Примерные задачи к экзамену по Биохимии для студентов 2 курса специальности Лечебное дело
 Скачать 5.35 Mb.
|
|
Задача 4. Грамотрицательная бактерия Vibriocholera вырабатывает белок – холерный токсин (М.м.=90 000), обусловливающий характерный симптом холеры: огромную потерю организмом воды и Na+ вследствие непрерывной изнурительной диареи. Жидкость и Na+ в организме не пополняются, происходит сильное обезвоживание; в отсутствие лечения болезнь всегда заканчивается смертью. Когда холерный токсин получает доступ в кишечный тракт, он прочно связывается со специфическими центрами на плазматической мембране эпителиальных клеток, выстилающих тонкий кишечник, вызывая длительную активацию аденилатциклазы (в течение часов или дней). Как влияет холерный токсин на концентрацию цАМФ в клетках кишечника? Как в норме функционирует цАМФ в клетках кишечного эпителия? Предложите возможный способ лечения холеры. Холерный токсин представляет собою олигомерный белок, состоящий из шести субъединиц. Одна из этиx субъединиц относится к типу A. Эта субъединица обладает каталитической активностью. Остальные пять субъединиц относятся к типу B. Они нужны для связывания xолерного токсина с белком-рецептором человеческой клетки. В молекуле xолерного токсина B субъединицы образуют кольцо. В A субъединице выделяют два домена, соединенныx дисульфидной связью: A1 (CTA1) - это фермент, который присоединяет АДФ-рибозу к G-белкам, A2 (CTA2) имеет вид альфа-спирали, которая наxодится внутри пятичленного кольца, образованного B субъединицами. Холерный токсин проникает в клетки кишечного эпителия (энтероциты) посредством рецептор-зависимого эндоцитоза. В цитоплазме клетки дисульфидная связь между доменами A1 и A2 восстанавливается и A1 (CTA1) диссоциирует из комплекса. Субъединица A1 имеет способность присоединять АДФ-рибозу к тримерному Gsα-компоненту аденилатциклазы. В результате этой реакции аденилатциклаза активируется и начинает синтезировать цАМФ. В свою очередь цАМФ запускает сигнальный путь, который приводит к оттоку хлорид-ионов и других анионов из клетки через CFTR-каналы и к прекращению поступления в клетку ионов натрия. Дополнительные отток ионов натрия происходит совместно с анионами. Ионы натрия котранспортируются с молекулами воды, поэтому концентрация воды в клетке при этих процессах существенно снижается. Нарушение водно-солевого баланса приводит к диареи, при которой организм теряет до 2 литров воды в час. Фермент аденилциклаза, который катализирует образование цАМФ из АТФ, локализован главным образом в клеточной мембране. Гормоны, которые действуют через цАМФ, стимулируют аденилциклазу, и поэтому был сделан вывод, что рецепторы для этих гормонов функционально связаны с аденилциклазой. Единственным ферментом, который инактивирует цАМФ, является фосфодиэстераза, превращающая цАМФ в 5'-АМФ. Таким образом, два фактора — аденилциклаза и фосфодиэстераза — играют ключевую роль в поддержании уровня цАМФ в каждой клетке и в организме в целом. Третьим фактором регуляции является скорость поступления цАМФ в экстрацеллюлярную жидкость. Кроме того, ряд факторов — катехоламины, мелатонин, инсулин и особенно простагландины — обладают способностью изменять уровень цАМФ в некоторых клетках. Как видно, паратиреоидный гормон играет важную роль в регуляции почечного цАМФ, так как при введении этого гормона выделение цАМФ с мочой резко возрастает. С другой стороны, инфузия кальция приводит к снижению экскреции цАМФ; цГМФ также выделяется с мочой в относительно высокой концентрации, в количестве до 30% от выделения цАМФ. Инфузия кальция и паратиреоидина повышает концентрацию цГМФ. Ацетилхолин повышает уровень цГМФ и снижает уровень цАМФ, и поэтому можно думать, что оба нуклеотида играют регулирующую и независимую роль во внутриклеточном обмене Задача 5. Метаболизм глюкозы у млекопитающих, в том числе у человека, ограничен скоростью потребления глюкозы клетками и ее фосфорилированием гексокиназой. Транспорт глюкозы из кровотока осуществляется при участии семейства переносчиков глюкозы GLUT. GLUT1 и GLUT2 – в гепатоцитах, GLUT3 – в нейронах головного мозга, GLUT4 – в скелетных мышцах, сердечной мышце, жировой ткани. Сравните локализацию GLUT4 в клетках обозначенных тканей с локализацией GLUT2 и GLUT3 и объясните, какую роль она играет в реакции на сигнал инсулина в мышцах, жировой ткани, головном мозге и печени. Объясните нарушения в работе GLUT4 у людей с сахарным диабетом I типа. Ответ: GLUT-1,3,5 – транспортеры глюкозы в инсулиннезависимые ткани. Для работы этих транспортеров не требуется инсулин. Они имеют крайне высокое сродство к глюкозе (Km1-2 мМ) и обеспечивают транспорт глюкозы в эритроциты, нейроны мозга, эпителий кишечника и почек, плаценту. GLUT-2 – транспортер глюкозы в инсулинрегулирующие ткани. Он также не требует для своей работы инсулина и активируется только при высоких концентрациях глюкозы, так как имеет к ней крайне низкое сродство (Km15-20 мМ). Обеспечивает транспорт глюкозы в клетки поджелудочной железы и печени (т.е. в те ткани, где идет синтез и деградация инсулина). Он принимает участие в регуляции секреции инсулина при повышении уровня глюкозы. GLUT-4 – транспортер глюкозы в инсулинзависимые ткани. Этот транспортер имеет промежуточное сродство к глюкозе (Km5 мМ), но в присутствии инсулина его сродство к глюкозе резко повышается и он обеспечивает захват глюкозы клетками мышц, адипоцитами, печенью. Под влиянием инсулина происходит перемещение молекул GLUT-4 из цитоплазмы клетки в ее мембрану (увеличивается количество молекул переносчика в мембране), повышается сродство переносчика к глюкозе и она поступает внутрь клетки. В итоге, концентрация глюкозы в крови понижается, а в клетке возрастает. Задача 6. Взрослый человек, занятый активным физическим трудом, при нормальном питании должен потреблять в сутки около 160 г углеводов, но лишь 20 мг ниацина. Объясните это с учетом роли ниацина в гликолизе. Напишите структурную формулу ниацина. Напишите уравнения реакций гликолиза, для которых требуется ниацин. Охарактеризуйте состояние недостаточности ниацина в рационе. Ответ:Биологическая роль никотиновой кислоты и никотинамида определяется их участием в построении никотинамидных коферментов: никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамид адениндинуклеотидфосфата (НАДФ).  В результате шестой реакции анаэробного гликолиза глицеральдегид-3-фосфат в присутствии фермента глицеральдегидфосфатдегидрогеназы, кофермента НАД и неорганического фосфата подвергается своеобразному окислению с образованием 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты и восстановленной формы НАД (НАДН).  В результате одиннадцатой реакции происходит восстановление пировиноградной кислоты и образуется молочная кислота. Реакция протекает при участии фермента лактатдегидрогеназы и кофермента НАДН, образовавшегося в шестой реакции:  Недостаточность ниацина — гиповитаминозы и авитаминозы наблюдаются одновременно с состояниями, обусловленными дефицитом в рационе других витаминов группы В (тиамина, рибофлавина, пиридоксина, цианокобаламина и др.). Наиболее ранние симптомы недостаточности ниацина — общая слабость, апатия, бессонница, головокружение. При длительном ограничении поступления этого витамина нарушается функция кишок, центральной нервной системы, поражается кожа. При авитаминозе возникает заболевание пеллагра, поэтому витамин называется РР (предупреждающий пеллагру). Эта болезнь чаще возникает в конце зимы и начале весны. В развитии ее большое значение имеют предрасполагающие факторы — недостаточность питания, физические перегрузки, длительное охлаждение и др. Иногда заболевание становится хроническим. При пеллагре появляются потеря памяти, слабоумие, бред, расстройство пищеварения, поражения кожи. После приема ниацина скоро наступает выздоровление, но кожа долго остается темной, шершавой. Задача 7. Для определения эффективности различных веществ в качестве предшественников глюкозы экспериментальных животных обычно заставляют голодать до тех пор, пока не будут исчерпаны запасы гликогена в печени, а затем дают в пищу исследуемое вещество. Субстрат, приводящий к суммарному повышению уровня гликогена в печени, называют глюкогенным, так как он сначала превращается в глюкозо-6-фосфат. С помощью уравнений ферментативных реакций покажите, какие из указанных ниже веществ являются глюкогенными. А. Сукцинат       Б. Глицерин  В. Ацетил-КоА  Г. Пируват  Д. Бутират |