1. Оптимальные условия действия амилазы фермента, расщепляющего крахмал рН 8, 37С. Как изменится активность фермента, если рН инкубационной среды составит 0 Как изменится активность фермента, если температура инкубационной среды составит 30С Ответ поясните.
 Скачать 178.5 Kb.
|
|
20. 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-концевого 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. 21. 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 или снижение активности может быть связано с нарушением белоксинтезирующей функции печени. За единицу активности любого фермента принимается то количество его, которое в оптимальных условиях катализирует превращение 1 микромоля субстрата или образование 1 микромоля продукта в минуту (мкмоль/мин). 22. 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, 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 оного создаются гипертермические условия. 23.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 KSскорость 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 (ммоль/л) Уравнеение Михаэлиса —уравнение, описывает зависимость скорости реакции, катализируемой ферментом, от концентрации субстрата. Если фермент характеризуется высоким значением Км, то это означает, что потребуется много субстрата для того, чтобы увеличить скорость катализируемой этим ферментом реакции до половины максимальной; низкая величина Км указывает на то, что для насыщения фермента достаточно небольшого количества субстрата. Из этих положений следует также, что фермент-субстратные пары с низким значением Км характеризуются высоким сродством друг к другу и наоборот. Конкурентные ингибиторы уменьшают скорость химической реакции. Конкурентный ингибитор повышает Кm для данного субстрата (уменьшает сродство субстрата к ферменту). 24. 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 низкомолекулярных фрагментов (класс лиазы). 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. Большинство функций, которые выполняют гиалуронидазы, связаны с их способностью повышать проницаемость тканей за счет снижения вязкости межклеточного матрикса. Гиалуронидаза за счет снижения вязкости межклеточного матрикса тканей и повышения проницаемости капилляров облегчает распространение местных анестетиков при инфильтрационной анестезии. 25. 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? 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 4 до 6. Студент допустил следующую ошибку: он взял рН среду, в которой активным будет только щелочная фосфатаза. Результаты активности кислой фосфатазы окажутся неверными. 26. 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. АДФ - аллостерический активатор фермента. Так как отношения АДФ/АТФ и NADH/NAD+ в клетке относительно постоянны, ускорение утилизации АТФ приводит к повышению концентрации АДФ и ускорению окисления NADH в дыхательной цепи. Повышение концентрации NAD+, в свою очередь, стимулирует окислительное декарбоксилирование. Напротив, повышение концентрации АТФ и NADH снижает скорость этого процесса. Таким образом, изменения отношений АДФ/АТФ и NADH/ NAD+ - важнейшие сигналы, отражающие энергетические потребности клетки и регулирующие скорость окислительного декарбоксилирования. NAD-зависимый фермент локализован в митохондриях и участвует в ЦТК; Класс – оксидоредуктаз, группа – дегидрогеназ. 27. При недостатке у детей 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? Аминотрансфераза катализирует реакцию переноса аминогруппы. Коферементом данного фермента является передоксальфосфат, за который отвечает витамин В6. В данном случае наблюдается низкая активность аминотрансферазы. Повышение активности этих ферментов свидетельствует о патологии органов. Если активность максимально возрастает, то это ведет к разрушению клеток. 28. 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? Креатинкиназы, тип реакции: перенос остатка фосфорной кислоты. Лактатдегидрогеназы, тип реакций: окислительно-восстановительные. Аланин (аспартат) аминотрансферазы, тип реакций: перенос функциональных групп с одного субстрата на другой. Для диагностики заболеваний миокарда используют определение ЛДГ1 и ЛДГ2, АСТ, КК-MB. Потому что разные изоформы одного фермента находятся в разных органах и тканях. 29. 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 относятсявыбранные для диагностики ферменты? 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. 30. У ребенка 9 лет активность аспартатаминотрансферазы сыворотки крови 70 Ед/л. Повышена активность лактатдегидрогеназы V и гамма-глутамилтраснпептидазы. Как вы думаете, где локализован патологический процесс? Следует ли ожидать изменения активности аланинаминотрансферазы? Повышение активности лактатдегидрогеназы V и гамма-глутаминтранспептидазы может свидетельствовать о патологии печени т.к. оба фермента являются органоспецифичниыми для данного органа. Да, возможно стоит ожидать увеличение активности АЛТ, т.к. при дальнейшем развитии паталогического процесса возможно развитие цитолиза и как следствие выход данного фермента в кровь. 31) В крови больного ребенка 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? 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). 32) У подростка активность аспартатаминотрансферазы сыворотки крови 180 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? 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. 33) У ребенка 10 лет активность аланинаминотрансферазысыворотки крови 300Ед/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? 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. 34) Назначьте биохимическое (энзимологическое) обследование ребенку, 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? При панкреатите повышается активность а-амилазы, панкреатической липазы, трипсина. Поджелудочная является единственным источником трипсина – фермента класса гидролаз, расщепляющего пептиды и белки. Ингибирование образования трипсина снижает нагрузку на поджелудочную, предотвращает ее «саморазрушение» и обострение заболевания, т.к. трипсин вследствие воспаления не может выделиться в полость 12ПК. А-амилаза (гликозил-гидролаза) – расщепляет крахмал до олигосахаридов, панкр. Липаза – расщепляет триглицериды на глицерин и ВЖК. 35) Активность щелочной фосфатазы новорожденного 35 – 106 МЕ/л, а ребенка в возрасте 10 лет – 106 - 213 МЕ/л. Почему с возрастом происходит повышение активности фермента в сыворотке крови? ЩФ – гидролаза, отщепляющая фосфат, наиболее активна в щелочной среде. ЩФ локализуется костной ткани, плаценты, печени., следственно, интенсивным обменом фосфатов. Повышение уровня ЩФ у ребенка происходит в результате роста костной ткани и интенсивного обмена фосфатов. 36) Подросток находился в контакте с больным вирусным гепатитом (заболевание печени, сопровождающееся цитолизом). Назначьте биохимическое (энзимологическое) обследование, с помощью которого можно выявить признаки нарушения структуры и функции печени в случае заражения. Как изменится у него уровень маркерных и секреторных ферментов печени? Назовите класс и подкласс выбранных для диагностики ферментов На анализ – ЛДГ-5, АЛТ, ПХЭ, ГГТП (маркер холестаза), ЩФ. Уровень всех ферментов, кроме ПХЭ, повысится. АЛТ-трансфераза, трансаминаза, ЛДГ – оксидоредуктаза, дегидрогеназа. ПХЭ- гидролаза, гидролаза пептидных связей. ГГТП – пептидаза, ЩФ – гидролаза фосфоэфирных связей. 37) Назначьте биохимическое (энзимологическое) обследование ребенку с подозрением на инфаркт миокарда (заболевание протекает с развитием некроза). Каковы возможные сдвиги ферментативной активности? Назовите класс и подкласс выбранных для диагностики ферментов. На анализ - АЛТ, ЛДГ-1,2, КФК-МВ. При инфаркте с некрозом уровень ферментов повысится (также тропонина). АЛТ – аминотрансфераза, ЛДГ – оксидоредуктаза, дегидрогеназа, КФК – трансфераза, киназа. 38) Назначьте биохимическое (энзимологическое) обследование ребенку с подозрением на заболевания печени, связанные с нарушением ее экскреторной функции. Каковы возможные сдвиги ферментативной активности? Назовите класс и подкласс выбранных для диагностики ферментов. Нарушение экскр. Ф-ии печени. Анализы – ЩФ печеночная, ПХЭ. Уровень ферментов понизится. ЩФ – гидролаза фосфоэфирных связей, ПХЭ- гидролаза, гидролаза пептидных связей. 39) Почему у детей раннего возраста уровень активности внутриклеточных ферментов в плазме крови выше, чем у взрослых, а псевдохолинэстеразы – ниже? У детей раннего возраста высокая проницаемость клеточных мембран, поэтому активность внутриклеточных ферментов в сыворотке несколько выше чем у взрослых. Низкая активность ПХЭ связана с низкой белковосинтетической функцией печени. 40) 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. ЛДГ содержится в большом кол-ве не только в сыворотке, но и в эритроцитах, поэтому при анализе гемолизированной крови возможен ложноположительный результат. Панкр. Липаза же органоспецифичный фермент, и гемолиз крови не повлияет на результат. ЛДГ – оксидоредуктаза, дегидрогеназа. Липаза – гидролаза, липаза. 41) У ребенка железодефицитное состояние. |