1. При нагревании белков до 70 градусов, большинство их них теряет свою биологическую активность. Объясните, как связана структура белков с их функцией, что происходит с белком при нагревании? Какие еще факторы могут нарушить структуру и функцию белков? Укажите механизмы защиты структуры белков в клетках. При ответе представьте соответствующие графики и рисунки.
2. В популяции людей найдены около 300 полиморфных форм гемоглобина. Каковы причины и последствия полиморфизма гемоглобина? Для ответа на вопрос:
а) опишите строение основного белка эритроцитов;
б) объясните, какие изменения в структуре гемоглобина могут привести к образованию полиморфных форм этого белка;
г) используя, в качестве примеров НbS и НbС, объясните, как изменение структуры белка отразится на его функции.
3. HbS имеет конформацию, отличную от конформации HbA и хуже выполняет свою функцию. На примере этих белков объясните связь между первичной структурой и функцией белков. Приведите различные примеры проявления полиморфизма белков.
4. В крови студента одной из африканских стран, поступившего в больницу с жалобами на одышку, головокружение, учащенное сердцебиение и боли в конечностях, при анализе крови были обнаружены эритроциты, имеющие форму серпа. Какова причина развития данного заболевания? Для ответа на вопрос:
а) опишите строение основного белка эритроцитов и объясните, какие изменения в структуре привели к образованию патологической формы этого белка;
б) используя таблицу генетического кода, определите могут ли эти изменения быть результатом точечных мутаций;
в) объясните, почему изменяется форма и функция эритроцитов.
5. Кислород необходим клеткам для процессов окисления веществ и получения энергии. Недостаток кислорода, также как его избыток, губителен для тканей. Каким образом регулируется количество О2, доставляемого в ткани в точном соответствии с клеточными потребностями? При ответе объясните:
а) что такое эффект Бора;
б) как связан этот эффект с метаболической активностью тканей.
6. В 1949 году Лайнус Полинг с сотрудниками доказали, что в основе заболевания серповидноклеточной анемией лежит изменение первичной структуры белка. Назовите этот белок и на его примере расскажите о зависимости конформации белков и их функций от первичной структуры. Приведите примеры других заболеваний, основой которых является изменение структуры белков.
7. В клетках костного мозга протекает следующий метаболический путь:
Е1 Е2 Е3 Е4 ЕN
Глицин + Сукцинил-КоА → 5-аминолевулиновая кислота → Р2 ↔ Р3 ↔ Р4……….. ↔ Гем
При повышении концентрации конечного продукта синтез его прекращается. Объясните, как регулируется скорость процесса, для этого:
б) назовите, какие ферменты являются регуляторными в данной цепи реакций;
в) нарисуйте схему строения одного из регуляторных ферментов, перечислите его структурно-функциональные особенности и укажите все лиганды, которые могут взаимодействовать с этим ферментом;
д) назовите вид регуляции активности фермента данного метаболического пути.
Ферменты глюко- и гексокиназа катализируют одинаковую реакцию. Напишите реакцию, протекающую под действием этих ферментов; укажите различие в активности, регуляции и локализации этих ферментов. Объясните биологическое значение наличия в организме двух ферментов катализирующих одинаковую реакцию.
9. Пациента с жалобами на боль в груди в течение 3 дней госпитализировали с подозрением на инфаркт миокарда. Результаты биохимического анализа крови подтвердили диагноз. Опишите метод энзимодиагностики и объясните:
а) какие особенности состава и распределения ферментов лежат в основе метода энзимодиагностики;
б) активность каких ферментов определяли в крови пациента и для какого из этих ферментов она была наибольшей на третьи сутки болезни, напишите реакции, катализируемыми этими ферментами.
10. Ростовые факторы стимулируют клетку к вступлению в G1 фазу клеточного цикла. В ходе этой фазы индуцируется синтез ферментов, катализирующих образование дезоксирибонукдеотидов из рибонуклеотидов. Изобразите схему процесса, в котором в качестве субстратов используются дезоксирибонуклеотиды, назовите ферменты и укажите фазу клеточного цикла, в ходе которой он протекает.
11. Препарат доксорубицин в клетке связывается с ДНК, внедряясь между азотистыми основаниями. Кроме этого он генерирует образование активных форм кислорода, которые вызывают разрывы в молекуле ДНК. Назовите группу заболеваний, для лечения которых используется этот препарат, нарисуйте схему матричного биосинтеза, который прекращается под действием этого препарата.
12. Образование пиримидиновых димеров часто происходит в клетках кожи, например, под действием УФО. Обычно у здоровых людей эти повреждения исправляются. Однако в случае пигментной ксеродермы у больных проявляется сверхчувствительность к УФО: появление на коже пятен, коросты и рака кожи. Скорость какого процесса снижена у этих больных? Для ответа изобразите схему процесса, который, защищает ДНК клеток от такого рода повреждения, укажите ферменты и их функции.
13. Действие стероидного гормона кальцитриола на клетки кишечника приводит к увеличению количества белков-переносчиков, обеспечивающих всасывание пищевого Са2+. Какой матричный процесс кальцитриол индуцирует первично в клетках кишечника? Отвечая на поставленный вопрос: а) напишите схему и суммарное уравнение этого процесса; б) укажите, каким модификациям подвергается вновь синтезированная нуклеиновая кислота, для того, чтобы служить матрицей для синтеза других молекул.
14. В процессе формирования атеросклеротической бляшки происходит повреждение эндотелия. В ответ на повреждение активируются тромбоциты, которые секретируют тромбоксаны ТХА2. ТХА2 стимулируют пролиферацию гладкомышечных клеток (ГМК) и их миграцию в область повреждения. Как тромбоксаны повышают количество ГМК? Для ответа на вопрос:
а) укажите какие матричные процессы активируются в ГМК после стимуляции тромбоксанами;
б) нарисуйте схему и опишите один из этих процессов, течение которого в значительной мере зависит от поступления Мет в клетки и возможности его регенерации их гомоцистеина.
15. Известно, что при повышении концентрации гема фактор инициации eIF2 активируется. В результате этого количество гемоглобина в организме увеличивается. Какой процесс с участием eIF2 ускоряется и изменяет уровень Нb этих условиях? Для ответа изобразите схему процесса, перечислите ферменты, субстраты, источники энергии.
16. Для поддержания температуры тела при колебаниях температуры окружающей среды организм изменяет скорость окисления «топливных» молекул. Так, при дрожании мышц на холоде увеличивается использование АТФ как источника энергии для их сокращения, и больше «топливных» молекул окисляется. Почему в этом случае человек согревается? Для ответа изобразите схему, иллюстрирующую механизм синтеза АТФ при участии изоцитрата как энергоносителя.
17. При остром инфаркте миокарда, вследствие образования тромба, в сосуде внезапно прекращается доступ крови в определенный участок ткани. Часто в таком участке развивается некроз. Объясните возможную причину гибели клеток вследствие недостаточного поступления О2, представив соответствующие схемы.
18. При преобладании в пище очищенных круп или хлеба, приготовленного из муки высшего сорта может возникнуть гиповитаминоз В1. Объясните, какую роль играет витамин В1 в организме. Для этого:
а) назовите кофермент в состав которого входит витамин В1 и ферменты, для функционирования которых требуется этот кофермент;
б) напишите процесс, в котором участвуют эти ферменты и объясните как изменится скорость процесса при недостатке В1.
19. Авитаминоз В1 сопровождается нарушением синтеза АТФ клетками нервной системы и развитию полиневритов. Какую роль играет этот витамин в метаболизме цикла? Почему его недостаток приводит к поражению нервной ткани? При ответе используйте схемы метаболических путей и реакции.
20. Цитратный цикл выполняет не только катаболические функции. Его метаболиты активно используются для синтеза других веществ. Приведите примеры анаболических функций ЦТК, написав соответствующие реакции и схемы. Каким образом восполняется утечка метаболитов? Напишите реакцию, назовите фермент и кофермент. К каким последствиям может привести дефект этого фермента?
21. Если к суспензии митохондрий, использующих в качестве единственного субстрата дыхания пировиноградную кислоту, добавить малоновую кислоту, то поглощение О2 митохондриями резко снижается и накапливается один из промежуточных продуктов матаболизма. Какой метаболит накапливается и почему снижается поглощение О2? Для ответа на вопрос:
а) назовите вещество, которое накапливается, напишите схему процесса, в котором это соединение является промежуточным продуктом;
б) объясните, почему прекращается поглощение О2;
в) укажите, каким способом можно снять вызванное малонатом ингибирование.
22. У людей при длительном голодании нарушается метаболизм, в том числе из-за недостатка поступления в организм витамина В5 (пантотеновой кислоты), которая содержится во всех продуктах питания. Наиболее характерными признаками этого гиповитаминоза является сонливость и повышенная утомляемость. Почему дефицит витамина В5 может привести к таким состояниям? Для ответа:
а) укажите, предшественником какого кофермента является витаминВ5, в каких процессах он участвует;
б) приведите схему метаболического пути, активность которого увеличивается в мышцах при выполнении физической нагрузки и укажите реакции, в которых участвует этот кофермент;
в) перечислите другие возможные причины гипоэнергетических состояний.
23. У тренированных людей в скелетных мышцах увеличивается количество митохондрий и миоглобина. Как у этих людей изменится продукция лактата мышцами по сравнению с нетренированными при одинаковой физической нагрузке? При ответе: а) напишите схему метаболического пути, конечным продуктом которого является лактат;
б) объясните, как и почему активность этого метаболического пути будет отличаться у тренированных и не тренированных людей.
24. Гликоген – разветвленный органический полимер. Как связаны особенности строения гликогена с его функцией в организме? Где и для каких целей синтезируется гликоген и в каких ситуациях используется? Ответ обоснуйте представив соответствующие биохимические схемы.
25. У больных с печеночной формой гликогеноза, болезнью Гирке, в крови повышена концентрация лактата и мочевой кислоты. Почему при этом заболевании наблюдается лактоацидоз? Для ответа:
а) напишите схему метаболического пути, активность которого снижена у больного, на схеме укажите место ферментного «блока», укажите фермент; б) укажите, в какие метаболические пути включается «конечный» продукт этого процесса; в) объясните происхождение лактата, концентрация которого повышена в крови больного.
26. При недостаточности тиамина (В1) наблюдается снижение работоспособности, быстрая утомляемость и судороги. В мышцах обнаружено высокое содержание лактата. Почему недостаток В1 приводит к повышению скорости образования этой органической кислоты? При ответе:
а) укажите роль тиамина в метаболизме, приведите примеры реакций, в которых он участвует;
б) напишите схему метаболического пути, который активируется в мышцах при недостатке В1.
27. Человек получил с пищей 200г углеводов и затем не принимал пищу в течение суток. Опишите состояние обмена гликогена у данного человека через 1 час после еды и через 14 часов, написав соответствующие схемы. Объясните отличие в мобилизации гликогена в печени и мышцах.
28. После предшествующего 5-часового перерыва в приеме пищи, студентка выпила сладкий чай с пирожным. Как изменится обмен углеводов в печени в этой ситуации? При ответе представьте схемы, объясняющие как гормоны «переключают» обмен углеводов в печени при переходе от постабсорбтивного состояния к абсорбтивному.
29. Спортсмен совершает 5-километровую пробежку. Укажите, поток каких метаболитов увеличивается из мышц в печень к концу дистанции. Напишите краткие схемы возможных превращений этих веществ в печени в данной ситуации. Объясните значение этих процессов.
30. При длительной физической работе в крови повышается концентрация лактата. Объясните, как лактат может
использоваться в этой ситуации в миокарде, напишите схему соответствующего метаболического пути.
31. При смене абсорбтивного состояния на постабсорбтивное в печени происходит переключение гликолиза на глюконеогенез. Каким образом изменение секреции гормонов и метаболитов регулирует этот процесс? Ответ аргументируйте соответсвующими схемами.
32. Из клеток печени двух крыс был выделен бифункциональный фермент (БИФ), в фосфорилированной и дефосфорилированной формах, имеющих разную ферментативную активность. Объясните особенности функционирования этого фермента. Какую роль играет БИФ в регуляции обмена углеводов в печени животных?
33. Основное значение регуляции скоростей синтеза и распада гликогена в печени заключается в поддержании постоянной концентрации глюкозы в крови. Укажите концентрацию глюкозы в крови в норме. Объясните роль гормонов в регуляции активности ключевых ферментов обмена гликогена. Ответ проиллюстрируйте соответствующими схемами.
34. На дистанции два бегуна: спринтер завершает стометровку, стайер бежит десятый километр. Укажите различия в энергетическом обеспечении работы мышц у этих бегунов. Приведите схемы метаболических путей в обмене углеводов и липидов, которые являются источником энергии у стайера и спринтера.
35. Использование скелетными мышцами жирных кислот в качестве источника энергии зависит от их концентрации в крови. Укажите ситуации, при которых концентрация жирных кислот в крови может увеличиваться и напишите схему, описывающую использование жирных кислот в качестве источника энергии.
36. Студент А. получил в составе пищи только 200г углеводов, а студент В. – только 60г жиров. Через 2 часа у обоих студентов концентрация триацилглицеролов в крови увеличилась. Составьте схемы, объясняющие разницу в составе липопротеинов в крови у этих студентов после еды.
37. При обследовании пациента с атеросклерозом коэффициент атерогенности оказался равным 5,3. Напишите формулу для расчета коэффициента, укажите возможные причины его увеличения. Объясните функции различных липопротеинов в транспорте холестерола.
38. После введения животным в течение нескольких дней глюкозы, содержащей меченые атомы углерода (С14), обнаружили, что метка появляется в изопентенилпирофосфате, а затем в структуре желчных кислот. Как это происходит? Для ответа на вопрос:
а) объясните, в каком процессе изопентенилпирофосфат является промежуточным метаболитом и будет ли сохраняться радиоактивная метка в конечном продукте процесса;
б) напишите схему включения С14 в состав желчных кислот и укажите орган, в котором это происходит;
в) укажите, будет ли сохраняться в организме животных меченые по С14 желчные кислоты, после прекращения введения меченой глюкозы.
39. При одинаковом питании у одних людей ожирение развивается быстрее, чем у других. Для объяснения этого:
а) изобразите схемы метаболических путей, активация которых приводит к увеличению веса;
б) назовите гормон под влиянием которого это происходит и объясните механизм его действия;
в) укажите возможные причины (кроме гиперкалорийного питания) ожирения.
40. Для установления риска развития атеросклероза, помимо определения общего холестерола в крови, дополнительно рассчитывают коэффециент атерогенности. Напишите схему синтеза холестерола, формулу для расчета коэффициента и объясните:
а) почему в расчете коэффициента необходимо учитывать уровень ЛПВП в крови:
б) метаболизм ЛПВП (формирование, взаимодействие с другими липопротеинами т.д.).
41. Каковы особенности метаболизма жиров у человека, получающего высококалорийную пищу с повышенным содержанием легко усвояемых углеводов? Для ответа на вопрос:
а) напишите регуляторную реакцию синтеза жирных кислот и схему синтеза жиров из углеводов;
б) объясните особенности гормональной регуляции этих процессов при избыточном углеводном питании.
42. Человек получил с пищей 250 грамм углеводов и в течение 2-х часов не совершал физической работы. Опишите изменения жирового обмена, происходящие в организме человека в течение этого времени с помощью соответствующих схем, объясните роль гормонов в регуляции этих процессов.
43. В крови голодающего человека возрастает концентрация кетоновых тел. Объясните причины и механизмы, приводящие к усилению синтеза кетоновых тел. Для этого:
а) укажите уровень каких гормонов повышен в крови этого человека;
б) напишите схемы метаболических путей, которые активируют эти гормоны в печени, укажите ключевые реакции и
механизмы их регулиряции.
в) назовите причину, объясняющую более высокую концентрацию в крови β гидроксибутирата по сравнению с ацетоацетатом.
44. Человек получил 250 г углеводов за один прием пищи и в течение 2 часов не совершал физической работы. Какой процесс обмена жирных кислот будет активироваться в печени через 2 ч после еды? Изобразите схему выбранного вами метаболического пути жирных кислот и укажите, какой гормон и каким образом может стимулировать данный метаболический путь.
45. Объясните различие в обмене жиров двух людей: один поужинал и лег отдохнуть, а другой вместо ужина совершает получасовую пробежку. Напишите схемы соответствующих метаболических путей, скорость которых увеличивается у этих людей. Объясните действие гормонов, активирующих эти пути.
46. Пациентам при атеросклерозе и угрозе образования тромба профилактически назначают аспирин. Объясните механизм действия аспирина, ответив на вопросы:
а) каковы функции разных типов эйкозаноидов в свертывании крови;
б) какая реакция в синтезе эйкозаноидов ингибируется аспирином и по какому механизму;
в) укажите, синтез каких эйкозаноидов увеличивается при лечении аспирином, перечислите их биологические функции;
г) какие осложнения могут возникнуть при приеме аспирина?
47. Конценрация глутамина в крови людей значительно выше, чем остальных аминокислот. Объясните это отличие, описав роль глутамина в обмене веществ и используя соответствующие реакции и схемы.
48. Некоторые формы гриппа вызывают у детей усиленный распад белков, характерный для инфекционных болезней, а синтез ключевого фермента, участвующего в инактивации конечного продукта распада аминокислот снижается. Назовите метаболит, который при этом накапливается, объясните биохимические механизмы его токсического действия на нервную систему. Перечислите известные вам способы обезвреживания этого вещества в тканях.
49. У больных с циррозом печени часто развивается гипераммониемия. Объясните это, написав схему метаболического пути, нарушение которого у этих больных приводит к данному симптому, укажите возможные последствия гипераммониемии.
50. Полипептиды трасилол (контрикал), гордокс используются как лечебные препараты при панкреатите. Объясните, на чем основано лечебное действие этих пептидов. Назовите механизмы, которые в норме защищают поджелудочную железу от самопереваривания. Укажите ферменты, секретируемые поджелудочной железой и примеры активации некоторых из них.
51. У пациента перенесшего гепатит, определяли АЛТ и АСТ в крови. Почему активность этих ферментов увеличивается? Для ответа на вопрос:
а) объясните, что такое энзимодиагностика;
б) напишите схемы реакций, катализируемые АЛТ и АСТ, укажите кофермент и роль этих реакций в обмене аминокислот;
в) назовите требования, которые предъявляют к ферментам, используемым в энзимодиагностике.
52. Объясните, почему сульфаниламидные препараты оказывают антибактериальное действие, не проявляя при этом цитостатического влияния на клетки человека. Для этого:
а) объясните механизм действия этих препаратов;
б) приведите примеры процессов, которые нарушаются в бактериальных клетках при введении сульфаниламидных
препаратов.
53. Одной из причин гомоцистинурии является гиповитаминоз фолиевой кислоты, а также В12 и В6. Как изменится при этом заболевании обмен серусодержащих аминокислот? Для ответа на вопрос:
а) напишите схемы объясняющие роль фолиевой кислоты, витаминов В12 и В6 в обмене этих аминокислот;
б) объясните, к каким последствиям может привести изменение скорости образования в организме серусодержащих аминокислот.
54. После введения мышам аспартата, содержащего радиоактивный атом азота (N 15) в α – аминогруппе,
обнаружили, что метка быстро появляется в α – аминогруппах других аминокислот. Объясните значение реакций, которые протекают при этом, написав соответствующие реакции; Какие ферменты этой группы имеют диагностическое значение.
55. У новорожденного ребенка обнаружено повышенное содержание фенилпирувата в моче (в норме он практически отсутствует). Содержание фенилаланина в крови составило 35 мг/дл (при норме 1,5 мг/дл). Для какого наследственного заболевания характерны данные симптомы? Для ответа на вопрос:
а) напишите схему метаболического пути, активность которого снижена у больного, на схеме укажите место ферментного «блока»;
в) укажите причину повышения фенилпирувата и других метаболитов в крови больного;
г) объясните, каким образом появление этих метаболитов в крови больного влияет на развитие болезни.
56. Животные длительное время получали только белковую пищу; снижение концентрации глюкозы в крови при этом не отмечалось. Объясните результаты опыта. Для этого:
а) напишите схему процесса, поддерживающего уровень глюкозы в крови при углеводном голодании;
б) объясните происхождение и образование субстратов для этого процесса при таком рационе;
в) укажите, как и почему изменится содержание мочевины в крови и моче этих животных.
57. При наследственном заболевании аргининосукцинатурии суточная экскреция аргининосукцината почками достигает 3 г (в норме отсутствует). Укажите возможную причину и проявления этого заболевания. Для этого:
а) напишите схему процесса, активность которого снижена при этом заболевании;
б) на схеме укажите место ферментного блока;
в) объясните, почему состояние больного улучшается при назначении малобелковой диеты и препаратов содержащих бензоат, фенилацетат и глутамат.
61. Туристы заблудились в тайге и голодали в течение недели. При обследовании в больнице, оказалось, что уровень глюкозы в крови у всех был на нижней границе нормы, а концентрация кетоновых тел повышена. Объясните механизм активации и значение синтеза кетоновых тел при длительном голодании. Для этого:
а) укажите, концентрация каких гормонов повышена в крови туристов;
б) напишите схемы метаболических путей, которые ускоряют эти гормоны в жировой ткани и печени, обеспечивающие синтез кетоновых тел исходным субстратом.
62. У людей, длительно болеющих инсулинозависимым сахарным диабетом уменьшается масса депонированного жира и развивается кетонемия. Почему это происходит? Для ответа на вопрос:
а) укажите, как изменяется гормональный статус у таких больных;
б) напишите процесс, активация которого приводит к уменьшению массы депонированного жира и объясните механизм регуляции его гормоном;
в) напишите схему процесса, активация которого приводит к кетонемии.
63. Снижение чувствительности клеток-мишеней к действию инсулина приводит к гипергликемии. Каковы механизмы развития гипергликемии у таких больных? При ответе:
а) представьте схему строения инсулинового рецептора и передачу сигнала инсулина внутрь клеток;
б) укажите эффекты инсулина в различных тканях;
в) объясните, как изменится метаболизм в органах-мишенях при снижении чувствительности клеток к инсулину.
64. У людей, длительно болеющих сахарным диабетом, ухудшается снабжение тканей кислородом, развивается ацидоз. Повышение концентрации каких соединений вызывает отклонение рН крови от нормы? Для ответа на вопрос:
а) назовите эти соединения;
б) напишите схемы метаболических путей, повышение активности которых приведет к ацидозу;
в) объясните, причины повышения активности этих процессов у больных сахарным диабетом.
65. У больного обнаружен стероидный диабет. Какие биохимические показатели крови изменяются при этом заболевании. Для ответа на вопрос:
а) опишите механизм действия кортизола и изменения метаболизма в тканях-мишенях при гиперпродукции гормона;
б) напишите схему метаболического пути обмена углеводов, который ускоряет в печени кортизол;
в) объясните, почему для выявления первичной причины гиперкортицизма используют тесты с применением высоких доз синтетического глюкокортикоида дексаметазона.
66. У больной отмечается избыточное отложение жира в области шеи, туловища, живота, «лунообразное» лицо. Кожа тонкая и сухая. Если заболевание (синдром Иценко-Кушинга) обусловлено гормонпродуцирующей опухолью коры надпочечников, какой уровень кортизола и АКТГ в крови можно ожидать у такой больной? Как изменится концентрация глюкозы в крови в этом случае? Ответ поясните соответствующими схемами.
67. Людям, страдающим гипертензией, рекомендуют диету с ограниченным содержанием NaCl. Обоснуйте целесообразность этой рекомендации. Для этого:
а) укажите, как изменяются основные параметры жидкой среды организма после приема соленой пищи;
б) объясните механизм действия гормонов, обеспечивающих эти изменения.
