1. Теоретическая часть

   1. Краткая характеристика соединительной ткани (СТ).

   2. Особенности строения СТ. Функции СТ. Характеристики и функциональное значение и особенности метаболизма клеточных элементов СТ (фибробласты, тучные, плазматические клетки и др.)

   3. Особенности строения и функциональное значение волокнистых структур СТ.

      1. Коллагеновые волокна. Особенности аминокислотного состава, первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур. Тропоколлаген. Биосинтез и процессинг коллагена (гидроксилирование, ограниченный протеолиз, гликозилирование). Роль аскорбиновой кислоты в процессинге коллагена. Катаболизм коллагена.

      2. Эластичные волокна. Особенности аминокислотного состава, первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур. Строение десмозина и изодесмозина, их роль в образовании эластичных волокон. Метаболизм (синтез и распад) эластичных волокон.

      3. Строение ретикулиновых волокон. Гликозаминогликаны (ГАГ). Строение, свойства и функциональная роль. Метаболизм ГАГ и факторы, влияющие на метаболизм ГАГ (инсулин, витамин A, соматотропин).

   4. Протеогликаны, строение, свойства, роль в поддержании тургора тканей, балансе катионов, воды, обмене биологически активных веществ и др.

   5. Структурная организация межклеточного матрикса. Неколлагеновые структурные гликопротеиды – фибронектин, его строение, свойства и функциональная роль. Базальная мембрана, ее строение, свойства и функциональная роль.

   6. Хрящевая ткань, химический состав и особенности метаболизма.

   7. Костная ткань, химический состав, структура и формирование кости. Метаболизм костной ткани и факторы, влияющие на ее метаболизм (витамин D, кальцитонин, паратгормон, витамин A, инсулин, соматотропин). Механизм минерализации кости.

   8. Зубы, химический состав и особенности метаболизма. Механизм развития кариеса.

   9. Изменение СТ при старении, заживлении ран, гиповитаминозе C, коллагенозах, синдроме Элерса-Данлоса-Черногубова и латиризме.

2. Практическая часть

   1. Решение задач.

   2. Лабораторная работа.

   3. Проведение контроля конечного уровня знаний.

Задачи

1 Выберите признаки, характерные для соединительной ткани:

а) преобладание глобулярных белков;

б) преобладание фибриллярных белков;

в) наличие большого количества липопротеидов;

г) преобладание межклеточного вещества над клеточными элементами;

д) наличие большого количества протеогликанов;

е) преобладание клеточных элементов над межклеточным веществом?

2 Выберите аминокислоты, преобладающие в коллагене:

а) пролин; б) метионин; в) оксипролин; г) аспартат; д) глицин; е) лизин; ж) глутамин; з) оксилизин; и) десмозин; к) валин?

3 Какие из перечисленных ниже особенностей правильно характеризуют коллаген:

а) полноценный пищевой белок;

б) частично гидролизуется протеазами желудочно-кишечного тракта;

в) составляет до 50 % общего количества белка в организме;

г) является основным структурным белком организма;

д) при старении уменьшается его количество;

е) в коже и костях, стенках сосудов, базальных мембранах содержатся различные типы коллагеновых молекул;

ж) в составе коллагена отсутствует лиз, оксилиз, гли;

з) в составе коллагена преобладают ала, сер, три, цис;

и) при старении увеличивается его количество?

4 Укажите правильный порядок этапов биосинтеза и процессинга коллагена (например, а  б  … и т. д.):

а) фибриллогенез (формирование фибрилл);

б) гидроксилирование про и лиз;

в) образование альдегидов и поперечных связей;

г) образование проколлагена (образование спирали, прекращение гидро­ксилирования);

д) гликозилирование;

е) образование коллагеновых волокон;

ж) отщепление N- и C-концевых фрагментов;

з) трансляция?

5 Чем обусловлена высокая прочность коллагеновых волокон:

а) множеством ковалентных связей внутри молекулы тропоколлагена;

б) формированием третичной структуры коллагена;

в) взаимодействием протеогликанов с коллагеновыми фибриллами;

г) гидрофобными связями между молекулами тропоколлагена;

д) особым расположением пептидных цепей в тропоколлагене;

е) наличием гидратной оболочки;

д) гликозилированием коллагена?

6 Напишите реакции гидроксилирования цепи препроколлагена. Укажите фермент и кофакторы.

7 Как и почему изменится с возрастом суточная экскреция с мочой о-про?

8 Какие последствия может иметь недостаток витамина С в организме:

а) снижение активности пролилгидроксилазы фибробластов;

б) уменьшение прочности структуры коллагена;

в) повышение количества оксипролина в коллагене;

г) снижение количества оксипролина в коллагене;

д) уменьшение скорости гликозилирования коллагена;

е) увеличение количества водородных связей между полипептидными цепями коллагена;

ж) уменьшение количества водородных связей между полипептидными цепями коллагена;

з) увеличение количества ковалентных связей внутри молекулы тропоколлагена;

и) уменьшение количества ковалентных связей внутри молекулы тропо­коллагена?

9 При синдроме Элера-Данлоса (тип VII) отмечается деформация суставов и искривление позвоночника, что обусловлено недостаточностью N‑кон­цевой проколлагенпептидазы, в связи с чем:

а) изобразите схему строения проколлагена;

б) на схеме укажите место действия проколлагенпептидаз;

в) какой из этапов процессинга коллагена нарушен при этом заболевании?

10 Возникающая при гипервитаминозе D₃ деструкция костной ткани обусловлена и сопровождается:

а) усиленным образованием в печени 25-ОН D₃;

б) усиленным образованием в почках 1,25-ОН D₃;

в) усиленным образованием в почках 25-ОН D₃;

г) усиленным образованием в печени 1,25-ОН D₃;

д) гиперкальциемией;

е) гипокальциемией;

ж) гиперкальциурией и образованием почечных камней;

з) гипокальциурией и образованием почечных камней;

ж) гиперфосфатемией;

з) гипофосфатемией;

и) гиперфосфатурией и образованием почечных камней;

к) гипофосфатурией и образованием почечных камней?

11 Возникающая при гипервитаминозе D₃ деструкция костной ткани обусловлена и сопровождается:

а) усилением катаболизма коллагена; б) усилением биосинтеза коллагена; в) усилением катаболизма эластина; г) гиперэкскрецией с мочой оксипролинсодержащих пептидов; д) усилением биосинтеза эластина; е) усилением катаболизма альбумина; ж) усилением биосинтеза альбумина; з) гиперэкскрецией оксипролина с мочой?

12 При гиперпаратиреозе отмечается:

а) увеличение экскреции с мочой оксипролина; б) гиперкальциемия; в) уве­личение экскреция с мочой кальция; г) нарушение функции почек; д) гипер­тензия; е) одышка; ж) язвенная болезнь; з) гипертонус мышц; и) гиперсекре­ция гастрина; к) мышечная слабость?

13 При старении возрастает ригидность связок, сухожилий, уменьшается тургор тканей. Укажите возможные причины этого явления:

а) увеличение числа поперечных связей между молекулами тропоколлагена; б) уменьшение числа поперечных связей между молекулами тропоколлагена; в) уменьшение соотношения основное вещество/волокна; г) снижение способности межклеточного вещества связывать воду; д) увеличение количества протеогликанов в межклеточном матриксе; ж) увеличение соотношения основное вещество/волокна; з) увеличение количества эластина; и) уменьшение количества эластина?

14 Кортикостероиды угнетают склерозирование тканей за счет:

а) ингибирования деления фибробластов; б) активации деления фибробластов; в) торможения образования мРНК проколлагена; г) активации синтеза гликозамингликанов; д) нарушения утилизации глюкозы фибробластами; е) ингибирования синтеза ДНК; ж) активации липолиза; з) активации глюконеогенеза?

15 Системная склеродермия – заболевание, при котором увеличивается синтез коллагена, развивается фиброз кожи и внутренних органов.

А. По какому компоненту мочи можно судить об интенсивности обмена коллагена и как он изменяется при этом заболевании?

Б. Как изменится этот показатель при лечении такого больного кортикостероидами?

16 Подберите соответствующие пары для объяснения причин изменения структуры коллагена:

а) изменение первичной структуры коллагена; б) нарушение четвертичной структуры коллагена; в) снижение активности пролилгидроксилазы; г) снижение активности лизиламинооксидзы; д) гиповитаминоз С; е) мутации ДНК фибробластов; ж) дефицит Cu²⁺; з) гиповитаминоз А?

17 Выберите положения, правильно характеризующие эластин:

а) является фибриллярным белком; б) способен к обратимому растяжению; в) является глобулярным белком; г) располагается в стенках крупных сосудов, обеспечивая их упругие свойства; д) преобладает в структуре крупных сухожилий; е) основной белок белой соединительной ткани; ж) расщепляется протеазами желудочно-кишечного тракта; з) основной белок желтой соединительной ткани; и) участвует в образовании рубцовой ткани; к) богат оксипролином и оксилизином?

18 В составе эластина преобладают следующие аминокислоты:

а) ала; б) гли; в) вал; г) глу; д) о-про; е) норлейцин; ж) и-лей; з) про; и) цис; к) лей?

19 Покажите преимущественное распределение коллагена и эластина в следующих структурах:

а) коллаген; б) эластин; в) сухожилия; г) желтая затылочная связка; д) стенка аорты; е) кости?

20 Какие компоненты необходимы для проявления активности пролингидроксилазы:

а) кислород; б) витамин B₆; в) Fe²⁺; г) витамин С; д) NADP⁺; е) -кето­глутарат; ж) цитохром Р-450; з) Cu²⁺?

21 Какие из компонентов необходимы для проявления активности лизил­оксидазы:

а) кислород; б) витамин B₆; в) Fe²⁺; г) витамин С; д) NADP⁺; е) -кето­глутарат; ж) цитохром Р-450; з) Cu²⁺?

22 Из предложенных утверждений выберите те, которые правильно характеризуют последствия недостаточности лизилоксидазы:

а) нарушается синтез десмозина; б) увеличивается количество растворимого коллагена; в) уменьшается прочность эластина; г) уменьшается прочность аорты; д) в эластине увеличивается количество лизина и снижается количество десмозина; е) увеличивается количество растворимого эластина; ж) возрастает экскреция с мочой оксипролинсодержащих пептидов?

23 Выберите положения, правильно характеризующие фибронектин:

а) является липопротеидом; б) является гликопротеидом; в) имеет доменную структуру; г) является простым белком; д) имеет несколько центров свя­зывания; е) является металлопротеидом; ж) связывается с проколлагеновыми фибриллами и гликозаминогликанами; з) находится в митохондриальном ма­триксе и на рибосомах; и) регулирует сродство гемоглобина к кислороду?

24 Фибронектин является фактором, связывающим коллагеновые волокна, протеогликаны, клетки. Какими свойствами это объясняется:

а) располагается внутри клеток; б) располагается в межклеточном пространстве; в) является простым белком; г) является поливалентным белком; д) имеет центры связывания фибробластов, коллагена и протеогликанов; е) располагается на поверхности клеток; ж) находится в крови; з) депонирует часть железа?

25 Какие свойства злокачественных клеток изменятся из-за снижения на их поверхности количества фибронектина?

26 Выберите положения, правильно характеризующие структуру и биологическую роль протеогликанов:

а) основным компонентом являются гликозаминогликаны; б) белок составляет 5–10 % от массы протеогликанов; в) белок составляет 20–30 % от массы протеогликанов; г) составляют основную массу межклеточного мат­рикса соединительной ткани; д) регулируют сродство гемоглобина к кислороду; е) связаны со структурными белками соединительной ткани; ж) образуют гелеобразные структуры?

27 Изобразите схему строения протеогликановых агрегатов. Укажите со­ставные компоненты.

28 Укажите, какие компоненты образуются при гидролизе:

а) хондроитин-4-сульфата; б) гиалуроновой кислоты; в) гепарина; г) глюкуроновая кислота; д) глюкуронат-2-сульфат; е) N-ацетилглюкозамин; ж) N-ацетилгалактозамин-4-сульфат; з) N-ацетилглюкозамин-6-сульфат?

29 Как повлияет длительное введение кортизона экспериментальным жи­вотным на выведение оксипролина с мочой?

30 Изменится ли скорость потребления кислорода (тканевого дыхания) кости в фазу ее активной регенерации? Аргументируйте свой ответ.

Лабораторная работа Модифицированный метод количественного определения сиаловых кислот в сыворотке крови

Принцип метода. Метод основан на том, что при добавлении ТХУ к сыворотке крови происходит мягкий гидролиз гликопротеидов, приводящий к отщеплению сиаловых кислот, которые вступают в реакцию с уксусно-сернокислым реактивом с образованием окрашенного соединения буровато-розового цвета. Интенсивность окраски раствора прямо пропорциональна концентрации сиаловых кислот.

Ход работы.

1-й этап – гидролиз гликопротеидов. В сухую центрифужную пробирку отмеривают 1 мл сыворотки крови и прибавляют 1 мл 10 %-го раствора ТХУ. Смесь перемешивают, пробирку закрывают фольгой и помещают в кипящую баню точно на 5 мин для выделения сиаловых кислот в свободном виде. Вынув из бани, пробирку охлаждают в холодной воде со льдом. Смесь центрифугируют или очень аккуратно фильтруют, сливая раствор по стеклянной палочке на маленький бумажный фильтр. Если проводили центрифугирование, то надосадочную жидкость сливают в сухую пробирку.

2-й этап – проведение цветной реакции. В одну пробирку (опытную) отмеривают 0,4 мл супернатанта или фильтрата, в другую (контрольную) – 0,4 мл дистиллированной воды. В обе пробирки добавляют по 5 мл уксусно-сернокислого реактива, закрывают фольгой и помещают на 30 мин в кипящую баню. После этого пробирки охлаждают и колориметрируют на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром (длина волны – 540 нм) в кюветах толщиной слоя 10 мм против контрольной пробы. Зная оптическую плотность испытуемого раствора, по калибровочной кривой определяют концентрацию сиаловых кислот.

Калибровочную кривую строят с пробами, содержащими 0,05; 0,1; 0,2 и 0,3 мл стандартного раствора сиаловой кислоты (0,5 мг в 1 мл).

Общий объем пробы при построении калибровочного графика доводят дистиллированной водой до 0,4 мл. Затем добавляют во все пробирки по 5 мл уксусно-сернокислого реактива, перемешивают и проделывают все операции, описанные выше. При построении графика на оси ординат откладывают значения оптической плотности, а на оси абцисс – содержание сиаловых кислот в пробах.

Клинико-диагностическое значение. Сиаловые кислоты, или N-ацетил­производные нейраминовой кислоты, играют важную роль в организме, прежде всего, как структурные блоки гликопротеидов, являясь концевыми остатками их полисахаридных цепей. Гликопротеины выполняют в организме также опорную, защитную, рецепторную и иммунную функции.

При патологических состояниях организма содержание гликопротеинов существенно изменяется. Особенно заметны эти изменения при воспалительных процессах, сопровождающихся разрушением соединительной ткани, – ревматизме, коллагенозах, некоторых формах новообразований и др. В этих случаях уровень сиаловых кислот в тканях и сыворотке крови резко возрастает и может служить диагностическим тестом для оценки активности патологического процесса.

В норме содержание сиаловых кислот в сыворотке крови составляет в среднем 0,62–0,73 г/л (62–73 мг/дл).

Оформление работы. Дают клиническо-диагностическую оценку полученных результатов, отмечают клиническое значение определения сиаловых кислот.

Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагности­ческую оценку.

Рекомендуемая литература

Основная

1. Материал лекций.

2. Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1990. С. 488–503; 1998. С. 661–678.

3. Николаев А. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 399–411.

4. Уайт А. и др. Основы биохимии. М.: Мир, 1981. Т. 3. С. 1467–1513.

Дополнительная

5. Ашмарин И. П. и др. Элементы патологической физиологии и биохимии. М.: МГУ, 1992.

6. Албертс Б. и др. Молекулярная биология клетки. М.: Мир, 1994. Т. 3. С. 287–381.

Занятие 36

Контрольное по разделу «Биохимия нервной, мышечной и соединительной тканей, миокарда и легких»

Цель занятия: контроль усвоения вопросов пройденного раздела “Биохимия нервной, мышечной и соединительной тканей, миокарда и легких”.

Контрольные вопросы

1. Общая характеристика метаболизма мышечной ткани.

2. Особенности метаболизма мышечной ткани, характеризующие ее относительную автономию.

3. Характеристика типов мышечных волокон по механизмам энергообра­зования.

4. Особенности метаболизма АТФ в мышечных тканях.

5. Характеристика и роль специфических белков мышечной ткани (актин G, F, миозин, актомиозин, тропомиозин, тропонины T, C, I и др.)

6. Роль мышечной ткани в межорганном обмене субстратами.

7. Теория мышечного сокращения (механизм электромеханического сопряжения).

8. Особенности сокращения гладкой мускулатуры.

9. Особенности метаболизма миокарда.

10. Биохимические механизмы развития сердечной недостаточности.

11. Биохимическое обоснование лечения сердечной недостаточности. Механизм действия сердечных гликозидов и других кардиотропных средств.

12. Ограничение двигательной активности (гипокинезия). Основные элементы патогенеза гипокинетического синдрома.

13. Понятие о гематоэнцефалическом барьере.

14. Общая характеристика химического состава и метаболизма мозга.

15. Особенности метаболизма нервной системы (углеводный, липидный, белковый).

16. Нейромедиаторы, их характеристика и метаболизм.

17. Биохимические механизмы электрогенеза в нервной ткани.

18. Механизм синаптической передачи, роль мембран, рецепторов, ферментов и медиаторов.

19. Особенности метаболизма мозга при гипоксии.

20. Биохимические механизмы действия на мозг алкоголя, наркотиков (опиоиды, кокаин, ЛСД-25 и др.) и гидрофобных токсических соединений.

21. Биохимические механизмы развития алкоголизма, наркоманий и токсикоманий.

22. Общая характеристика и особенности строения соединительной ткани (СТ).

23. Общая характеристика и особенности метаболизма клеточных элементов СТ.

24. Характеристика волокнистых структур СТ. Особенности их метаболизма (биосинтез и распад).

25. Процессинг коллагена в норме и при патологии.

26. Строение и функции протеогликанов.

27. Схема биосинтеза гликозамингликанов, их функциональная роль.

28. Структурная организация межклеточного матрикса.

29. Неколлагеновые структурные гликопротеиды – фибронектин, его строение, свойства и функциональная роль.

30. Базальная мембрана, ее строение, свойства и функциональная роль.

31. Хрящевая ткань, химический состав и особенности метаболизма.

32. Химический состав, структура и формирование костной ткани.

33. Метаболизм кости и факторы влияющие на него (витамин D, кальцитонин, паратгормон, соматотропин, эстрогены, андрогены и др.). Механизм минерализации кости.

34. Зубы, химический состав и особенности метаболизма. Механизм развития кариеса.

35. Изменение СТ при старении, коллагенозах, заживлении ран. СТ при недостаточности витамина С.

Контрольные вопросы по практическим навыкам по курсу биохимии

1. Определение активности амилазы по Вольгемуту.

2. Определение активности АсАТ в сыворотке крови.

3. Определение активности щелочной фосфатазы в сыворотке крови.

4. Количественное определение глюкозы в крови орто-толуидиновым методом.

5. Эмульгирование жиров, механизм.

6. Количественное определение общих липидов и холестерина в сыворотке крови.

7. Анализ желудочного сока (определение кислотных фракций).

8. Качественные реакции на белки.

9. Количественное определение мочевины в сыворотке крови.

10. Определение общего белка в сыворотке крови рефрактометрическим методом.

11. Количественное определение витамина C в моче.

12. Определение гемоглобина в крови.

13. Количественное определение билирубина в крови.

14. Определение содержания кальция в моче по методу Сулковича.

15. Определение патологических компонентов мочи (кровь, глюкоза, белок, кетоновые тела).

ПРИМЕЧАНИЕ

Необходимо знать по каждой работе:

1. Принцип метода, химизм реакции.

2. Ход работы (для чего делается каждый этап методики).

3. Нормальные величины.

4. Клинико-диагностическое значение.