Министерство образования и науки российской федерации

ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Г.Р. ДЕРЖАВИНА

В.Б. Максименко

С.Е. Синютина

А.Г. Шубина

СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ

ПО БИОХИМИИ

Допущено Редакционно-издательским

советом ТГУ имени Г.Р. Державина в качестве

учебного пособия для студентов,

обучающихся по специальности

060101 – Лечебное дело

Тамбов 2012

УДК ББК М

Рецензенты:

доктор медицинских наук, профессор Симонов С.Н.

кандидат медицинских наук, доцент Топчиева З.С.

М	Максименко, В.Б. Ситуационные задачи по биохимии: Учебное пособие для студентов университетов, обучающихся по специальности «Лечебное дело» / В.Б. Максименко, С.Е. Синютина, А.г. Шубина; Министерство образования и науки; Тамб. гос. ун-т им. Г.Р. Державина, Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г.Р. Державина, 2012. - с.
	Данное учебное пособие представляет собой подборку более 300 задач по различным темам курса биохимии. Вторая часть пособия содержит авторские задачи по биохимической диагностике заболеваний печени. УДК ББК © Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, 2012

СОдержАние

Введение
1. Задачи по основному курсу биохимии
Тема 1. Белки и ферменты, витамины
Тема 2. Введение в метаболизм. Биологическое окисление. Регуляция метаболических процессов
Тема 3. Обмен углеводов
Тема 4. Обмен липидов
Тема 5. Обмен азотсодержащих соединений
Тема 6. Биохимия органов и тканей
2. Биохимические синдромы при заболеваниях печени
3. Примерные тестовые задания по теме «Биохимия органов и тканей»
Ответы
Литература

1. Задачи по основному курсу биохимии

Примеры решения задач

1. Объясните причины повышенной кровоточивости при недостатке витамина С.

Коллагеновые волокна входят в состав стенок кровеносных сосудов и обеспечивают их прочность и другие механические свойства. При недостатке витамина С нарушается один из важных этапов синтеза коллагена - гидроксилирование пролина и лизина. Аскорбиновая кислота вместе с ионами Fe²⁺ - кофакторы ферментов пролилгидроксилазы и лизилгидроксилазы. Нарушен синтез коллагена, следовательно, снижается прочность стенок сосудов и появляется кровоточивость.

2. Почему содержание ферментов цикла мочевины возрастает как при обильном белковом питании, так и при голодании?

В обоих случаях происходит интенсивный распад белков и аминокислот, которые в отсутствие углеводов и жиров используются как источник энергии. Интенсивный распад аминокислот приводит к образованию большого количества аммиака, который обезвреживается в орнитиновом цикле. Поэтому содержание ферментов данного цикла возрастает.

3. У женщин желчнокаменная болезнь зачастую является следствием высокого уровня эстрогенов в организме. Известно, что эстрогены угнетают синтез 7а-гидроксилазы, но увеличивают количество фермента ГМГ-КоА-редуктазы. Объясните, почему изменения в обмене холестерина, вызванные эстрогенами, могут быть причиной болезни.

Увеличение количества ГМГ-КоА-редуктазы усиливает синтез холестерина; угнетение синтеза 7а-гидроксилазы подавляет образование желчных кислот из холестерина. Холестерин накапливается в организме. При его избытке в желчном пузыре часто образуются камни, состоящие из холестерина.

Тема 1. Белки и ферменты, витамины

1.1. В результате реакции пентапептида, содержащего аминокислоты лиз, ала, вал, про, лей с динитрофторбнзолом и последующего гидролиза ДНФ-пептида 20 % раствором соляной кислоты был получен ДНФ-аланин, а при гидролизе карбоксипептидазой - пролин. В триптическом гидролизате найдены два пептида: вал-про и лиз-вал. Напишите формулу данного пептида.

1.2. Соли тяжелых металлов токсичны для живых организмов. Объясните механизм их токсического действия. Почему в качестве первой помощи при отравлении солями тяжелых металлов пострадавшему можно дать выпить сырой яичный белок?

1.3. Белки, осуществляющие транспорт молекул или ионов через мембрану, являются трансмембранными белками. Они имеют в своей структуре область, заключенную в липидном бислое мембраны, и области, обращенные внутрь клетки (в цитоплазму) и во внеклеточное пространство. Предположите, какие аминокислоты должны преобладать в различных участках данного трансмембранного протеина.

1.4. Найдите, в какой зоне рН лежит ИЭТ полипептида арг-гис-глу-цис. В каком направлении будет двигаться данный пептид при электрофорезе в буферном растворе с рН = 7? Как изменится заряд и направление движения пептида в электрическом поле, если в пептиде аргинин заменить лейцином?

1.5. Глобулярные белки характеризуются определенным расположением специфических аминокислот. Укажите наиболее вероятное расположение (внутри или на поверхности молекулы нативного глобулярного белка) аминокислотных остатков глутамата, лизина, серина, валина, глутамина и изолейцина.

1.6. Известно, что некоторые низкомолекулярные органические соединения способны вызывать обратимую денатурацию белка. Одним из таких соединений является конечный продукт азотного обмена - мочевина. Зная структурную формулу этого соединения, объясните механизм денатурирующего действия мочевины. Как можно вернуть белку его нативную конформацию?

1.7. Гистоны - это белки, содержащиеся в ядрах эукариотических клеток. Они прочно связаны с дезоксирибонуклеиновой кислотой, которая содержит много фосфатных групп. Изоэлектрическая точка гистонов очень высока - около 10,8. Какие аминокислотные остатки должны присутствовать в гистонах в относительно больших количествах? Каким образом эти остатки обеспечивают прочное связывание гистонов с ДНК?

1.8. В поезде рожает женщина. Каким простым способом можно определить - роженица здоровая или у нее поздний токсикоз с протеинурией?

1.9. В чем разница в первой помощи при отравлении угарным газом и нитритами. Объясните, почему?

1.10. После пожара обнаружен труп. Каким простым способом можно определить, погиб ли человек во время пожара или он умер до пожара?

1.11. На каких особенностях строения белка волос основана химическая завивка?

1.12. Оптимальные условия действия амилазы – фермента, расщепляющего крахмал: рН 6,8, t 37 ^С. Как изменится активность фермента в каждом из следующих случаев: рН инкубационной среды равен 5; температура инкубации 70 ^С; в инкубационную среду добавлен раствор CuSO₄; в присутствии раствора сульфата меди в среде увеличена концентрация крахмала.

Укажите причины изменения активности фермента.

1.13. Изучалась устойчивость двух разных ферментов (гексокиназы и рибонуклеазы) к действию температуры. Выяснилось, что при нагревании ферментов при температуре 50^° в течение 15 минут гексокиназа теряет 70% своей активности, в то время как рибонуклеаза - только 30%. При сравнении структурной организации этих ферментов выяснилось, что рибонуклеаза содержит в своей структуре 4 дисульфидные связи. Исходя из приведенных выше данных, объясните отличия в устойчивости двух ферментов к тепловой денатурации.

1.14. Метанол очень токсичен: прием внутрь всего 30 мл метанола может привести к смерти. Высокая токсичность метанола обусловлена действием не столько метанола, сколько продукта его метаболизма - формальдегида. Метанол быстро окисляется до формальдегида под действием фермента печени алкогольдегидрогеназы. Один из методов лечения при отравлении метанолом состоит в том, что больному назначают этанол либо внутрь, либо внутривенно в количествах, которые у здорового человека вызывают интоксикацию. Объясните, почему такое лечение оказывается эффективным.

1.15. При изучении свойств фермента к системе фермент-субстрат было добавлено неизвестное вещество. В результате константа Михаэлиса увеличилась в 2 раза. Какое явление имело место?

1.16. Фермент аргиназа катализирует расщепление мочевины. Оптимум рН – 9,0. Как изменится активность фермента в каждом из следующих случаев:

1). Инкубационную среду подкислить до рН 5,0.

2). В среду добавить гликоциамин (NH₂-C-NH-CH₂-COOH)

NH

3). В присутствии гликоциамина увеличить в среде концентрацию аргинина.

Укажите причины изменения активности фермента.

1.17. Мышечный фермент лактатдегидрогеназа катализирует реакцию:

В отличие от NAD⁺ раствор NADH поглощает свет при 340 нм. Объясните, как это свойство NADH можно использовать для количественного определения лактатдегидрогеназы.

1.18. Если в систему, в которой содержится фермент гликогенсинтаза в активном состоянии, добавить фермент киназу гликогенсинтазы и достаточное количество АТФ, то фермент потеряет свою первоначальную активность. В чем причина снижения активности гликогенсинтазы? Какие условия необходимы, чтобы вернуть ферменту его активность?

1.19. Фолиевая кислота

принимает участие в функционировании ряда ферментов. Синтез фолиевой кислоты важен для роста и размножения бактерий, в том числе патогенных (стафилококков, гонококков и др.). Объясните, почему сульфаниламидные препараты, общая формула которых:

вызывают гибель бактерий и могут использоваться в качестве лекарств.

1.20. Аспирин обладает противовоспалительным и анальгезирующим действием, так как подавляет биосинтез простагландинов. Какой фермент ингибируется аспирином?

1.21. Фермент изоцитратдегидрогеназа катализирует реакцию превращения изоцитрата в α-кетоглутарат. АТФ является отрицательтным эффектором фермента, а АДФ - его положительным эффектором. Объясните механизм регуляции фермента. Дайте графическое изображение кинетики данной ферментативной реакции.

1.22. Из сыворотки крови человека выделили пять изоферментных форм лактатдегидрогеназы и изучили их свойства. Как можно доказать, что выделены изоформы одного и того же фермента?

1.23. Фермент лактатдегидрогеназа (ЛДГ) имеет 5 изоферментов и катализирует обратимую реакцию превращения пирувата в лактат. В таблице приведены величины К_м для пирувата. В культуре клеток показано, что при снижении парциального давления кислорода в тканях повышается синтез М-субъединиц, а синтез Н-субъедниц практически не меняется. Объясните роль изоферментов ЛДГ в регуляции метаболизма. Как меняется состав изоферментов ЛДГ при недостатке кислорода? В каком направлении идет лактатдегидрогеназная реакция в этих условиях?

ИЗОФЕРМЕНТЫ	Км
ЛДГ1 (Н4)	8,9х10-3М
ЛДГ3 (Н2М2)	5,2х10-3М
ЛДГ5 (М4)	3,2х10-3М

1.24. Почему операции на головном мозге проводят после предварительного охлаждения?

1.25. Ацетилхолинэстераза содержится, в основном, в печени, поджелудочной железе и эритроцитах крови. Синтез этого фермента происходит в печени. Используя эти данные, объясните причины снижения активности ацетилхолинэстеразы крови у больного с заболеванием печени и у больного с отравлением дихлофосом.

1.26. Почему недостаток фолиевой кислоты и витамина В₁₂ приводит к развитию анемии?

1.27. Больной жалуется на общую слабость и кровоточивость десен. Недостаток какого витамина может быть причиной такого состояния?

1.28. У больного, вследствие хронической патологии печени и кишечника, нарушено всасывание липидов. Какие сопутствующие гиповитаминозы отягощают состояние больного?

1.29. После лечения воспалительного процесса антибиотиками у больного нарушилось свертывание крови вследствие поражения микрофлоры кишечника. Недостаток какого витамина наблюдается у больного?

1.30. При обтурационной желтухе и желчных свищах часто наблюдается протромбиновая недостаточность. С дефицитом какого витамина это связано?

1.31. У больного с карциномной опухолью наблюдается авитаминоз PP, в крови резко повышена концентрация серотонина. Что является причиной такого состояния?

1.32. На прием к врачу обратился больной с симметричным дерматитом открытых участков кожи. Из беседы с пациентом установлено, что он питается, в основном, крупами и ест мало мяса, молока и яиц. Дефицит какого витамина является ведущим у данного пациента?

1.33. У больного в результате неполноценного питания появилась диарея, деменция и дерматит. Недостатком какого витамина вызвано данное состояние?

1.34. У больного после эктомии желчного пузыря затруднены процессы всасывания Са через стенку кишечника. Назначение какого витамина будет стимулировать этот процесс?

1.35. К врачу обратился больной с патологией желчевыводящих путей и поджелудочной железы. Авитаминоз каких витаминов можно ожидать в этом случае? Почему?

1.36. У ребенка при очередном обследовании выявлено прекращение минерализации костей. Недостаток какого витамина мог послужить этому причиной?

1.37. При исследовании сыворотки крови ребенка обнаружено понижение содержания фосфата кальция. Отмечено искривление костей нижних конечностей, замедленное прорезывание зубов, позднее закрытие родничка. На какое заболевание указывают эти отклонения? Как проводится его профилактика?

1.38. У пациента при полноценном питании развилась гиперхромная (мегалобластическая) анемия. Недавно он перенес операцию по резекции желудка. Какова причина анемии?

1.39. К врачу обратился больной с жалобами на кровоточивость десен, выпадение волос. При незнчительных травах у больного легко образуются синяки. Врач рекомендовал ему прием отвара шиповника. Обоснуйте назначение.

1.40. После эпилептического припадка педиатром был осмотрен грудной ребенок, получающий искусственную пищу. У ребенка обнаружен также дерматит. При лабораторном обследовании установлено снижение активности аланин- и аспартаттрансаминаз в эритроцитах. Недостаток какого витамина можно предположить?

1.41. В медико-генетическую консультацию обратилась семейная пара по поводу бесплодия. Обследование не выявило каких-либо отклонений в здоровье. При опросе установлено, что женщина длительно придерживается преимущественно молочной диеты с практически полным отсутствием овощей в рационе. Какой диагноз был поставлен врачом? Какое лечение назначено?

1.42. Известно, что употребление в пищу сырых яиц может вызвать гиповитаминоз витамина Н. В составе яиц содержится белок авидин, который взаимодействует с витамином Н и препятствует его всасыванию в желудочно-кишечном тракте. Объясните, почему вареные яйца таким эффектом не обладают.

1.43. В моркови, тыкве и других красных овощах содержатся каротины. Недостаток какого витамина восполняют эти растительные пигменты?

1.44. Больному поставлен диагноз бери-бери. Активность какого фермента нарушена у пациента?

1.45. У экспериментальных животных из рациона питания исключили липоевую кислоту, при этом у них наблюдалось ингибирование пируватдегидрогеназного комплекса. Чем является липоевая кислота для этого фермента?

1.46. При длительном приеме антибиотиков или сульфаниламидных препаратов у человека может развиться гиповитаминоз витамина В₆. Чем это может быть обусловлено?

1.47. Почему витамины группы В необходимо принимать значительно чаще, чем витамины А и D?

1.48. При дефиците витамина В₆ у грудных детей, находившихся на искусственном вскармливании, описаны поражения нервной системы. Объясните биохимические механизмы развития патологии,

1.49. Витамин В₆ часто назначают при состояниях, связанных с недостаточностью катехоламинов ( паркинсонизме, невритах, депрессивных состояниях). Объясните, на чем основано действие пиридоксина.

1.50. На консультации у дерматолога женщина, 22 лет, астенического телосложения. Жалобы на шелушение кожи, плохо заживающие ранки (гнойники) на коже и слизистых, постоянную сухость во рту, ухудшение зрения. В анамнезе – анорексия (наблюдалась у психиатра). При осмотре выявлен гиперкератоз, папулезная сыпь, атрофия потовых и сальных желез, ксерофтальмия. Объясните механизм возникших симптомов.

1.51. Больному поставлен диагноз: «Авитаминоз витамина А». Почему врач рекомендовал пациенту есть больше красномякотных овощей (моркови, томатов, перца), хотя витамина в них нет?

1.52. У человека, длительно не употреблявшего в пищу жиров, обнаружены дерматит, плохое заживление ран, ухудшение зрения, снижена половая функция. При назначении терапевтической диеты, содержащей рыбий жир, симптомы исчезли. Объясните возможные причины нарушения обмена.

1.53. У пациента наблюдается конъюнктивит, длительно незаживающие трещины в углах рта, дерматит носогубной складки, выпадение волос. Питание вегетарианское. Каков предположительный диагноз и механизм возникших симптомов?

1.54. При осмотре больной дерматологом установлено, что на щеках, вокруг губ, на носу, лбу, тыльной стороне кистей рук обнаруживаются симметричные участки поражения кожи (эритема). Пораженная кожа темно-красного цвета, отечная, отмечается шелушение, гиперкератоз. Масса тела больной снижена. В анамнезе энтерит с нарушением всасывания питательных веществ, диарея, неврастения. Каков диагноз заболевания? С дефицитом какого витамина оно связано?

1.55. Больной с диагнозом цирроз печени поступил в клинику. Подумайте, какие нарушения в обмене витаминов у него возможны?

1.56. Пациент страдает дисбактериозом кишечника. Гиповитаминоз каких витаминов может у него развиться?