1.Оптимальные условия действия амилазы – фермента, расщепляющего крахмал: рН 6.8, 37°С. Как изменится активность фермента, если рН инкубационной среды составит 5.0? Как изменится активность фермента, если температура инкубационной среды составит 30°С ?Ответ поясните.С чем связано изменение активности ферментов при сдвигах рН и температуры? К какому классу и подклассу ферментов относится амилаза?

Ответ: Амилаза – фермент класса гидролаз, подкласс гликозидаза.

При pH инкубационной среды = 5.0, активность амилазы снизится. При температуре инкубационной среды = 30, активность амилазы снизится. Это произойдет потому, что наибольшую активность ферменты проявляют в строго определенных для каждого фермента pH и температуре (оптимумы).При изменении этих условий активность ферментов снижается, либо прекращается вовсе.Изменение активности ферментов при сдвигах температуры связано с денатураций белка (ферменты – белки), а при сдвигах pH – с воздействием и степенью ионизации кислотных и щелочных групп. При резких сдвигах от оптимума pH среды ферменты подвергаются конформационным изменениям, приводящим к потере активности вследствие денатурации или изменения заряда молекулы.

2.При употреблении большого количества сырого яичного белка может развиться гиповитаминоз биотина (витамина Н) – болезнь Свифта, сопровождающаяся специфическим дерматитом. В основе гиповитаминоза лежит образование в ЖКТ нерастворимого комплекса яичного белка авидина с биотином. Почему вареные яйца такого эффекта не вызывают? В состав какого кофермента входит витамин Н? В реакциях какого типа участвует этот кофермент?

Ответ: При варке яичный белок подвергается действию высокой температуры и денатурируется, поэтому он не может образовывать нерастворимый комплекс с биотином.

Витамин Н входит в состав кофермента биоцитина. Биоцитин – кофермент лигаз, участвует в реакциях соединения 2 субстратов ковалентной связью (синтез).

3. Константа Михаэлиса липазы сердца на порядок меньше данного показателя в жировой ткани. В какой ткани будет преобладать гидролиз жиров в постабсорбтивный период (более 4 часов после приема пищи), когда их концентрации в крови невысокая? Ответ поясните. К какому классу и подклассу относится фермент липаза?

Ответ: Липаза – гидролаза, гидролаза эфирных связей.

Константа Михаэлиса липазы сердца на порядок меньше , чем липазы жировой ткани, это значит, что липаза сердца имеет большее сродство к субстрату (жиру), т.е. она будет расщеплять жиры даже при их невысоко концентрации в крови. Поэтому в постабсорбтивный период, когда содержание жиров в крови невысокое, будет преобладать их гидролиз в сердечной мышще.

4. Константа Михаэлисагексокиназы мозга значительно меньше данного показателя в гепатоцитах. В каком органе будет преобладать реакция, катализируемая данным ферментов в постабсорбтивный период (более 4 часов после приема пищи), когда концентрации глюкозы в крови невысокая? Ответ поясните. К какому классу и подклассу относится гексокиназа? Чем отличаются изоформыгексокиназы?

Ответ: Гексокиназа – трансфераза, фосфотрансфераза. У человека существует 4 изоформы гексокиназы, они синтезируются в разных органах и у них разные константы Михаэлиса.

Т.к. константа Михаэлиса гексокиназы мозга меньше, чем Км гепатоцитов (т.е. сродство гексокиназы мозга к глюкозе выше, чем у гексокиазы гепатоцитов), то в постабсорбтивный период (когда содержание глюкозы в крови невысокое) будет преобладать реакция, катализируемая гексокиназой мозга.

5.Метанол в чистом виде нетоксичен для организма, однако приём его внутрь может привести к смерти. Объясните причину. Один из методов лечения при отравлении метанолом состоит в том, что больному назначают этанол. Объясните, почему такое лечение оказывается эффективным? Назовите фермент, который катализирует метаболизм этих спиртов. К какому классу и подклассу ферментов он относится? Объясните понятие субстратной специфичности фермента. Какой показатель характеризует специфичность субстрата и фермента?

Ответ: При принятии внутрь метанол ( в чистом виде нетоксичен для организма) ферментом алкогольдегидрогеназой превращается в формальдегид – ядовитое для человека соединение.

Один из методов лечения – дать человеку выпить этанол. АДГ, расщепляющая спирты в организме, имеет бОльшее сродство к этанолу, чем к метанолу, поэтому при поступлении в кровь этанола АДГ начнет расщеплять его, а метанол выведется из организма в чистом виде.

Алкогольдегидрогеназа – оксидоредуктаза, анаэробная дегидрогеназа.

Субстратная специфичность – способность фермента взаимодействовать с одним или несколькими субстратами со сходным строением и типом связей.

Специфичность субстрата и фермента характеризует константа Михаэлиса.

6.При исследовании желудочного сока методом гель-фильтрации выделили неактивную форму пепсина с молекулярной массой 42 кДа. После добавления к ферменту соляной кислоты молекулярная масса уменьшилась до 35 кДа и фермент стал активным. Объясните полученные данные. Какой вид регуляции активности характерен для данного фермента? Каков биологический смысл образования неактивной формы данного фермента? К какому классу и подклассу ферментов относится пепсин?

Ответ: Пепсин – гидролаза, пептидаза.

При добавлении НСl к неактивной форме пепсина(профермент) от профермента отщепляется специфический ингибитор и профермент переходит в активную форму – активный пепсин. Этот способ регуляции – частичный протеолиз, в результате изменяется конформационная структура фермента.

7. Липаза в жировой ткани может находиться в 2-х формах с различной активностью: в виде простого белка и фосфопротеина. Объясните, каким путем происходит переход одной формы в другую и почему этот переход сопровождается изменением активности фермента. Какой тип реакций катализирует липаза? Назовите подкласс данного фермента.

Ответ: Липаза – гидролаза, гидролаза эфирных связей. Липаза катализирует гидролиз эфирных связей в молекулах жиров.

Переход липазы из неактивной формы (простой белок) в активную (фосфопротеин) происходит путем фосфорилирования. К молекуле фермента присоединяется фосфатная группа, меняется конформационная структура белка, открывается или формируется активный центр, в результате чего фермент становится активным.

8. Кофеин является конкурентным ингибитором фосфодиэстеразы – фермента распада цАМФ. Как повлияет прием кофеина на активность протеинкиназы А? Какую реакцию катализирует протеинкиназа А? Какое значение имеет эта реакция?

Ответ: Прием кофеина повысит активность протенинкиназы А.

Фосфодиэстераза расщепляет цАМФ, а кофеин ингибирует этот процесс. Нерасщепленный цАМФ - активатор протеинкиназы А – и обеспечивает ее повышенную активность.

Протеинкиназа А осуществляет активацию и инактивацию ферментов путем фофорилирования.

9. Аспартаткарбамоилтрансфераза (12 протомеров) после выдерживания в течение 4 мин при 60°С теряет чувствительность к аллостерическому ингибитору ЦТФ при сохранении ферментативной активности. При этом происходит диссоциация фермента на отдельныепротомеры. Какие особенности строения и функционирования аллостерических ферментов подтверждают представленные данные?

Ответ: Аллостерические белки имеют особое строение: они состоят из нескольких протомеров, в которых имеется не только активный центр фермента, но и регуляторный (аллостерический). поэтому при воздействии аллостерического ингибитора взаимодействует только аллостерический центр, при сохранении функций активного центра.

10. Установлено, что ацетилсалициловая кислота (противовоспалительное средство) является ингибитором циклооксигеназы – фермента, участвующего в синтезе эйкозаноидов – биологически активных веществ, регуляторов развития воспалительного ответа. Объясните механизм ингибирования фермента под влиянием препарата, если известно, что в результате ингибирования образуется салициловая кислота, а образование эйкозаноидов восстанавливается только после синтеза новых молекул фермента.

Ответ: Ацетилсацициловая кислота присоединяет ацетильную группу к остатку серина в составе активного центра фермента, тем самым изменяя его структуру и подавляет его действие. Таким образом, эта реакция необратима, и восстановление функций фермента возможно только путем синтеза новых молекул циклооксигеназы.

11. Для лечения миастении (мышечной слабости), которая сопровождается нарушением нейро-мышечной регуляции с участием ацетилхолина, используют лекарственный препарат прозерин. На чем основано применение данного препарата? Охарактеризуйте конкурентное ингибирование активности ферментов.

Ответ: Прозерин представляет собой лекарственный препарат из группы антихолинэстеразных средств. Механизм действия препарата заключается в связывании с анионным и эстеразным центрами молекулы ацетилхолинэстеразы, что обратимо экранирует их от ацетилхолина, в результате чего останавливается его энзиматический гидролиз, ацетилхолин накапливается и усиливается холинергическая передача.

К конкурентному ингибированию относят обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся с активным центром фермента и препятствующим образованию фермент-субстратного комплекса. Такой тип ингибирования наблюдают, когда ингибитор - структурный аналог субстрата, в результате возникает конкуренция молекул субстрата и ингибитора за место в активном центре фермента. В этом случае с ферментом взаимодействует либо субстрат, либо ингибитор, образуя комплексы фермент-субстрат (ES) или фермент-ингибитор (EI). При формировании комплекса фермента и ингибитора (EI) продукт реакции не образуется.

12. Сукцинилхолин – аналог ацетилхолина – используют в хирургии как миорелаксант. Почему его применение не рекомендуют больным со сниженной белоксинтезирующей функцией печени? Расскажите о процессе инактивации анестезирующего препарата и о ферменте, который этот процесс катализирует

Ответ: инактивация сукцинилхолина в организме осуществляется путем гидролиза под действием фермента псевдохолинэстераза. Этот фермент вырабатывается в печени и как и все остальные имеет белковую природу. Поэтому при нарушении белоксинтезирующей функции печени будет нарушено выведение миорелаксанта из организма.

13. При добавлении к суспензии митохондрий малоновой кислоты – структурного аналога сукцината – происходило резкое снижение поглощения клетками кислорода. Добавление цитрата не влияло на потребление кислорода, в то время как добавление фумаратаоказывало стимулирующий эффект. Объясните результаты эксперимента. В каком процессе, происходящем в митохондриях, участвуют сукцинат и фумарат? Какова роль этого процесса?

Ответ: Сукцинат и фумарат участвуют в цикле Кребса. Малоновая кислота – структурный аналог сукцината, ингибитор сукцинатдегидрогеназы. При добавлении малоновой кислоты реакция дегидрирования сукцината не происходит, продукт реакции (фумарат) не образуется, поэтому нарушается цикл Кребса, не образуются восстановительные эвиваленты, не идет процесс тканевого дыхания - клетки не поглощают кислород.Добавление цитрата не влияло на цК, т.к. цитрат используется в реакции, предшествующей дегидрированию сукцината.При добавлении фумарата цикл Кребса восстанавливался и поглощение клетками кислорода продолжалось. ЦК – конечный путь метаболизма, источник восстановительных эквивалентов для ЦПЭ и синтеза АТФ (получение энергии).

14.В злокачественных опухолях преобладает анаэробный тип метаболизма углеводов и накапливается молочная кислота. Известно, что взаимопревращения пирувата и лактата, которые катализирует лактатдегидрогеназа (ЛДГ), быстро протекают в миокарде. Следовательно, изоферментный состав ЛДГ опухолевых клеток и кардиомиоцитов будет близким. Какие изоферменты лактатдегидрогеназы преобладают в опухолевых клетках? Как это можно использовать в диагностике? Охарактеризуйте положение ЛДГ в классификаторе ферментов.

Ответ: В опухолевых клетках будут преобладать такие же изоформы ЛДГ, как и в кардиомиоцитах - ЛДГ1 и 2, а также ЛДГ3. Анализ изоферментного состава ЛДГ используется при разных патологиях (сердца, печени, мышщ, опухолей), т.к. в разных органах содержатся разные изоформы ЛДГ. ЛДГ – оксидоредуктаза.

15. Применение трипсина при местном воздействии основано на способности расщеплять некротизированные ткани и фибринозные образования, разжижать вязкие секреты, экссудаты, сгустки крови. По отношению к здоровым тканям фермент неактивен и безопасен. Объясните почему. К какому классу и подклассу ферментов относится трипсин? Почему данный фермент используют для обработки и лечения гнойно-некротических ран?

Ответ: Трипсин относится классу гидролаз, подклассу пептидаз. Данный фермент катализирует гидролиз пептидных связей, т.к. некротические ткани имеют белковую структуру, то трипсин будет способствовать их расщеплению.Но он не влияет на здоровые ткани, поскольку для медицинского использования используется иммобилизованная форма данного фермента.

16. Известно, что в результате работы микросомальной системы гидроксилирования (МСГ) некоторые потенциально токсичные для организма ксенобиотики становятся гидрофильными. Объясните, почему гидроксилирование приводит к уменьшению токсичности липофильныхксенобиотиков. К какому классу относятся ферменты МСГ? Каков принцип работы электронотранспортной системы МСГ?

Ответ: Микросомальная система гладкого эндоплазматического ретикулума выделяет монооксигеназные ферменты. Из их числа в механизмах метаболизма ксенобиотиков преимущественно участвуют 1 оксидазы со смешанными функциями и 2 ферменты, обеспечивающие процессы конъюгации.

Оксидазы катализируют реакции С-гидроксилирования ксенобиотиков . В результате ксенобиотики приобретают реактивные группы ОН, COOH, которые обеспечивают вступление в реакции конъюгации с образованием малотоксичных соединений, легко выводящихся из организма с мочой, желчью и калом.

2. Класс Оксидоредуктазы

3.А. Связывание в активном центре цитохрома Р450 и вещества RH(ксенобиотика), активирует восстановление железа в геме - присоединяется первый электрон.

Б. Изменение валентности железа увеличивается cродство комплекса к молекуле кислорода

В. Появление в центре свертывания циторома Р450 молекулы О2 ускоряет появление второго электрона и образование комплекса: Р450-Fe(II+)+O2-RH

Г. Далее железо окисляется, второй электрон присоединяется к молекуле О2. Восстановленный атом О(2-) связывает 2 протона и образует 1 молекулу воды. Второй атом кислорода идет на построение -ОН группы.

Д. Модифицированное вещество R-ОН отделяется от фермента и выводится из организма.

17.Объясните, почему при определении активности лактатдегидрогеназы материалом для исследования является сыворотка крови без признаков гемолиза, а при определении активности панкреатической липазы можно использовать гемолитическую сыворотку? Назовите положение указанных ферментов в классификаторе

Ответ: гемолиз эритроцитов в пробе крови (в связи с высоким содержанием ЛДГ в клетках крови), поэтому гемолитическая сыворотка не подойдет для определения активности ЛДГ, в связи с тем что ЛДГ может выйти из разрушенных эритроцитов и исказить результат анализа. Повышение активности липазы наблюдается при патологии поджелудочной железы, что связано с повреждением ее клеток и выходом фермента в кровь, поэтому ее активность не зависит от того используется ли кровь с признаками гемолиза или нет.

ЛДГ- Класс-оксидигоредуктазы, (подкласс-оксидазы)

Панкреатическая липаза: Класс-гидролазы

18. ДНК-аза – лизосомальный фермент, задерживающий размножение ДНК-содержащих вирусов. Установлено, что в клетки вирусы попадают путем пиноцитоза и таким образом оказываются изолированными в пиноцитозных пузырьках, которые сливаются с лизосомами. Почему ДНК-аза даже в очень больших количествах не повреждает молекулы ДНК клетки? К какому классу ферментов относится ДНК-аза?

Ответ: ДНК-аза не повреждает собственную ДНК клеток, поскольку этот фермент захватывается клеточными  мембранами и внутри клеток изолирован от ядерных структур в эндосомах. .

Класс: гидролазы

19. Объясните, почему при повышении проницаемости мембран гепатоцитов в плазме крови в большей степени возрастает активность аланинаминотрансферазы (АЛТ), несмотря на то, что суммарная активность аспартатаминотрансферазы в клетках печени выше по сравнению с активностью АЛТ. Какой тип реакции катализируют данные ферменты и как их используют в диагностике заболеваний?

Ответ: При остром гепатите наступает цитолиз гепатоцитов и снижение белоксинтезирующей функции печени. АЛТ является внутриклеточным ферментом и содержатся в гепатоцитах, соответственно, будут выходить в кровяное русло при цитолизе. 

Тип р-ции: перенос функциональных групп с одного субстрата на другой

Ананинаминотрансфераза (АЛТ или АлАТ) и аспартатаминотрансфераза (АСТ или АсАТ) объединяют в одну группу ферментов — аминотрансферазы.

Ферменты имеют избирательную тканевую специализацию, поэтому анализ крови на АЛТ свидетельствует о состоянии печени, анализ крови на АСТ — показатель состояния сердечной мышцы — миокарда. Повышенное содержание этих ферментов в плазме крови сигнализирует о повреждениях в тканях печени или миокарда. Гибель и разрушение клеток в этих органах, сопровождается выходом ферментов в кровь.

В диагностике также часто применяют коэффициент Ритиса – отношение АсАТ/АлАТ, определенных в одном анализе крови. Нормальное значение этого коэффициента — 1,3. Инфекционный гепатит вызывает его снижение. При инфаркте миокарта индекс Ритиса повышен

По результатам анализа АлАТ повышение АЛТ — признак таких серьезных заболеваний, как:

• вирусный гепатит

• токсическое поражение печени

• цирроз печени

• хронический алкоголизм

• рак печени

• токсическое действие на печень лекарств (антибиотиков и др.)

• желтуха

• сердечная недостаточность

• миокардит

• панкреатит

• инфаркт миокарда

• шок

• ожоги

• травма и некроз скелетных мышц

• обширные инфаркты

• сердечная недостаточность

• Анализ крови АСТ может показать повышение АСТ в крови, если в организме присутствует такое заболевание, как:

• инфаркт миокарда

• вирусный, токсический, алкогольный гепатит

• стенокардия

• острый панкреатит

• рак печени

• острый ревмокардит

• тяжелая физическая нагрузка

• сердечная недостаточность

• 20.Известно, что мочевина при концентрации 2 ммоль/л снижает активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) I и II на 20%, а ЛДГ IV и V полностью теряют активность. Как можно использовать данный факт для диагностики инфаркта миокарда и гепатита (заболеваний сопровождающихся цитолизом и некрозом) в лаборатории, которая имеет возможность определить только суммарную активность фермента? Какой тип реакций катализирует ЛДГ? Какой витамин необходим для «работы» фермента?

• Ответ: если небольшое уме6ньшение ЛДГ..то активность 1 и 2 уменьшилась.следовательно сердце....если сильно уменьшилась активность ЛДГ..то это пе6чень

• В реакциях гликолиза

• Для «работы» фермента необходим Витамин В 6

• 21. Белки пищи перевариваются (гидролизуются) ферментом желудочного сока пепсином. Назовите класс и подкласс ферментов, к которому относится пепсин. Назовите оптимум рН пепсина. Почему у больных с гипоацидным гастритом нарушается переваривание белков в желудке? Какие белки будут быстрее перевариваться в ЖКТ денатурированные или нативные. Почему? Известно, что пепсин синтезируется в клетках желудка в неактивной форме и становится активным только в полости органа. Опишите механизм регуляции активности данного фермента.

• Ответ: 

• Пепсин относится к классу гидролаз, подкласс- пептидазы. Оптимум рН для пепсина составляет 1,5—2. У больных нарушается переваривание белков в желудке вследствие пониженной кислотности желудочного сока (это и есть гипоацидный гастрит). Денатурированные белки быстрее перевариваются ферментами желудочно-кишечного тракта по сравнению с нативными (даже если понижена кислотность). Железами желудка пепсин вырабатывается в неактивном виде, переходит в активную форму при воздействии на него соляной кислоты. Пепсин действует только в кислой среде желудка и при попадании в щелочную среду двенадцатиперстной кишки становится неактивным. МЕХАНИЗМ: Превращение пепсиногена в пепсин происходит в результате отщепления с N-kонцевого участка пепсиногена несколько пептидов, один из которых играет роль ингибитора. Процесс активации идёт в несколько стадий и катализируется соляной кислотой желудочного сока и самим пепсином (автокатализ). Пепсин обеспечивает дезагрегацию белков, предшествующую их гидролизу и облегчающую его. Как катализатор он обладает протеазным и пептидазным действием.

• 22. Студент получил образец крови больного для определения активности сывороточной холинэстеразы (ПХЭ). Для проведения анализа он составил инкубационную смесь, которая включала субстрат фермента, сыворотку крови, буфер для поддержания рН (8,4) и индикатор феноловый красный. По истечении времени инкубации реакционная смесь приобрела желтую окраску. Почему? Какую реакцию катализирует данный фермент (назовите субстрат и продукты)? К какому классу и подклассу ферментов он относится? Активность фермента, рассчитанная студентом, оказалось равной 80 мкмоль/мл∙ч (норма 160 – 340 мкмоль/мл∙ч). Почему активность фермента студент выразил в единицах концентрации? С чем может быть связано снижение активность ПХЭ?  Ответ: холинэстераза - класс гидролаз, подкласс - гидролаза эфирных связей. Субстраты - сложные эфиры холина с уксусной, пропионовой или масляной кислотами. Продукты - холин и уксусная кислота. В результате реакции рН среды сдвигается в кислую сторону, что регистрируется с помощью индикатора (фенолового красного), поэтому и пожелтел. Понижение активности связано с аллостерическим ингибированием, т.е. образование

• большого кол-ва продуктов, что и, собственно, изменило среду. А то,что касается единиц измерения... Через них проще отслеживать активность фермента

• 23. Человек относится к гомойотермным живым организмам. В медицине в некоторых случаях для лечения используют экстремальные температуры. В частности, гипотермические условия используют при продолжительных операциях, особенно на головном мозге и сердце, гипертермические условия используют с целью коагуляции тканей. Объясните правомерность данных подходов с точки зрения биохимика-энзимолога. Какова зависимость скорости ферментативных реакций от температуры?

• Ответ: Между температурой и скоростью реакции существует прямая зависимость (чем выше температура, тем выше скорость реакции и наоборот). Клетки мозга и сердца очень чувствительны к гипоксии, а операции на соответствующих органах могут потребовать, хоть и непродолжительной, но остановки кровоснабжения той или иной части органа. Чтобы предотвратить гибель клеток от гипоксии создают гипотермические условия, с целью замедления процессов метаболизма, в т.е. ферментативных процессов ( это позволяет уменьшить потребление кислорода клетками и уменьшить образование токсинов).

• При операциях в той или иной степени нарушется целостность ткани, поэтому скорость коагуляции очень важна. Коагуляция тканей- процесс ферментативный, поэтому его скорость прямопорциональна температуре, именно для иного создаются гипертермические условия.

• (Собственно сочинение)

• 24.При исследовании скорости реакции превращения дипептида под действием пептидазы тонкого кишечника были получены следующие результаты: максимальная активность фермента составила 40 мкмоль/мин ∙ мг, Км 0.01ммоль/л. При какой концентрации субстрата скорость реакции составит 10 мкмоль/мин ∙ мг? Дайте определение максимальной скорости реакции, константе Михаэлиса и укажите зависимость между величиной Км и сродством фермента к субстрату. Изменится ли максимальная скорость реакции, если в реакционную смесь добавить конкурентный ингибитор фермента?

• Ответ:

• Константа Михаэлиса (концентрация субстрата, при которой скорость реакции равна 1/2 от максимальной).

• Характеризует сродство фермента к субстрату (чем меньше значение, тем выше сродство). Является величиной постоянной

• Максимальная скорость реакции: высокой концентрации субстрата и низком значении K_Sскорость реакции.

• U= Vm*S\S+Km

• Vm= 40 мкмоль/мин ∙ мг Km= 10 мкмоль/л U= 10 мкмоль/мин ∙ мг S-?

• 10= 40x\10+x

• X= 3,3 ?

• Нет, (ПОЧЕМУ?)

• 25. Студент изучал влияние различных концентраций АТФ и АДФ на скорость изоцитратдегидрогеназной реакции, соблюдая оптимум рН и температуры среды инкубации. Как вы думаете, какие результаты мог получить студент? Объясните механизм влияния данных нуклеотидов на активность фермента. Какой вывод об особенности строении фермента можно сделать? Охарактеризуйте положение фермента в классификаторе

• Ответ: Изоцитрат-дегидрогеназная реакция аллостерически активируется АДФ, при повышении концентрации АТФ скорость снижается.Фермент аллостерически активируется АДФ и Са++, поскольку имеет аллостерические центры связывания АДФ и Са++на каждой субъединице.

• Изоцитратдегидрогеназа, олигомерный фермент, состоит из 8 субъединиц. Присоединение изоцитрата к первой субъединице вызывает кооперативное изменение конформации других, увеличивая скорость присоединения субстрата. Фермент аллостерически активируется АДФ и Са2+, которые присоединяются к ферменту в разных аллостерических центрах. В присутствии АДФ конформация всех субъединиц меняется таким образом, что связывание изоцитрата происходит значительно быстрее. Таким образом, при концентрации изоцитрата, которая существует в митохондриальном матриксе, небольшие изменения концентрации АДФ могут вызвать значительное изменение скорости реакции. Увеличение активности изоцитратдегидрогеназы снижает концентрацию цитрата, что, в свою очередь, уменьшает ингибирование цитратсинтазы продуктом реакции. При повышении концентрации NADH активность фермента снижается.

• 26. Гиалуронидаза широко применяется в медицине вместе с препаратами для местной анестезии. Субстрат фермента гиалуроновая кислота – компонент межклеточного матрикса. Реакцию какого типа катализирует данный фермент? Какова цель использования фермента в составе анестетиков?

• Ответ: Гиалуронидаза – фермент (точнее группа ферментов), способный расщеплять гиалуроновую кислоту до олигомеров (низкомолекулярных фрагментов) (рис. 1). В организме человека идентифицировано несколько типов гиалуронидазы, как в цитоплазме клеток, так и во внеклеточном матриксе. Согласованная работа этих ферментов способствует поддержанию оптимального баланса ГК в соединительной ткани. Гиалуронидазы синтезируются не только в организме человека – это поистине универсальный фермент. Большинство функций, которые выполняют гиалуронидазы, связаны с их способностью повышать проницаемость тканей за счет снижения вязкости межклеточного матрикса. Гиалуронидаза является компонентом ядовитого секрета некоторых животных, поскольку за счет снижения вязкости межклеточного матрикса тканей и повышения проницаемости капилляров облегчается распространению токсина из места укуса. Это же эффект, «подсмотренный» в природе, активно используется в медицине, когда гиалуронидаза вводится в ткани совместно с препаратами, например, местных анестетиков, способствуя их распространению в тканях при инфильтрационной анестезии.

• + Тип I. Гиалуронидазы тестикулярного типа (гиалуронат-эндо-β-N-ацетилгексозаминидазы, КФ 3.2.1.35) Тип Ia. Собственно тестикулярная гиалуронидаза. Содержится в семенниках и в сперме млекопитающих, молоках рыб. Тип Ib. Лизосомальная гиалуронидаза. Содержится в лизосомах клеток различных тканей (печень, синовиальная ткань и др.), а также в некоторых физиологических жидкостях (сыворотка крови, синовиальная жидкость и др.) Тип Ic. Субмандибулярная гиалуронидаза. Содержится в слюне и слюнных железах млекопитающих, в пчелином и змеином ядах.

• 27. Студент получил образцы крови для определения активности кислой и щелочной фосфатазы. Для проведения анализа он составил 2 инкубационные смеси, которые включали субстраты ферментов, сыворотку крови и буфер (рН 5). Проанализируйте правильность составления инкубационной смеси для каждого фермента. Какую ошибку на ваш взгляд допустил студент? Результаты активности какого фермента окажутся неверными? Как влияет величина рН на активность ферментов? Какой тип реакции катализируют выбранные ферменты?

• Ответ: Оптимум рН кислой фосфатазы лежит в кислой среде (рН 5,0-5,5)  А для ЩФ составляет 8,6-10,1. В данной кислой смеси активность ЩФ будет понижена.  Влияние изменений рН среды на молекулу фермента заключается в воздействии на состояние и степень ионизации кислотных и основных групп. При резких сдвигах от оптимума рН среды ферменты могут подвергаться конформационным изменениям, приводящим к потере активности вследствие денатурации или изменения заряда молекулы фермента. Тип реакции - гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты. ЩФ много в печени, КФ - в предстательной железе.

• 28. Студент получил образцы крови для определения активности кислой и щелочной фосфатазы. Для проведения анализа он составил 2 инкубационные смеси, которые включали субстраты ферментов, сыворотку крови и буфер (рН 9). Проанализируйте правильность составления инкубационной смеси для каждого фермента. Какую ошибку на ваш взгляд допустил студент? Результаты активности какого фермента окажутся неверными? Как влияет величина рН на активность ферментов? Какой тип реакции катализируют выбранные ферменты?

• Ответ: Щелочная фосфатаза- фермент, относящийся к группе гидролаз и катализирует реакцию отщепления фосфорной кислоты от её органических соединений, действует в щелочной рН среде=9 Кислая фосфатаза- фермент, относящийся к группе гидролаз и катализирует реакцию гидролиза органических эфиров фосфорной кислоты, действует в кислой рН среде, от 4до 6. Студент допустил следующую ошибку: он взял рН среду, в которой активным будет только щелочная фосфатаза. Результаты активности кислой фосфатазы окажутся неверными

• 29. Препараты фестал, мезим, панкреатин и др. широко используют в заместительной энзимотерапии желудочно-кишечных заболеваний, сопровождающихся снижением активности пищеварительныого сока. Какие ферменты содержат данные препараты? К какому классу и подклассу ферментов они относятся?

• Ответ: Данные препараты являются ферментными препаратами. Они компенсируют недостаточность внешнесекреторной функции поджелудочной железы и способствуют улучшению процессов пищеварения. Входят в состав препаратов (панкреатина) – ферменты амилаза, липаза и протеаза облегчают переваривание углеводов, жиров и белков, что способствует их более полному всасыванию в верхних отделах кишечника. Ферменты относятся к классу гидролаз. Подклассы: -амилаза – гликозидазы -липазы – эстеразы Протеазы – пептидазы. Препараты поджелудочной железы стимулируют выделение собственных ферментов поджелудочной железы при их недостатке.

• 30. При недостатке витамина В6, который участвует в синтезе гема, развивается анемия. В диагностических целях в данном случае определяют аминотрансферазнуюактивность сыворотки крови. Почему? Как может измениться результат анализа у этих больных? Какую реакцию катализируют аминотрансферазы? Почему в плазме крови в норме определяется активность внутриклеточных ферментов?

• Ответ: При недостатке витамина В6 в сыворотке/плазме крови будут определять активность аланинаминотрансферазы. Вит.В6 участвует в синтезе гема. Так как гем является простетической группой гемоглобина(небелковой), а гемоглобин- это белок, то аминотрансферазы участвуют в переносе его аминогрупп, а если содержание витамина В6 будет понижено, следственно, содержание гемоглобина будет тоже понижено и будет развиваться анемия. При недостатке вит. В6 активность АлТ в сыворотке/плазме будет понижена. Данный фермент катализируюет реакцию переноса функциональных групп (в данном случае пептидных). В плазме крови в норме определяется активность внутриклеточных ферментов для того, чтобы определить в норме содержится фермент или его содержание повышено, так как внутриклеточные ферменты выполняют свою функцию внутри клеток и их содержание в плазме небольшое, но при патологических изменениях оно увеличивается.

• 31. Лаборатория может определять активность различных изоформкреатинкиназы, лактатдегидрогеназы, а также псевдохолинэстеразы,аланин (аспартат)аминотрансферазы, кислой фосфатазы, щелочной фосфатазы, гамма-глутамилтранспептидазы. Определение активности каких из перечисленных ферментов и их изоформ можно использовать для диагностики заболеваний миокарда? Ответ поясните. Какой тип реакции катализируют выбранные ферменты? Почему для решения вопроса о локализации патологического процесса необходимо определять активность отдельных изоформ, а не суммарную активность фермента?

• Ответ: ЛДГ 1 и 2 преобладают в сердце и корковом в-ве почек. Одновременное повышение КФК (МВ) может говорить о патологии миокарда. Повышение АЛТ и АСТ стоит ожидать, т.к. они тоже выделятся в кровь при повреждении миокарда. В сердце преобладает АСТ. Коэффициент Де Ритиса увеличится (>2 при норме 0.91-1.75). КФК катализирует пренос фосфатных групп, ЛДГ – расщепление лактата, АСТ и АЛТ – перенос аминогрупп аспартата и аланина соответственно (превращение а-аминокислот в кетокислоты). Потому, что разные изоформы отвечают за разные патологии различных органов (например: ЛДГ-1-признак патологии сердца, а ЛДГ-5 – печени…..).

• 32. Лаборатория располагает возможностью определения активности различных изоформкреатинкиназы, лактатдегидрогеназы, псевдохолинэстеразы, аланин (аспартат)аминотрансферазы, кислой фосфатазы, щелочной фосфатазы, гамма-глутамилтранспептидазы. Назначьте биохимическое (энзимологическое) обследование больному с подозрением на заболевания печени, сопровождающиеся цитолизом. К какому классу относятся выбранные для диагностики ферменты?

• Ответ: Повышение уровня АСТ в сыворотке, ЛДГ-1 и КФК-МВ говорит о пат.процессе в миокарде. АЛТ может измениться незначительно, т.к. в сердце преобладает АСТ. КФК катализирует пренос фосфатных групп, ЛДГ – гидролитическое расщепление лактата, АСТ и АЛТ – перенос аминогрупп аспартата и аланина соответственно. ЛДГ-5 локализуется в скелетной мускулатуре и печени. АЛТ – в печени. Аргиназа, гистидаза – также в печени. Повышение уровня в сыворотке этих ферментов говорит о патологии печени. Активность ПХЭ уменьшится – т.к. снизится белково-секреторная ф-я печени. Уровень АСТ часто повышается в 20 - 50 раз при заболеваниях печени, сопровождающихся некрозом.  ЛДГ катализирует гидролитическое расщепление лактата, аргиназа - гидролизует аргинин до орнитина и мочевины, гистидаза – гидролиз гистидина. ПХЭ – расщепляет ацетилхолин, АЛТ – перенос аминогруппы аланина.

• 33.В крови больного повышена активность аспартатаминотрансферазы и лактатдегидрогеназыI. Следует ли ожидать в данном случае изменения активности аланинаминотрансферазы и псевдохолинэстеразы? Ответ поясните. Какие реакции катализируют указанные ферменты?

• Ответ:

• Так как повышены АСТ и ЛДГ 1, то это свидетельствует о патологии сердечной мышцы (напр. Инфаркте миокарда). В основе лабораторной диагностики инфаркта миокарда лежат биохимические анализы крови. Диагностическое значение имеет анализ активности аспартатаминотрансфераза АСТ, лактатдегидрогеназы ЛДГ и ее изоферментов, креатинфосфокиназы КФК и ее изофермента MB. Инфаркт миокарда – это некроз (гибель) участка сердечной мышцы, в результате которого в кровь выделяются ферменты АЛТ и АСТ. Таким образом, при инфаркте миокарда в крови повышается как уровень АЛТ, так и АСТ, но АСТ повышена сильнее (АЛТ преобладает в печени, а АСТ — в миокарде. Так, при инфаркте миокарда, активность АСТ в крови возрастает в 8-10 раз, тогда как АЛТ только — в 1,5-2 раза). При инфаркте миокарда резкое снижение активности холинэстеразы отмечают к концу первых суток заболевания, что обусловлено шоком, приводящим к тяжёлому повреждению печени.  Катализируют реакции трансаминирования: АЛАНИНАМИНОТРАНСФЕРАЗА- катализирует перенос аминогруппы от Ĺаланина к α –кетоглутаровой кислоте (с образованием пировиноградной кислоты и глутаминовой кислоты).  АСПАРТАТАМИНОТРАСФЕРАЗА- катализирует перенос аминогруппы от аспарагиновой кислоты к α – кетоглутаровой кислоте (L-Аспартат + α-кетоглютарат АСТ Оксалоацетат + Глютамат)  Окислительно-восстановительная реакция: ЛДГ 1 катализирует обратимую реакцию восстановления пировиноградной кислоты в молочную кислоту при участии НАД-Н2 Гидролиз: псевдохолинэстераза — катализирует гидролиз ацетилхолина и бутирилхолина

• 34.В крови больного резко повышена активность лактатдегидрогеназыI и II, а также активность креатинкиназы. Есть ли основания ожидать изменений активности аминотрансфераз? Как изменится значение коэффициента де Ритиса? Активность какой изоформыкреатинкиназы будет повышена? Ответ поясните. Какой тип реакций катализируют указанные ферменты?

• Ответ: 1. Да, активность аспартатаминотрансферазы (АСТ) значительно повысится, в то время как активность аланинаминотрансферазы (АЛТ) будет возрастать умеренно.

• 2. Коэффициент де Ритиса возрастет, будет больше 1.

• 3. Креатинкиназы МВ, так как этот фермент является специфичным и чувствительным индикатором повреждения миокарда. (Повышение активности ЛДГ 1 и 2 указывает на патологию сердца.)

• 35.У больного аспартатаминотрансфераза сыворотки крови 80 Ед/л. Повышена активность креатинфосфокиназы (МВ) и лактатдегидрогеназыI. Как вы думаете, где локализован патологический процесс? Следует ли ожидать изменения активности аланинаминотрансферазы? Какие реакции катализируют данные энзимы?

• Ответ:

• 1. В сердце.

• 2. Да, при патологиях сердца происходит умеренный рост активности АЛТ.

• 3. Аспартатаминотрансфераза (АСТ) катализирует перенос аминогруппы с аспарагиновой кислоты (аминокислота) на альфа-кетоглутаровую кислоту (кетокислота). Аланинаминотрансфераза (АЛТ) катализирует обратимый перенос аминогруппы (NH2) из аминокислоты (аланин) α-кетоглутарату, приводя к формированию глутамата и пировиноградной кислоты.

• Креатинфосфокиназа (МВ) катализирует перенос фосфата с креатинфосфата на аденозиндифосфат.

• Лактатдегидрогеназа катализирует превращение лактата в пируват, при этом образуется NADH+.

• 36.У больного аланинаминотрансферазасыворотки крови 75 Ед/л. Повышена активность аргиназы, гистидазы и лактатдегидрогеназыV. Как вы думаете, где локализован патологический процесс? Как может измениться активность аспартатаминотрансферазы и псевдохолинэстеразы? К какому классу относятся все перечисленные ферменты?

• Ответ.

• При остром гепатите наступает цитолиз гепатоцитов и снижение белоксинтезирующей функции печени, поэтому: в качестве маркерных ферментов печени в данном случае следует использовать АЛТ и лактатдегидрогеназу (V), также возможно назначение анализов на изменение уровня активности аргиназы и гистидазы. Все эти ферменты являются внутриклеточными и содержатся в гепатоцитах, соответственно, будут выходить в кровяное русло при цитолизе.  В качестве секреторного фермента в данном случае нужно использовать псевдохолинэстеразу, уровень активности которой в крови будет снижен из-за снижения белоксинтезирующей функции печени.

• Класс: трансферазы

• псевдохолинэстераза, уровень активности в крови будет снижен из-за снижения белоксинтезирующей функции печени. АСТ тоже снижен

• 37.Назначьте биохимическое (энзимологическое) обследование больному, у которого Вы подозреваете снижение экскреторной функции поджелудочной железы вследствие ее воспаления. Назовите тип катализируемой реакции выбранных для диагностики ферментов. Объясните, почему в комплексной терапии такого заболевания используют ингибиторы трипсина?

• Ответ.

• Биохимический анализ крови при панкреатите – проводят для выявление уровня глюкозы, холестерина, амилазы (чаще, при остром панкреатите ), глобулинов. Повышение или понижение в крови данных показателей может направить врачей на верный путь и вовремя помочь пациенту.  Глюкоза – основной показатель углеводного обмена. Ее уровень может быть понижен при некоторых эндокринных заболеваниях. Повышение содержания глюкозы наблюдается при панкреатите довольно часто. У взрослых норма глюкозы в крови — 3,89 — 5,83 (3,5-5,9) ммоль/л  Холестирин - повышение уровня холестерина сигнализирует о развитии сахарного диабета, хронических заболеваниях почек, снижении функции щитовидной железы. Важно знать, что холестерина становится меньше нормы при остром панкреатите и заболеваниях печени. Нормы холестерина общего в крови - 3,0-6,0 ммоль/л  Глобулины - уровень α2-глобулинов при панкреатите всегда снижается.  Амилаза - уровень панкреатической амилазы в крови возрастает в 10 раз и более выше нормы при остром панкреатите или при обострении хронического панкреатита. Резкое повышение уровня амилазы панкреатической может быть связано с воспалением поджелудочной железы, вследствие закупорки протока поджелудочной железы кистой, опухолью, камнем, спайками. Норма амилазы в крови 28 -100 Ед/л.  Анализ мочи при панкреатите – обнаружение амилазы в моче также свидетельствует о панкреатите (в основном - остром панкреатите ).  Анализ кала позволяет оценить экскреторную функцию поджелудочной железы. Кал мазеподобной консистенции, при микроскопическом анализе выявляют наличие непереваренной клетчатки, повышенное содержание нейтрального жира, жирных кислот.  К маркерам повреждения печени относят билирубин, АЛТ, ГГТ и щелочную фосфатазу!

• При воспалении поджелудочной железы ферменты, выделяемые железой, не выбрасываются в двенадцатиперстную кишку, а активизируются в самой железе и начинают разрушать её (самопереваривание). Соответственно, чтобы это предотвратить, назначаются ингибиторы ферментов поджелудочной, трипсина в том числе.

• 38.Назначьте биохимическое (энзимологическое) обследование больному с подозрением на острый гепатит, который сопровождается цитолизом гепатоцитов. Как изменится у него уровень маркерных и секреторных ферментов печени? Назовите класс и подкласс выбранных для диагностики ферментов.

• Ответ.

• Бх анализы на АЛТ и АСТ, коэффициент де Ритиса.

• Проверить повышение активности ряда сывороточных ферментов: альдолазы, аспартатаминотрансферазы и особенно аланинаминотрансферазы (значительно выше 40 ед. )

• Норма АЛТ в крови 0.1-0.68 мкмоль\л.ч Различные уровни повышения активности АЛТ выявляются при острых гепатитах, циррозе печени и при приеме гепатотоксических препаратов (яды, некоторые антибиотики).

• Норма АСТ 0.1-0.45 мкмоль\л.ч.

• Соотношение активности АСТ/АЛТ называется коэффициент де Ритиса. Нормальное значение коэффициента де Ритиса равно 1,3. При повреждениях печени значение коэффициента де Ритиса снижается.

• Резкое повышение активности АЛТ в 5-10 и более раз , Активность АСТ возрастает.

• Класс – Трансферазы. Подкласс -

• 39.Мужчина находился в контакте с больным вирусным гепатитом (заболевание печени, сопровождающееся цитолизом). Назначьте биохимическое обследование, с помощью которого можно выявить признаки нарушения структуры и функции печени в случае заражения.

• Ответ.

• Оределение уровня аланинаминотрансфераза («печеночных» ферментов АЛТ) и аспартатаминотрансфераза (АСТ) в крови. АЛТ и АСТ – это ферменты, которые содержатся внутри гепатоцитов и выходят наружу при повреждении клеток. Обследование для определения уровня АСТ и АЛТ в крови позволяет установить степень активности вызванных вирусом воспалительных процессов в печени.

• Норма АЛТ в крови 0.1-0.68 мкмоль\л.ч

• Норма АСТ 0.1-0.45 мкмоль\л.ч.

• 40.Назначьте биохимическое (энзимологическое) обследование пациенту с подозрением на инфаркт миокарда (заболевание протекает с развитием некроза). 2Каковы возможные сдвиги ферментативной активности? 3Назовите класс и подкласс выбранных для диагностики ферментов.

• Ответ:

• 1.Определяется активность ферментов, уровень которых в крови существенно возрастает в результате их выхода из очага некроза, увеличивается содержание миоглобина, показатель которого информативен в первые часы и при атипичной клинической картине, когда по симптомам поставить диагноз практически не возможно. Содержание миоглобина в сыворотке крови в норме составляет:

• - у мужчин 22-66 мкг/л,

• - у женщин - 21-49 мкг/л

• Увеличение концентрации ми­оглобина в крови и появление его в моче (миоглобинурия) отмечается при деструктивных процессах в поперечно-полосатой мускулатуре и, в частности, в миокарде.

• Диагностическое значение имеет анализ активности аспартатаминотрансфераза АСТ, лактатдегидрогеназы ЛДГ и ее изоферментов (ЛДГ 1-5), креатинфосфокиназы КФК и ее изофермента MB.

• 2.Повышение АСТ, К-ДРитиса, ЛДГ.

• 3.Класс – трансферазы.

• 41. Назначьте биохимическое (энзимологическое) обследование больному с подозрением на заболевания печени, связанные с нарушением ее экскреторной функции. Каковы возможные сдвиги ферментативной активности? Назовите класс и подкласс выбранных для диагностики ферментов.

• Ответ: Необходимо проверить уровень щелочной фосфатазы у больного. Если ее уровень повышен – значит у больного имеется патология экскреторной функции печени. Если же уровень в норме – патологии нет. Щелочная фосфатаза относится к классу гидролаз, подклассу гликозидазы.

• 42. У больного железодефицитное состояние. Как при этом изменится скорость микросомальногогидроксилирования (МСГ)? Как это нужно учесть, подбирая дозы лекарственных препаратов для лечения сопутствующих заболеваний? Объясните механизм работы микросомальной системы гидроксилирования. К какому классу относятся ферменты МСГ?

• Ответ: Вообще гидроксилирующие ферментыты являются монооксидантами, включающими в качестве кофермента железосодержащий гем, таким образом, при железодефицитном состоянии гидроксилирование угнетено. Необходимо снижать дозы препаратов, которые метаболизируются в организме путем гидроксилирования. Для ряда препаратов достаточно активного действия, и при этом метаболизирующая гидроксилироованием..

• нужна глюкоза -НАДФ. Скорость окисления тех или иных веществв может ограничиваться конкуренция за ферментный комплекс микросомальной фракции. Так, одновременно назначение двух конкурирующих лекарств приводит к тому что удаление одного из них может замедлится и это приведет к накоплению его в организме. В другом случае лекарство может индуцировать активацию системы микросома оксидаз-ускорен. устранение одновременно назначенных других препаратов.

• 43. Какие витамины следует назначить больному с гипоэнергетическим состоянием, вызванным сердечно-сосудистым заболеванием, и почему?

• Ответ: Причиной гипоэнергетического состояния могут являться гиповитаминозы, так как в реакциях общих путей катаболизма и дыхательной цепи участвуют коферменты, содержащие витамины. Витамин В1 входит в состав тиаминдифосфата, витамин В2 – составная часть FMN и FAD. Витамин PP в виде никотинамида входит в состав NAD+ и NADP+, пантотеновая кислота – в состав кофермента А, биотин – коферментная функция активации CO2.

• 44. У больного снижена активность ферментов дегидрогеназ (лактатдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы) в сыворотке крови. Объясните возможную причину данного изменения. Как можно устранить причину? Почему в норме обнаруживается активность в плазме крови внутриклеточных ферментов? Какой тип реакций катализируют указанные ферменты?

• Ответ: только такое Снижение активности вызывается: -- Уменьшением числа клеток, секретирующих фермент — Недостаточностью синтеза — Увеличением выделения фермента — Торможением активности в результате действия протеиназ — генетические нарушения (Как устранить?? Все перечисленные ферменты необратимо ингибируются денатурируются солями тяжёлых металлов. Кроме того, НАД – зависимые дегидрогеназы могут ингибироваться большими дозами алкоголя и некоторыми наркотическими веществами эфир, уретан. Необходимо выяснить этиологию и начать лечение — в т.ч. дезинтоксикацию.) В норме обнаруживается активность в плазме крови внутриклеточных ферментов в связи с физиологическим гемолизом вследствие естественного старения эритроцитов с выходом содержимого цитоплазмы в плазму крови (в т.ч. внутриклет. ферментов), повышенной проницаемостью мембран в детском возрасте, при выполнении тяжких физических нагрузок. Дегидрогеназы катализаруют дегидрирование (окисление) субстрата с использованием в качестве акцептора водорода НАД+, НАДФ+, ФАД, ФМН

• 45.Вследствие дефицита тиамина может возникнуть гипоэнергетическое состояние. Объясните, почему. Известно, что в тканях при этом повышается уровень кетокислот. Какие кетокислоты накапливаются? К каким изменениям рН это может привести? Улучшится ли состояние больных при увеличении в их пищевом рационе углеводов?

• Ответ: Витамин В1 (тиамин) играет важную роль в процессах энергообеспечения организма. Он является кофактором пируваткарбоксилазы (1ый фермент пируватдегидрогеназного комплекса), фермента альфа-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса, транскетолазы (фермент неокислительного этапа пентозофосфатного пути). Вследствие нарушения работы этих ферментов возникает гипоэнергетическое состояние. Происходит накопление недоокисленных продуктов обмена пирувата, которые оказывают токсическое действие на ЦНС и обусловливают развитие метаболического ацидоза. Вследствие развития энергодефицита снижается эффективность работы ионных градиентных насосов, в том числе клеток нервной и мышечной ткани. Нарушается синтез жирных кислот и трансформация углеводов в жиры. Усиление катаболизма белков ведёт к развитию мышечной атрофии, у детей — к задержке физического развития. Вследствие затруднения образования из пировиноградной кислоты ацетил КоА страдает процесс ацетилирования холина.

• 46. Используя знания по биохимии энергетического обмена, попытайтесь объяснить почему, чтобы не замерзнуть зимой на улице следует как можно больше двигаться?

• Ответ: Движение вызывается сокращением мышечной ткани. Это сокращение требует затрат энергии, которая высвобождается в процессе тканевого дыхания и превращения глюкозы. Но так как не вся энергия идет на обеспечение потребностей клетки, часть ее рассеивается и «нагревает» окружающие ткани. За счет этого температура тела повышается при интенсивной мышечной работе.

• 47. Почему липоевая кислота обязательно входит в комплекс препаратов для лечения сердечной недостаточности?

• Ответ: Терапевтическое действие препаратов ("-липоевой кислоты связывают с торможением глюконеогенеза, снижением кетоплазии и активацией в митохондриях важных ферментов углеводного обмена (пируватдегидрогеназы, (оксоглютаратдегидрогеназы и дегидрогеназы аминокислот с разветвленной цепью). Препараты этой группы, с одной стороны, улучшают энергетический обмен, нормализуют аксональный транспорт, распад высокомолекулярных спиртов, а, с другой стороны, снижают окислительный стресс, связывая свободные радикалы, подавляя их образование (например, в результате реакций неферментативного гликолиза) и инактивируя оксиданты, что приводит к восстановлению клеточных мембран. Кроме того, (-липоевая кислота вызывает увеличение утилизации глюкозы и снижение резистентности к инсулину, что подтверждено в контролируемых клинических исследованиях у больных сахарным диабетом 2 типа. Вклад этого механизма в терапевтическую эффективность производных ("-липоевой кислоты остается невыясненным

• 48.Объясните, почему при дефиците никотиновой кислоты быстро снижается выработка АТФ в миокарде? Какой фермент участвует в синтезе АТФ? Почему синтез АТФ в митохондриях называют окислительным фосфорилированием? Назовите ферментные комплексы дыхательной цепи митохондрий, работа которых сопряжена с синтезом АТФ путем окислительногофосфорилирования.

• Ответ: Никотиновая кислота в организме входит в состав NAD и NADP. Они являются главным источником электронов в дыхательной цепи, которая поставляет энергию для окислительного фосфорилирования(синтеза АТФ). При недостатке никотиновой кислоты снижается содержание NAD и NADP, уменьшается выработка АТФ в митохондриях. В синтезе АТФ участвует АТФ-синтаза. Синтез АТФ в митохондриях происходит по реакции присоединения неорганического фосфора к молекуле АДФ посредством переноса электронов по ЦПЭ, т.е. окислительного фосфорилирования. Ферментные комплексы: НАДН2:КоQ-оксидоредуктаза (1), сукцинат:КоQ-оксидоредуктаза (2), КоQH2:цитохром с-оксидоредуктаза (3), цитохромоксидаза (4).

• 49.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 Fe 3+, вследствие чего образует с ним прочный комплекс. При отравлении цианидами наблюдается угнетение дыхания, гиперемия кожных покровов, судороги. Характерным признаком отравления является ярко алый цвет венозной крови. Что является причиной возникновения описанных симптомов? Опишите особенности строения и функционирования ингибируемого фермента. Почему именно этот фермент имеет большее сродство к цианиду, чем другие гемопротеины? Объясните алый цвет венозной крови при отравлении цианидом.

• ОТВЕТ: Цианид-анион является ингибитором фермента цитохром с-оксидаза в IV комплексе дыхательной цепи переноса электронов (на внутренней мембране митохондрий). Связывается с железом, входящим в состав фермента, чем препятствует переносу электронов между цитохром с-оксидазой и кислородом. В результате нарушается транспорт электронов, и, следовательно, прекращается аэробный синтез АТФ.

• Цитохром с-оксидаза (цитохромоксидаза), фермент класса оксидоредуктаз; катализирует конечный этап переноса электронов на кислород в процессе окислительного фосфорилирования.

• Фермента состоит из из 13частей . Фермент катализирует восстановительно-окислительную реакцию — окисляются молекулы цитохрома с, восстанавливается кислород. В этой реакции потребляется практически весь кислород, нужный живым организмам в процессе дыхания. Каталитический центр фермента содержит гемы и медные комплексы. А как написано в задании,анион синильной кислоты обладает высоким сродством к Fe 3 вследствие чего образует с ним прочный комплекс.

• Отравляющее действие цианидов основано на том, что они связываются с ферментами тканей, отвечающими за клеточное дыхание, подавляя их активность, и вызывают кислородное голодание тканей. Поэтому цвет венозной крови при отравлениях цианидом-алый,не происходит газообмен и артериальная кровь, пройдя большой круг кровообращения остается алой.

• Почему этот фермент имеет большое сродство к цианиду,чем другие гемопротеины,потому что гемопротеины в своем составе имеют железо двухвалентное..а окисленный цитохром с окидаза в своем строении имеет трехвалентное железо,которое и связывается с цианидом.

• 50.Какие витамины вы порекомендуете больному с нарушением энергетического обмена, вызванным, например, гипоксией вследствие заболевания сердечно-сосудистой системы.Почему? Назовите ферменты, участвующие в общем пути энергетического обмена и тканевом дыхании, активность которых зависит от витаминов. Реакции какого типа они катализируют?

• ОТВЕТ:

• Целый Ананас И Кусочек Суфле Сегодня Фактически Мой Обед, цитрат, (цис-)аконитат, изоцитрат, (альфа-)кетоглутарат, сукцинил-CoA, сукцинат, фумарат, малат, оксалоацетат.ферменты, участвующие в общем пути энергетического обмена

• НАД,НАДФ-вит.РР (никотиновая кислота)-кофермент оксидоредуктаз. катализирующих окислительно-восстановительные реакции(дегидрирование) HS-CoA-вит.В5(пантотеновая кислота) –кофермент ацилтрансфераз.реакция переноса ацильных групп FAD,FMN-вит.В2(рибофлавин)-кофермент оксидоредуктаз.дегидрирование.

• Пиридоксальфосфат-вит.В6(пиридоксин) Тиаминпирофосфат-вит.В1(тиамин)

• FAD,HS-CoA,НАД,тиаминпирофосфат-учавствуют в окислительном декарбоксилировании пирувата.

• 51.2,4-динитрофенол, который является разобщителем тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, пытались использовать для борьбы с ожирением. В настоящее время подобные вещества уже не применяются в качестве лекарственных препаратов, так как известны случаи, когда их применение приводило к летальному исходу. Почему приём таких препаратов может привести к гибели?

• ОТВЕТ: Разобщители — липофильные вещества, которые способны принимать протоны и переносить их через внутреннюю мембрану митохондрий минуя V комплекс(его протонный канал).

• Разобщители подавляют окислительное фосфорилирование, увеличивая проницаемость мембраны для ионов Н⁺.Всдествии чего уменьшается среднее мю H=220мВ.То есть выравнимается электро-химический потенциал клетки,значит не будет синтезироваться АТФ и энергия будет рассеиваться в виде тепла.

• Окисление, не сопровождающееся синтезом АТФ, называется свободным окислением. В этом случае энергия выделяется в виде тепла. Это может наблюдаться при действии токсинов и сопровождается повышением температуры тела.

• При нарушении тканевого дыхания и окислит фосфорилирования будет происходить нарушение образования АТФ,энергетическое голодание,что приведет к паталогическим явлениям(ишемии миокарда и головного мозга,инфекционных процессов,снижению иммунитета,синтезов,активности ферментов, истощению) и гибели.

• 52.Объясните, почему применение витамина с в терапии критических состояний, активизирует образование атф и улучшает работу микросомальной системы гидроксилирования.

• ОТВЕТ:Из-за выраженных микроциркуляторных расстройств как на системном, так и на интрацеребральных уровнях, у больных в критических состояниях возникают синдромы гипоксии периферического шунтирования и капиллярно-клеточной гипоксии. При любой гипоксии первично развивается угнетение энергетического обмена, которое проявляется уменьшением содержания креатинфосфата особенно в головном мозге и АТФ при одновременном увеличении содержания аденозинди- и аденозинмонофосфорных кислот, а также неорганического фосфата. Это приводит к нарушениям мембранного транспорта, процессов биосинтеза и других функций клетки, а также к внутриклеточному лактоацидозу, увеличению внутриклеточной концентрации свободного кальция и активации ПОЛ. Данную проблему можно решить, если применять антигипоксанты. А. Аскорбиновая кислота функционирует как кофактор гидроксилаз в процессах гидроксилирования. При окислении атомы кислорода включаются в молекулы окисляемых веществ. Такое окисление протекает на мембранах эндоплазматической сети и называется микросомальное окисление. За счет

• включения кислорода окисляемого субстрата возникает гидроксильная группа -ОН. Поэтому этот процесс часто называют гидроксилирование. Биологическая роль этого процесса не связана с синтезом АТФ. Она состоит в детоксикации.

• 1. Включаются атомы кислорода в синтезируемее вещества. 2. Обезвреживаются различные токсичные вещества, так как включение атома кислорода в молекулу яда уменьшает токсичность этого яда, делает его водорастворимым, и облегчат почкам его выведение.

• Б. Витамин С участвует в синтезе аминокислоты L-карнитина из аминокислоты лизина, необходимой для транспорта жирных кислот в митохондрии, без чего невозможна выработка АТФ: Жирные кислоты не могут проникать в митохондрии и окисляться, если предварительно не образуют ацилкарнитин-производных. А уже фермент карнитинацилкарнитинтранс-локаза на мембране переносит ацилкарнитин внутрь. На митохондриях жирные кислоты окисляются и образкется АТФ.

• 53.Объясните, используя знания по биохимии энергетического обмена, почему при выполнении физической нагрузки человеку становится жарко?

• ОТВЕТ:Образование энергии для обеспечения мышечной работы может осуществляться анаэробным бескислородным и аэробным окислительным путем. В зависимости от биохимических особенностей протекающих при этом процессов принято выделять три обобщенных энергетических системы, обеспечивающих физическую работоспособность человека:

• алактная анаэробная, или фосфагенная, связанная с процессами ресинтеза АТФ преимущественно за счет энергии другого высокоэнергетического фосфатного соединения — креатинфосфата КрФ

• гликолитическая лактацидная анаэробная, обеспечивающая ресинтез АТФ и КрФ за счет реакций анаэробного расщепления гликогена или глюкозы до молочной кислоты МК

• аэробная окислительная, связанная с возможностью выполнения работы за счет окисления энергетических субстратов, в качестве которых могут использоваться углеводы, жиры, белки при одновременном увеличении доставки и утилизации кислорода в работающих мышцах. Почти вся энергия, выделяемая в организме в процессе метаболизма питательных веществ, в итоге превращается в тепло. Во-первых, максимальный коэффициент полезного действия превращения энергии питательных веществ в мышечную работу, даже при самых лучших условиях, составляет лишь 20-25%; остальная энергия питательных веществ конвертируется в тепло в ходе внутриклеточных химических реакций.

• Во-вторых, почти вся энергия, которая действительно идет на создание мышечной работы, тем не менее, становится теплом тела, поскольку эта энергия, кроме ее небольшой части, используется на: 1 преодоление вязкостного сопротивления движения мышц и суставов; 2 преодоление трения крови, текущей через кровеносные сосуды; 3 другие подобные эффекты, в результате которых энергия мышечных сокращений превращается в тепло. Включаются механизмы терморегуляции потоотделение и т.д., человек у жарко.

• 54.Лекарственный препарат убинон (кофермент Q) используется в качестве антиоксиданта, оказывающего антигипоксическое действие. Препарат применяется для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы, для повышения работоспособности при физических нагрузках. Используя знания по биохимии энергетического обмена, объясните механизм действия этого препарата.

• ОТВЕТ:Убихиноны — это жирорастворимые коферменты, представленные преимущественно в митохондриях эукариотических клеток. Убихинон является компонентом цепи переноса электронов и принимает участие в окислительном фосфорилировании. Максимальное содержание убихинона в органах с наибольшими энергетическими потребностями, например, в сердце и печени.

• Комплекс 1 тканевого дыхания.катализирует окисление НАДН убихинон.

• С НАДН и Сукцината в 1 и 2 комплексе дыхательной цепи происходит перенос е на убинон.

• А затем с убинона на цитохром с.

• 55.Провели 2 эксперимента: в первом исследовании митохондрии обработали олигомицином – ингибитором АТФ-синтазы, а во втором – 2,4-динитрофенолом – разобщителем окисления и фосфорилирования. Как изменится синтез АТФ, величина трансмембранного потенциала, скорость тканевого дыхания и количество выделенного СО2? Объясните, почему эндогенные разобщители жирные кислоты и тироксин обладают пирогенным действием?

• ОТВЕТ:Синтез АТФ-уменьшится; величина трансмембранного потенциала-уменьшится; скорость тканевого дыхания и количество выделенного СО2-уменьшится.

• Некоторые химические вещества могут переносить протоны или другие ионы, минуя протонные каналы АТФ-синтазы мембраны, их называют протонофоры и ионофоры. При этом исчезает электрохимический потенциал и прекращается синтез АТФ. Это явление называют разобщением дыхания и фосфорилирования. Количество АТФ снижается, АДФ увеличивается, а энергия выделяется в виде теплоты,следовательно наблюдается повышение температуры,выявляются пирогенные свойства.

• 56.Апоптоз – запрограммированная гибель клеток. При некоторых патологических состояниях (например, вирусная инфекция) может происходить преждевременная гибель клеток. В организме человека вырабатываются защитные белки, предотвращающие преждевременный апоптоз. Один из них – белок Bcl-2, который увеличивает соотношение NADH / NAD+ и ингибирует освобождение Са 2+ из ЭПР. В настоящее время известно, что вирус СПИДа содержит протеазу, разрушающую Bcl-2. Скорость каких реакций энергетического обмена при этом меняется и почему? Как вы думаете, почему эти изменения могут оказаться губительными для клеток?

• ОТВЕТ:Увеличивает соотношения NADH / NAD+ следовательно увеличение скорости ОВР реакций циксла Кребса.

• При этом ускорится реакция окислительного декарбоксилирования,так как Са2+ учавствует в активации ПДГ неактивной.Так как будет уменьшено соотношение NADH / NAD+ во время заболевания СПИДОМ,то уменьшится скорость ОВР реакций цикла Кребса.

• 57 Барбитураты (амитал натрия и др.) используют в медицинской практике как снотворные средства. Однако передозировка этих лекарств, превышающая в 10 раз лечебную дозу, может привести к летальному исходу. На чем основано токсическое действие барбитуратов на организм?

• Ответ:Барбитураты, группа лекарственных веществ, производных барбитуровой кислоты, обладающих снотворным, противосудорожным и наркотическим действием, обусловленным угнетающим влиянием на центральную нервную систему.Принятые внутрь барбитураты всасываются в тонком кишечнике. При попадании в кровяное русло связываются с белками и метаболизиру-ются в печени. Приблизительно 25 % барбитуратов выделяется с мочой в неизменном виде.

• Основной механизм действия барбитуратов связан с тем, что они проникают во внутренние липидные слои и разжижают мембраны нервных клеток, нарушая их функцию и нейротрансмиссию. Барбитураты блокируют возбуждающий нейротрансмиттер — ацетилхолин, в то же время стимулируя синтез и повышая тормозящие эффекты ГАМК. В процессе развития зависимости холинергическая функция усиливается, в то время как синтез ГАМК и ее связывание уменьшаются. Метаболический компонент заключается в индуцировании ферментов печени,снижает печеночный кровоток. Ткани становятся менее чувствительными к барбитуратам. Барбитураты могут вызывать со временем повышение устойчивости мембран нервных клеток. В целом барбитураты оказывают тормозящее действие на ЦНС, что клинически проявляется снотворным, седативным действием. в токсических дозах угнетают внешнее дыхание, деятельность сердечно-сосудистой системы (вследствие угнетения соответствующего центра в продолговатом мозге). иногда нарушения сознания: оглушение, сопор и кома. Причины смерти: дыхательная недостаточность, острая печеночная недостаточность, шоковая реакция с остановкой деятельности сердца.

• Одновременно, в связи с нарушениями в дыхании, происходит повышение уровня углекислоты и снижение уровня кислорода в тканях и плазме крови. Происходит ацидоз - нарушение кислотно-щелочного баланса в организме.

• Действие барбитуратов нарушает обмен веществ: тормозит окислительные процессы в организме, уменьшает образование тепла. При отравлении сосуды расширяются, и тепло отдается в большей степени. Поэтому у больных снижается температура

• 58. При сердечной недостаточности назначают инъекции кокарбоксилазы, содержащей тиаминдифосфат. Учитывая, что сердечная недостаточность сопровождается гипоэнергетическим состоянием, и, используя знания о влиянии коферментов на активность ферментов, объясните механизм терапевтического действия препарата. Назовите процесс, который ускоряется в клетках миокарда при введении этого препарата

• Ответ:Кокарбоксилаза - витаминоподобный препарат, кофермент, улучшающий обмен веществ и энергообеспечение тканей. Она улучшает обменные процессы нервной ткани, нормализует работу сердечно-сосудистой системы,помогает нормализовать работу сердечной мышцы..

• В организме кокарбоксилаза образуется из витамина В1 (тиамина) и играет роль кофермента. Коферменты – это одна из частей ферментов – веществ, во много раз ускоряющих все биохимические процессы. Кокарбоксилаза является коферментом ферментов, участвующих в процессах углеводного обмена. В соединении с белком и ионами магния она входит в состав фермента карбоксилазы, который оказывает активное влияние на углеводный обмен, снижает в организме уровень молочной и пировиноградной кислоты, улучшает усвоение глюкозы. Все это способствует увеличению количества выделяемой энергии, а значит, улучшению всех обменных процессов в организме,а так как у нас у пациента гипоэнергетическим состоянием .те.Состояния, при которых синтез АТФ снижен,причиной которых и может быть гиповитаминоз витамина В1,то при принятии такого лекарственного средства как кокарбоксилазы,состояние средечной деятельности улучшится.

• Кокарбоксилаза улучшает усвоение глюкозы, обменные процессы в нервной ткани, способствует нормализации работы сердечной мышцы. Дефицит кокарбоксилазы вызывает повышение уровня кислотности крови (ацидоз), что приводит к тяжелым нарушениям со стороны всех органов и систем организма, может закончиться комой и гибелью больного.

• ПО ПОВОДУ КАКОЙ ПРОЦЕСС УСКОРЯЕТСЯ В МИОКАРДЕ ПРИ ВВЕДЕНИИ ЭТОГО ПРЕПАРАТА НИЧЕГО ТАКОГО НЕ НАШЛА..НУ ТОЛЬКО ЕСЛИ ВСЕ ОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ УСКОРЯЮТСЯ И ДЕЯТЛЕЬНОСТЬ СЕРДЦА ВОССТАНАВЛИВАЕТСЯ...

• 59 Известно, что Hg²⁺ необратимо связывается с SH-группами липоевой кислоты. К каким изменениям в энергетическом обмене может привести хроническое отравление ртутью?

• Ответ:По современным представлениям ртуть и, особенно ртутно-органические соединения относятся к ферментным ядам, которые, попадая в кровь и ткани даже в ничтожных количествах, проявляют там свое отравляющее действие. Токсичность ферментных ядов обусловлено их взаимодействием с тиоловыми сульфгидрильными группами (SH) клеточных протеинов,в данном случае липоевая кислота,кторая участвует в окислительно-восстановительных процессах цикла трикарбоновых кислот (цикл Кребса) в качестве кофермента, оптимизируя реакции окислительного фосфорилирования,также липоевая кислота играет важную роль в утилизации углеводов и осуществлении нормального энергетического обмена, улучшая "энергетический статус" клетки. В результате такого взаимодействия нарушается активность основных ферментов, для нормального функционирования которых необходимо наличие свободных сульфгидрильных групп. Пары ртути, попадая в кровь, циркулируют вначале в организме в виде атомной ртути, но затем ртуть подвергается ферментативному окислению, и вступает в соединения с молекулами белка, взаимодействуя, прежде всего с сульфгидрильными группами этих молекул. Ионы ртути поражают в первую очередь многочисленные ферменты, и, прежде всего тиоловые энзимы, играющие в живом организме основную роль в обмене веществ, вследствие чего нарушаются многие функции, особенно нервной системы. Поэтому при ртутной интоксикации нарушения нервной системы являются первыми признаками, указывающими на вредное воздействие ртути.

• Сдвиги в таких жизненно важных органах, как нервная система, связаны с нарушениями тканевого обмена, что в свою очередь приводит к нарушению функционирования многих органов и систем, проявляющемуся в различных клинических формах интоксикации.

• 60. Как отразится на энергетическом обмене организма дефицит витаминов РР, В1, В2? Ответ поясните. Для «работы» каких ферментов необходимы эти витамины?

• Ответ: Причиной гипоэнергетического состояния могут являться гиповитаминозы, так как в реакциях вит РР Является составной частью коферментов; Достаточно сказать, что в состав ряда коферментных групп, катализирующих тканевое дыхание, входит амид никотиновой кислоты. Отсутствие никотиновой кислоты в пище приводит к нарушению синтеза ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции(оксидоредуктазы : алкогольдегидрогеназа) ), и ведёт к нарушению механизма окисления тех или иных субстратов тканевого дыхания. Витамин PP (никотиновая кислота) также входит в состав ферментов, участвующих в клеточном дыхании.пищеварения.Никотиновая кислота в тканях амидируется, затем соединяется с рибозой, фосфорной и адениловой кислотами, образуя коферменты, а последнии со специфическими белками образуют ферменты дегидрогеназы, участвующие в многочисленных окислительных реакциях в организме. Витамин В1 – важнейший витамин в энергетическом обмене, важен для поддержания активности митохондрий. В целом, он нормализует деятельность центральной, периферической нервных систем, сердечно-сосудистой и эндокринной систем. Витамин В1, являясь коферментом декарбоксилаз, участвует в окислительном декарбоксилировании кетокислот (пировиноградной, α-кетоглютаровой), является ингибитором фермента холинэстеразы, расщепляющей медиатор ЦНС ацетилхолин, участвует в контроле транспорта Na+ через мембрану нейрона.

• Доказано, что витамин В1 в виде тиаминпирофосфата является составной частью минимум четырёх ферментов, участвующих в промежуточном обмене веществ. Это две сложные ферментные системы: пируват- и α-кетоглутаратдегидрогеназный комплексы, катализирующие окислительное декарбоксилирование пировиноградной и α-кетоглутаровой кислот (ферменты: пируватдегидрогеназа, α-кетоглутаратдегидрогеназа). витамин В2 В соединении с белками и фосфорной кислотой в присутствии микроэлементов, например магния, он создает ферменты, необходимые для обмена веществ сахаридов или для транспортировки кислорода, а значит, для дыхания каждой клетки нашего организма.Витамин В2 необходим для синтеза серотонина, ацетилхолина и норадреналина, являющихся нейромедиаторами, а также гистамина, который выделяется из клеток при воспалении. Кроме того, рибофлавин участвует в синтезе трех незаменимых жирных кислот: линолевой, линоленовой и арахидоновой.Рибофлавин необходим для нормального метаболизма аминокислоты триптофана, который превращается в организме в ниацин.

• Дефицит витамина В2 может вызвать снижение способности вырабатывать антитела, которые повышают сопротивляемость болезням.