываются в подкожной клетчатке (подагрические узлы, то есть тофусы), в почках (образование камней – нефропатия).

Доп. диагностика: концентрацию мочевой кислоты в плазме крови, общий анализ крови (повышенное содержание нейтрофилов).

Подагра связана с дефектом фермента ФРПФ-синтетазы или гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы, в обоих случаях не функционирует путь реутилизации пуринов («путь спасения»), копится избыток мочевой кислоты.

Лечение: вегетарианская диета с минимумом пуринов в пище, аллопуринол (конкурентный ингибитор ксантиноксидазы).

Задача 6

В эксперименте была проведена модификация гистонов путем ферментативного присоединения фосфатных групп. При фосфорилировании гистонов наблюдали увеличение скорости ДНК-зависимого синтеза РНК. Объясните причины данного повышения скорости процесса.

ОТВЕТ: гистоны положительно заряжены, они связаны с отрицательно заряженными радикалами ДНК и обеспечивают укладку ДНК в третичную структуру. При фосфорилировании гистонов изменяется их конформация, их связь с ДНК ослабляется, ДНК частично освобождаются, что облегчает их транскрипцию.