шпора по анату. билеты с ответами-3. Билет 1 Изоферменты. Понятие. Биологическая роль. Примеры. Диагностическое значение определения изоферментов плазмы крови
 Скачать 0.96 Mb.
|
Билет № 101. Трансляция. Основные этапы. Биологическое значение. Антибиотики - ингибиторы трансляции. Трансляция (англ. translation – перевод) – это биосинтез белка на матрице мРНК. После переноса информации с ДНК на матричную РНК начинается синтез белков. Каждая зрелая мРНК несет информацию только об одной полипептидной цепи. Если клетке необходимы другие белки, то необходимо транскрибировать мРНК с иных участков ДНК. Биосинтез белков или трансляция происходит нарибосомах, внутриклеточных белоксинтезирующих органеллах, и включает 5 ключевых элементов: матрица – матричная РНК, растущая цепь – полипептид, субстрат для синтеза – 20 протеиногенных аминокислот, источник энергии – ГТФ, рибосомальные белки, рРНК и белковые факторы. Выделяют три основных стадии трансляции: инициация, элонгация, терминация. ИнициацияДля инициации необходимы мРНК, ГТФ, малая и большая субъединицы рибосомы, три белковых фактора инициации (ИФ-1, ИФ-2, ИФ-3), метионин и тРНК для метионина. В начале этой стадии формируются два тройных комплекса: первый комплекс – мРНК + малая субъединица + ИФ-3, второй комплекс – метионил-тРНК + ИФ-2 + ГТФ. После формирования тройные комплексы объединяются с большой субъединицей рибосомы. В этом процессе активно участвуют белковые факторы инициации, источником энергии служит ГТФ. После сборки комплексаинициирующая метионил-тРНК связывается с первым кодоном АУГ матричной РНК и располагается в П-центре (пептидильный центр) большой субъединицы. А-центр (аминоацильный центр) остается свободным, он будет задействован на стадии элонгации для связывания аминоацил-тРНК. После присоединения большой субъединицы начинается стадия элонгации. ЭлонгацияДля этой стадии необходимы все 20 аминокислот, тРНК для всех аминокислот, белковые факторы элонгации, ГТФ. Удлинение цепи происходит со скоростью примерно 20 аминокислот в секунду. Элонгация представляет собой циклический процесс. Первый цикл (и следующие циклы) элонгации включает три шага: Присоединение аминоацил-тРНК (еще второй) к кодону мРНК (еще второму), аминокислота при этом встраивается в А-центр рибосомы. Источником энергии служит ГТФ. Фермент пептидилтрансферазаосуществляет перенос метионина с метионил-тРНК (в П-центре) на вторую аминоацил-тРНК (в А-центре) с образованием пептидной связи между метионином и второй аминокислотой. При этом уже активированная СООН-группа метионина связывается со свободной NH2-группой второй аминокислоты. Здесь источником энергии служит макроэргическая связь между аминокислотой и тРНК. Фермент транслоказа перемещает мРНК относительно рибосомы таким образом, что первый кодон АУГ оказывается вне рибосомы, второй кодон (на рисунке ) становится напротив П-центра, напротив А-центра оказывается третий кодон (на рисунке ). Для этих процессов необходима затрата энергии ГТФ. Так как вместе с мРНК перемещаются закрепленные на ней тРНК, то инициирующая первая тРНК выходит из рибосомы, вторая тРНК с дипептидом помещается в П-центр. Второе повторение цикла – начинается с присоединения третьей аминоацил-тРНК к третьему кодону мРНК, аминокислота-3 становится в А-центр. Далее трансферазная реакции повторяется и образуется трипептид, занимающийА-центр, после чего он смещается в П-центр в транслоказной реакции.. Цикл элонгации (реакции 1,2,3) повторяется столько раз, сколько аминокислот необходимо включить в полипептидную цепь. ТерминацияСинтез белка продолжается до тех пор, пока рибосома не достигнет на мРНК особых терминирующих кодонов – стоп-кодонов УАА, УАГ, УГА. Данные триплеты не кодируют ни одной из аминокислот, их также называют нонсенс-кодоны. При вхождении этих кодонов внутрь рибосомы происходит активация белковых факторов терминации, которые последовательно катализируют: Гидролитическое отщепление полипептида от конечной тРНК. Отделение от П-центра последней, уже пустой, тРНК. Диссоциацию рибосомы. Источником энергии для завершения трансляции является ГТФ. Трансляция — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой. Общая схема трансляции: Инициация – субъединицы рибосомы объединяются с мРНК и в систему поступает первая тРНК. Старт кодон АУГ. Элонгация (удлинение) – циклически повторяющиеся события, связанные с включением аминокислот в белковую цепочку. Терминация (окончание биосинтеза) связана с поступлением в рибосому одного из нонсенс-кодонов: УАА, УАГ или УГА. В цитозоле клеток связывание аминокислоты с тРНК катализируют ферменты аминоацил-тРНК синтетазы. В образовании полипептидных цепей белка участвует большое число компонентов: аминокислоты — субстраты синтеза белка; мРНК — матрица, содержащая информацию о первичной структуре белка в виде линейной последовательности кодонов; тРНК — адапторы аминокислот к кодоном мРНК; аминоацил-тРНК синтетазы, катализирующие связывание аминокислот с соответствующими тРНК; рибосомы — субклеточные структуры, с помощью которых происходит сборка аминокислот в полипептидные цепи; АТФ и ГТФ — источники энергии процесса; Mg 2+ — кофактор, стабилизирующий структуру рибосом; факторы инициации, элонгации, терминации — внерибосомные белки, облегчающие и ускоряющие процесс трансляции. К малой рибосоме присоединиется мет-тРНК, происходит активация факторов инициации. Образующийся комплекс скользит по мРНК вплоть до встречи с инициирующим кодоном АУГ. Когда антикодон Мет-тРНК связывается с кодоном AUG, комплекс останавливается, к нему присоединяется 60 S субъединица рибосомы, при этом ГТФ гидролизуется до ГДФ и Н3РО4, а факторы инициации удаляются. Формируется полная 80 S рибосома с двумя активными центрами: Р-центром (пептидильным), в который оказывается включенной Мет-тРНК Мет, и А-центром (аминоацильным),в область которого попадает первый смысловой кодон мРНК. Молекула тРНК поступает в А участок рибосомы и если её антикодон комплементарен кодону мРНК в А участке, то между ними возникает связь, служащая сигналом для встраивания принесенной аминокислоты в цепочку белка пептидной связью. После этого белок теряет связь с тРНК в Р участке, она высвобождается и уходит в цитоплазму на поиски новой аминокислоты. Рибосомы сдвигаются на один триплет и цикл повторяется, пока не закончится вся иРНК. Элонгация включает три последовательные стадии. 1. Связывание аа-тРНК в А-центре. К свободному А-центру присоединяется аа-тРНК, у которой антикодон комплементарен кодону мРНК, находящемуся в области этого центра. Для того чтобы это событие стало возможным, в структуре рибосомы происходят конформационные изменения, требующие затраты энергии ГТФ и участия фактора элонгации EF1. 2. Образование пептидной связи. Между α-NH2-группой аминокислоты, находящейся в Ацентре в составе аа-тРНК, и карбоксильной группой метионина или другой аминокислоты, входящей в растущую полипептидную цепь, которая присоединена к тРНК Р-центра, образуется пептидная связь. Катализирует реакцию пептидилтрансфераза. Продуктом реакции становится удлиненная на одну аминокислоту пептидил-тРНК, расположенная в А-центре рибосомы. 3. Транслокация — перемещение рибосомы по мРНК. Рибосома продвигается по мРНК на один кодон в направлении от 5'- к 3'-концу с использованием энергии ГТФ и при участии фактора элонгации еEF2. В результате в рибосоме пептидил-тРНК из А-центра попадает в Р-центр, а в А-центре оказывается следующий кодон мРНК. тРНК, которая передала Мет или растущий пептид на аминокислоту аа-тРНК, на 2 этапе теряет связь с Р-центром и уходит в цитозоль клетки. Рост полипептидной цепи белка продолжается за счет многократного повторения стадий 1→ 2 →3. Терминация. Когда в А-центр рибосомы попадает один из стоп-кодонов мРНК: UАА, UАG, UGА, белковые факторы терминации RF1, RF3 узнают эти кодоны и освобождают вновь синтезированный пептид из связи с последней тРНК, субъединицами рибосомы и мРНК. Этот этап энергозависим и сопровождается гидролизом ГТФ. Действие большой группы антибиотиков разных классов направлено на ингибирование трансляции у прокариотов. Все они используются в медицинской практике как антибактериальные препараты. Так: стрептомицин ингибирует инициацию синтеза белка в клетках патогенной микрофлоры и вызывает ошибки в прочтении информации, закодированной в мРНК; тетрациклины связываются с 30 S субъединицей и препятствуют присоединению аа-тРНК в А-центр рибосомы, нарушая процесс элогации; левомицетин присоединяется к 50 S субъединице рибосомы и подавляет пептидилтрансферазную реакцию; эритромицин также присоединяется к 50 S субъединице рибосомы и ингибирует транслокацию. 2. Обмен фтора. Источники, условия всасывания, биологическая роль. Гипо- и гиперфтороз. Причины. Проявления. Проявления в полости рта. Источники: рыба, морепродукты. В основе механизма всасывания фтора лежат обычные процессы диффузии (через мембраны желудочной и кишечной стенок), скорость которой определяется градиентом концентрации фтора: пищеварительный тракт—кровь. Биологическая роль: Необходим для правильного формирования костной ткани и зубов. Входит в гидроксилапатит (фторапатит) кристаллический минерал в костях и зубах. Участвует во многих биохимических реакциях (регулирует активность ряда ферментов - аденилатциклазы, липаз, эстераз, лактатдегидрогеназ и др.) Гипофтороз появляется при снижении поступления его с пищей и водой; уменьшении всасывания в желудке и тонких кишках (в норме усваивается до 80 % фтора, содержащегося в пищей, и менее 50 % фтора, входящего в состав костной муки); снижении выхода из депо (скелета); увеличении выделения с мочой ( до 90 %) и калом ( до 10 %). Клинически дефицит фтора проявляется в: развитии и активизировании кариеса зубов; ослаблении процесса формирования полноценных зубов (особенно при снижении рН ротовой полости как во внутриутробном и в постнатальном периодах жизни; снижении активности иммунной системы; возникновении тонзилопатий; нарушениях обмена кальция, приводящих к развитию рахита, остеопороза, костных переломов. Гиперфтороз возникаетвследствие длительного (многолетнего) повышенного поступления в организм фтора и фторорганических соединений. Это приводит к угнетению одних ферментов (эстеразы микросом печени, липаз, лактатдегидрогеназы и др.) и активизации других (аденилатциклазы и др.). Различают следующие основные виды флюорозов: эндемические, профессиональные, ятрогенные. Клинические проявления флюорозов характеризуются: на эмали формируются пятна, затем выщербленность остеосклерозом скелета; тугоподвижностью суставов и позвоночника; развитием деформаций скелета в виде кифоза и сколиоза; ускорением старения организма; фиброзированием мышечных волокон; хроническими гастритами, панкреатитами, токсическими гепатитами, гепатозами, кардиомиодистрофиями; снижением функции гонад. т.д. Фтор является условно-эссенциальным микроэлементом. Это означает, что его биологическая функция известна (или признана), однако явлений дефицита фтора не наблюдают. Содержание фтора в организме взрослого человека составляет около 2,6 г, 99% фтора находится в костях и зубной эмали. Биологическая роль фтора участвует во многих биохимических реакциях (регулирует активность ряда ферментов - аденилатциклазы, липаз, эстераз, лактатдегидрогеназ и др.) участвует в образовании костной ткани, а также формировании эмали и дентина зубной ткани, проявляя выраженный противокариесный эффект за счет подавления кислотообразующих бактерий в полости рта Пищевые источники фтора Основным источником фтора является питьевая вода. С пищевыми продуктами (содержат мало фтора) человек получает только одну треть необходимого фтора, а остальную часть с водой. Помимо воды, источниками фтора являются рыба (скумбрии, треске и сом), субпродукты (печень), орехи, баранина, телятина, овсяная крупа, рис, яйца, молоко, лук, шпинат, яблоки, чай. Дефицит фтора Причины дефицита фтора недостаточное поступление с рационом нарушение обмена Последствия дефицита фтора повышение риска развития кариеса зубов повышение риска развития остеопороза Избыток фтора Причины избытка фтора высокое содержание фтора в питьевой воде может присутствовать в соответствующих геохимических провинциях, или рядом с соответствующими производствами (алюминий) передозировка препаратами фтора работа во вредных условиях труда нарушение обмена Последствия избытка фтора нарушение жирового и углеводного обмена остеопороз, остеомаляция, образование костных шпор кальциноз сухожилий и связок появление пятен на зубах, разрушение зубной эмали кровоизлияния в области слизистых оболочек рта и носа сухой удушливый кашель, потеря голоса брадикардия, снижение давления. зуд кожи, раздражение и слущивание эпидермиса Суточная потребность во фторе: 4,0 мг. 3. При обследовании больного обнаружено: АсТ-0,6 мкМ, АлТ- 1,1 мкМ, общий билирубин 46 мкМ, холебилирубин 25 мкМ/л. Возможные причины. С патологией какого органа могут быть связаны обнаруженные Вами изменения? Обоснуйте. Норма: Общий билирубин 1,7 – 17мкмоль/л, 25% - прямой, холебилирубин, ферменты повышены, ! алт преобладает – патология печени. Механическая или подпеченочная желтуха развивается вследствие снижения оттока желчи при непроходимости желчного протока – желчные камни, новообразования поджелудочной железы, гельминтозы.В результате застоя желчи происходит растяжение желчных капилляров, увеличивается проницаемость их стенок. Не имеющий оттока в кишечник прямой билирубин поступает в кровь, в результате развивается гипербилирубинемия. Т.к. билирубин в кишечник не попадает, продуктов его катаболизма уроблиногенов в моче и кале нет. Кал обесцвечен Заведующий кафедрой медицинской химии, д.б.н., доцент Д.В.Суменкова Билет № 11 1 Взаимосвязь обмена углеводов, липидов, белков. Основные этапы катаболизма. Ключевые соединения трех видов обменов, пути использования. Общее энергетическое обеспечение.В анаболических процессах биосинтеза белков, липидов или углеводов используются одни и те же источники энергии фосфорилирования (АТФ) или восстановления (НАД(Ф)Н), которые пополняются за счет катаболических процессов распада поступающих с пищей или эндогенных белков, липидов или углеводов (рис. 7-1). Между процессами биосинтеза имеется конкуренция за источники энергии. Общие предшественники и промежуточные продукты обмена.Среди многих общих продуктов и субстратов, образующихся и используемых в процессах обмена белков, липидов и углеводов, можно выделить как наиболее значимые образующиеся при гликолизе триозы, которые могут быть использованы для образования глицерина (липосинтез) или ряда аминокислот (синтез белка), а также ацетил-CoA. Этот промежуточный продукт образуется при распаде белков, липидов и углеводов и может быть использован для липосинтеза или для извлечения энергии Общий конечный путь.Образующийся при распаде белков, липидов и углеводов ацетил-CoA поступает в цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, или цикл Кребса), где подвергается окислению до CO2. Образующиеся при этом восстановительные эквиваленты в форме НАДН используются далее в дыхательной цепи для получения АТФ. CO2может быть использован для синтеза жирных кислот (через малонил-CoA) и мочевины, пуринов и пиримидинов (через карбамоилфосфат), причем в мочевине конечные продукты обмена белков, липидов и углеводов (CO2 и NH3) связаны между собой непосредственно 2 Витамин С. Химическая природа, источники, потребность. Биохимические функции. Изменения обмена веществ при недостаточности. Возможные проявления со стороны тканей полости рта. Витамин С является гамма-лактоном, близким по структуре к глюкозе. Его молекула имеет два ассимметрических атома углерода (4С и 5С) и четыре оптических изомера. Биологически активна только L-аскорбиновая кислота. Аскорбиновая кислота образует редокс-пару с дегидроаскорбиновой кислотой, сохраняющей витаминные свойства. Водные растворы аскорбиновой кислоты быстро окисляются в присутствии кислорода даже при комнатной температуре. Скорость деградации возрастает с повышением температуры, при увеличении рН раствора, под действием УФ-лучей, в присутствии солей тяжелых металлов. Аскорбиновая кислота разрушается в процессе приготовления пищи и хранения продуктов. В пищевом рационе человека аскорбиновая кислота должна присутствовать постоянно, так как она быстро расходуется, а ее избыток уже через 4 часа полностью выводится из организма. Источником витамина С служит растительная пища. Особенно богаты им перец и черная смородина, далее идут укроп, петрушка, капуста, щавель, цитрусовые, земляника, но чемпионом среди всех растений является шиповник: 1,2 г (!) на 100 г сухих ягод. Для профилактики цинги следует ежесуточно получать 50 мг аскорбиновой кислоты, однако наиболее оптимальной для здорового человека вне стрессовой ситуации является доза 100—200 мг в сутки; при заболеваниях она может быть увеличена до 2-х г в сутки. Биохимические функции витамина C. Витамин С занимает доминирующее положение во внеклеточной антиоксидантной защите, значительно превосходящее в этом отношении глутатион-SH. Он является также важнейшим внутриклеточным антиоксидантом. Антиоксидантная функция аскорбиновой кислоты объясняется ее способностью легко отдавать два атома водорода, используемых в реакциях обезвреживания свободных радикалов. В высоких концентрациях этот витамин «гасит» свободные радикалы кислорода. Важной функцией аскорбата является обезвреживание свободного радикала токоферола (витамина Е), благодаря чему предупреждается окислительная деструкция этого главного антиоксиданта клеточных мембран. Как антиоксидант аскорбиновая кислота необходима для образования активных форм фолиевой кислоты, защиты железа гемоглобина и оксигемоглобина от окисления, поддержания железа цитохромов Р450 в восстановленном состоянии. Витамин С участвует во всасывании железа из кишечника и высвобождении железа из связи его с транспортным белком крови — трансферрином, облегчая поступление этого металла в ткани. Он может включаться в работу дыхательной цепи митохондрий, являясь донором электронов для цитохрома С. Очень важную роль играет аскорбат в реакциях гидроксилирования: *Гидроксилирование «незрелого» коллагена, осуществляемое пролингидроксилазой с участием витамина С, ионов железа, α-кетоглутарата и кислорода. *Гидроксилирование триптофана в 5-гидрокситриптофан (в реакции синтеза серотонина). *Реакции гидроксилирования при биосинтезе гормонов корковой и мозговой части надпочечников. *Гидроксилирование р-гидроксифенилирувата в гомогентизиновую кислоту. *Гидроксилирование бета-бутиробетаина при биосинтезе карнитина. Витамин С активно участвует в обезвреживании токсинов, антибиотиков и других чужеродных для организма соединений, осуществляемых оксигеназной системой цитохромов Р450 В составе оксигеназной системы микросом витамин С играет роль прооксиданта, т. е., как и в реакциях гидроксилирования, обеспечивает образование свободных радикалов кислорода (так называемое Fe2+-аскорбатстимулируемое ПОЛ, т. е. перекисное окисление липидов). Гиповитаминоз витамина C. Дефицит витамина С приводит к заболеванию цингой (скорбутом). Главным симптомом цинги является нарушение проницаемости капилляров, обусловленное недостаточностью гидроксилирования пролина и лизина в коллагене, и нарушение синтеза хондроинтинсульфатов. Мышечная слабость является следствием быстро развивающейся недостаточности карнитина, обеспечивающего энергетику миоцитов. При гиповитаминозе С развивается железодефицитная анемия из-за нарушения всасывания железа и использования его запасов при синтезе гемоглобина. При недостатке аскорбата снижается также участие фолиевой кислоты в пролиферации костномозговых клеток. Гиповитаминоз С всегда сопровождается ослаблением иммунозащитных сил организма, а также усилением реакций свободнорадикального окисления, лежащих в основе патогенеза множества заболеваний — лучевой болезни, рака, атеросклероза. диабета и др. Недостаток витамина С в полости рта. Развивается геморрагический гингивит и быстротекущий пародонтит. Болезненность десен, отечность, они разрыхлены, легко кровоточат. Часто присоединяется сопутствующая инфекция. Слюна часто окрашена кровью. Обнаруживаются мелкоточечные кровоизлияния. Снижается способность тканей к регенерации. Наблюдается склонность к множественному кариесу, что связано с нарушением процессов дифференцировки одонтобластов, снижения синтеза коллагена, образования дентиновой матрицы. При тяжелой форме недостаточности (ЦЫНГА) развиваются: отек, кровоизлияние связочного аппарата периодонта и его деструкция. Появлению глубоких периодонтальных карманов, подвижность и смещение зубов. Десневые сосочки не прилегают к шейке зуба. Они делаются синюшно-красного цвета, постепенно увеличиваются в размерах, прикрывая коронки зубов. На участках кровоизлияний развивается язвеннонекротический процесс, что обусловлено присоединением вторичной инфекции. Некрозы чаще локализуются в области миндалин и десневого края. Снижается иммунитет, так как витамин С обладает стимулирующим действием на миграцию лейкоцитов, хемотаксис, синтез и высвобождение интерферона и синтез |