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.
|
|
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? При железодефицитных состояниях скорость МСГ замедлится, т.к. при микросомальном гидроксилировании необходимым компонентом является железо. МСГ принимает участие в метаболизме ксенобиотиков и лекарственных препаратов, поэтому фармакотерапию следует подобрать такую, чтобы максимально снизить интоксикацию организма и побочные эффекты. Суть реакций МСГ заключается в гидроксилировании вещества типа R-H с использованием одного атома молекулы кислорода О2, второй атом соединяется с протонами водорода H+ с образованием воды. Донором протонов водорода является восстановленный NADPH + H+. Таким образом, меняется структура исходного вещества Ферменты МСГ – микросомальные оксигеназы. 42) 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? АЛТ в гепатоцитах локализуется главным образом в цитозольной части, в то время как АСТ – в митохондриях, и высвобождается в сыворотку только при полном цитолизе. АЛТ Катализирует перенос аминогруппы аланина на альфа - кетоглутаровую кислоту с образованием пировиноградной кислоты и глутаминовой кислоты. Переаминирование происходит в присутствии кофермента - пиридоксальфосфата - производного витамина В6. АСТ - Катализирует перенос аминогруппы от аспарагиновой кислоты на альфа-кетоглутаровую кислоту с образованием щавелевоуксусной кислоты и глутаминовой кислот. Переаминирование происходит в присутствие кофермента - пиридоксальфосфата — производного витамина В6. 43) 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? Активность дегидрогеназ в крови снижается при недостатке ионов марганца, цинка и других, которые входят в состав активного центра дегидрогеназ. ЛДГ — гликолитический цинксодержащий фермент, обратимо катализирующий окисление L-лактата в пировиноградную кислоту. Малатдегидрогеназа - катализирует окислительно-восстановительную реакцию превращения малата в оксалоацетат (специфичен в отношении L-изомеров). Алкогольдегидрогеназа - катализирует окисление спиртов и ацеталей до альдегидов и кетонов в присутствии никотинамидадениндинуклеотида (НАД). (содержит цинк) 44) 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? Витамин В1 (тиамин) играет важную роль в процессах энергообеспечения организма. Он является кофактором пируваткарбоксилазы (1ый фермент пируватдегидрогеназного комплекса), фермента альфа-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса. 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.45) 45)Используя знания по биохимии энергетического обмена, попытайтесь объяснить почему, чтобы не замерзнуть зимой на улице ребенку следует как можно больше двигаться? 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. 46) Апоптоз – запрограммированная гибель клеток. При некоторых патологических состояниях (например, вирусная инфекция) может происходить преждевременная гибель клеток. В организме человека вырабатываются защитные белки, предотвращающие преждевременныйапоптоз. 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? Bcl-2 - предотвращает выход цитохрома с в цитоплазму (методом закрытия каналов), и увеличивает соотношение NADH / NAD+ . При уничтожении белка замедляется (если не исчезает вовсе) окислительное фосфорилирование и возможно нарушение в цепи переноса электронов. Изменения губительны, ибо не вырабатывается АТФ. 47. Почему липоевая кислота обязательно входит в комплекс препаратов для лечения сердечной недостаточности? Липоевая кислота (vit. N) - кофактор пируватдегидрогеназного комплекса. В организме ПВК может превращаться не только в ацетил-КоА, но и в углеводы, аминокислоты и жирные кислоты, а затем в жиры, что может привести к развитию атеросклероза и сердечной недостаточности. При наличии достаточного количества липоевой кислоты пируват превращается в CO2 и Ацетил-КоА, а не в жирные кислоты. 49. У ребенка сердечно-сосудистая недостаточность и, как следствие, гипоэнергетическое состояние. Какие витамины вы порекомендуете? Почему? Назовите ферменты, участвующие в общем пути энергетического обмена и тканевом дыхании, активность которых зависит от витаминов. Реакции какого типа они катализируют? В процессе энергетического обмена участвуют коферменты, содержащие витамины В1,В2,В3,В5 Недостаточность этих витаминов приводит к гипоэнергетическому состоянию. Ферменты участвующие в энергетическом обмене активность которых зависит от витаминов: ПДГ (В1), Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление ДЛАТ (В5), Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую ДЛДГ (РР) Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление ФМН, ФАД – витамин В2 50. 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? 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 мюH=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. 51. Объясните, почему применение витамина С в терапии критических состояний, активизирует образование АТФ и улучшает работу микросомальной системы гидроксилирования. Из-за выраженных микроциркуляторных расстройств, у больных в критических состояниях возникают синдромы 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. 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. 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. 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. 52. Бурый жир новорожденных детей содержит белоктермогенин, нарушающий сопряжение тканевого дыхание и окислительного фосфорилирования. Какова роль этого жира в жизни новорожденного? Разобщение окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания может быть биологически полезным. Разобщение представляет собой способ генерирования тепла для поддержания температуры тела у млекопитающих адаптированных к холоду. В качестве разобщителя выступают жирные кислоты, которые накапливаются в бурой жировой ткани. Такой бурый жир есть и у новорожденных детей, что позволяет поддерживать температуру тела при еще несовершенной системе терморегуляции 53.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. 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 убихинон. А затем с убихинона на цитохром с. 54.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: В первом случае Ингибитор АТФ-синтазы: синтез АТФ снизится, температура - повысится, скорость тканевого дыхания – понизится, количество выделенного СО2 — понизится. 2,3-динитрофенол: синтез АТФ - снизится, температура - снизится, тканевое дыхание – повысится, Количество СО2 - повысится. Окислительное фосфорилирование подразумевает под собой передачу энергии атомов водорода в энергию АТФ (АДФ + Ф). Поскольку процесс АДФ + Ф блокируется разобщителями в структурах внутренней мембраны накапливается энергия водорода. 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. 55. 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? Барбитураты оказывают избирательное действие на ЦНС, проявляющееся угнетением функции коры головного мозга. Это происходит из-за воздействия на метаболизм нервных клеток через снижение потребления ими кислорода и нарушений в цитохромной системе, что в свою очередь ведет к расстройству образования ацетилхолина, и следовательно, нарушению передачи нервных импульсов в ЦНС. 56. 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. Кокарбоксилаза входит в состав ферментов, катализирующих карбоксилирование и декарбоксилирование пирувата, способствует образованию ацетил –КоА. Соответственнопри сердечной недостаточности ацетил–КоА недостаточно, замедляется цикл Кребса, тканевое дыхание, и вследствие, выработка АТФ. Кокарбоксилаза способствует выработке ацетил-КоА. Ускоряется окислительное декарбоксилирование пирувата. 57 Известно, что Hg2+ необратимо связывается с SH-группами липоевой кислоты. К каким изменениям в энергетическом обмене может привести хроническое отравление ребенка 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 58) 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. 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. 59) Как отразится на энергетическом обмене организма ребенка дефицит витаминов РР, В1, В2? Ответ поясните. Для «работы» каких ферментов необходимы эти витамины? Витамин В1 является антиневротическим, и его недостаток ведет к нарушению обмена веществ с поражениями нервной и мышечной систем, желез внутренней секреции и пищеварительного тракта. Особенно заметными становятся изменения в функционировании нервной системы, и следствием этого могут быть полиневриты и параличи. B1 необходим для нормального функционирования кофермента тиаминдифосфата. Витамин В2 Большой дефицит рибофлавина отрицательно влияет на процесс пищеварения и роста. Могут наблюдаться поражения глаз, бледность слизистой оболочки губ, воспалительные изменения в области носогубного треугольника, крыльев носа и век, светобоязнь, слезотечение. Без него невозможно расщепление белков с целью получения ферментов, способствующих кислородному, углеводному и жировому обмену. Участвует в окислительно-восстановительных реакциях организма, способствует нормальному функционированию нервной, кровеносной систем, нормальной зрительной функции глаз, играет важную роль в процессах роста и развития организма. B2 необходим для нормального функционирования коферментов FAD и FMN. Витамин РР Ниацин, или никотиновая кислота, участвует в процессах биологического окисления и энергетического обмена, помогает процессам пищеварения, регулирует сосудорасширяющую функцию. Кроме того, никотиновая кислота улучшает углеводный обмен, оказывает сосудорасширяющее действие и положительно влияет на гемодинамику. PP необходим для нормального функционирования коферментов NAD и NADP 60) Педиатры рекомендуют родителям не слишком тепло одевать детей для прогулок на воздухе, чтобы не наступало перегрева, повышенной потливости и беспокойства. На чем основана такая рекомендация? Для ответа используйте знания по биохимии энергетического обмена. У детей, особенно в раннем возрасте очень хорошая теплоотдача в связи с особенностями гомеостаза и наличием бурой жировой ткани, которая дает дополнительное тепло, поэтому их не следует надевать слишком тепло, так как можно вызвать перегрев. |