№ 1.1 Концентрация 2,3-бисфосфоглицерата в эритроцитах при хранении консервированной крови может уменьшаться с 8,0 до 0,5 ммоль/л. Можно ли переливать такую кровь тяжелобольным людям, если концентрации 2,3-бисфосфоглицерата восстанавливается не ранее чем через 3 суток? Для ответа поясните:а) Что такое 2,3-бисфоглицератб) Когда и в каком участке он присоединяется к гемоглобинув) Как изменяется сродство гемоглобина к О2 при присоединении 2,3-бисфосфоглицерата.
Кровь со сниженной концентрацией 2,3-БФГ нельзя переливать тяжелобольным людям, так как 2,3-БФГ необходим для снабжения тканей кислородом, а его концентрация восстанавливается не ранее, чем через 3 суток.
а) 2,3-бисфосфоглицерат (2,3-БФГ) – вещество, синтезируемое из промежуточного продукта окисления глюкозы – 1,3-бисфосфоглицерата.
б) В центре тетрамерной молекулы гемоглобина есть полость, образованная аминокислотными остатками всех четырёх протомеров. Центральная полость – место присоединения БФГ.
В молекуле дезоксигемоглобина по сравнению с оксигемоглобином есть дополнительные ионные связи, соединяющие протомеры, поэтому размеры центральной полости больше в дезоксигемоглобине, следовательно 2,3-БФГ может присоединиться только к дезоксигемолглобину.
В тканях 2,3-БФГ присоединяется к дзоксигемоглобину и снижает сродство гемоглобина к кислороду.
лёгкие
в) HbO2 + 2,3-БФГ ↔ Hb*2,3-БФГ + O2ткани
В результате взаимодействия 2,3-БФГ с дезоксигемоглобином образуется 5 дополнительных ионных связей, что снижает сродство гемоглобина в кислороду.
№ 1.2 Существует наследственное заболевание, связанное с изменением концентрации 2,3-бисфосфоглицерата в эритроцитах. Это вещество синтезируется из 1,3-бисфосфоглицерата при участии мутазы. Какое значение имеет 2,3-бисфосфоглицерат в регуляции сродства гемоглобина к О2? Для ответа на вопрос:а) Укажите, в каком метаболическом пути синтезируется предшественник 2,3-бисфосфоглицерата. Напишите схему этого пути, подчеркните субстрат, используемый для синтеза 2,3-бисфосфоглицератаб) Объясните, каков механизм регуляции сродства гемоглобина к О2 с помощью 2,3-бисфосфоглицератав) Уточните, как изменится количество доставляемого в ткани О2 при снижении синтеза 2,3-бисфосфоглицерата.
В тканях 2,3-БФГ присоединяется к дезоксигемоглобину и снижает сродство гемоглобина к кислороду.
а) Предшедственник 2,3-БФГ – 1,3-БФГ – синтезируется в гликолизе.
Субстрат – 1,3-бисфосфоглицерат.
лёгкие
б) HbO2 + 2,3-БФГ ↔ Hb*2,3-БФГ + O2ткани
В результате взаимодействия 2,3-БФГ с дезоксигемоглобином образуется 5 дополнительных ионных связей, что снижает сродство гемоглобина в кислороду.
Центральная полость дезоксигемоглобина является местом присоединения 2,3-БФГ. 2,3-БФГ может присоединяться только к дезоксигемоглобину, так как центральная полость дезоксигемоглобина больше, чем оксигемоглобина за счёт дополнительных ионных связей.
в) При снижении синтеза 2,3-БФГ количество доставляемого в ткани кислорода снизится.
№ 1.3 Кислород необходим клеткам для процессов окисления веществ и получения энергии. Недостаток кислорода, так же как его избыток, губителен для тканей. Каким образом регулируется количество О2, доставляемого в ткани в соответствии с потребностями клеток в кислороде? При ответе объясните:а) Что такое эффект Бораб) Как связан этот эффект с метаболической активностью тканей; приведите примеры реакций, в которых выделяется СО2в) Как изменится количество поступающего в ткани О2 при алкалозе
а) На связывание кислорода гемоглобином сильное влияние оказывает pH и CO2. Связывание CO2 и H+ снижает способность гемоглобина связывать O2.
В периферических тканях, с относительно низким значением pH и высокой CO2, сродство Hb к кислороду падает по мере связывания CO2 и H+.
В лёгочных капиллярах выделяется CO2 и соответственно увеличивается pH крови, что приводит к увеличению сродства Hb к O2.
Влияние величины pH и концентрации CO2 на связывание и освобождение O2 гемоглобином называется Эффектом Бора.
Hb + O2 ↔ HbO2
Ионная форма реакции объясняет влияние концентрации H+ на связывание O2 Hb-ион.
HHb+ + O2 ↔ HbO2 + H+
Уменьшение pH и увеличение H+ приводит к высвобождению O2 из HbO2.
б)
в)Алкалоз – увеличение CO2.
При увеличении CO2 сродство Hb к кислороду падает, следовательно, количество кислорода, поступающего в ткани, увеличится.
Ацидоз – увеличение H+
Увеличение H+ способствует освобождению кислорода, а увеличение кислорода стимулирует высвобождение H+
№ 1.4 В крови студента одной из африканских стран, поступившего в больницу по поводу одышки, головокружения, учащенного сердцебиения и болей в конечностях, при анализе крови были найдены эритроциты, имеющие форму серпа. Объясните причину развития данного заболевания. Для ответа на этот вопрос объясните:а) Какое строение имеет гемоглобин Аб) Какие изменения в структуре белка привели к образованию патологической формы гемоглобинав) Как называется такая форма гемоглобинаг) Почему изменяются форма и функция эритроцитов.
Заболевание – серповидноклеточная анемия.
а) Гемоглобин А состоит из 4-х протомеров (2α2β).
β-цепь Вал-Гли-Лей-Тре-Про-Глу-Глу-Лиз
б) В гемоглобине S мутантными оказались 2β-цепи, в которых Глу, высокомолекулярная отрицательно заряженная аминокислота в положении 6, была заменена Вал, содержащим гидрофобный радикал.
HbS 2β-цепь Вал-Гли-Лей-Тре-Про-Вал-Глу-Лиз
в) Гемоглобин S
г) Гидрофобные концы в цепей начинают взаимодействовать гидрофобными концами.. В результате молекулы дезоксигемоглобина начинают слипаться, образуя удлинённые фибриллярные агрегаты, деформирующие эритроцит и приводящие к образованию аномальных эритроцитов в виде серпа.Мембрана становится жесткой и хрупкой. За счет жесткости эритроцит не сворачивается и не проходит в капилляр,а за счет хрупкости он разрушается.
Нарушение доставки кислорода в ткани вызывает боли и даже некроз клеток в данной области.
№ 2.1 У мужчины, который использовал инсектицид хлорофос для уничтожения колорадского жука на листьях картофеля, появились признаки отравления: головная боль, тошнота, и галлюцинации. Известно, что хлорофос является фосфоорганическим соединением. Опишите механизм действия фторфосфатов и объясните, почему хлорофос токсичен. Для этого:а) Объясните, активность какого фермента в крови изменяется при отравлении этим инсектицидом; укажите механизм его действияб) Напишите реакцию, скорость которой изменяет хлорофос.№ 2.2 Несколько лет назад в токийском метро террористы распылили одно из самых сильных отравляющих веществ – зарин. Многие пассажиры потеряли сознание, некоторые умерли в результате остановки дыхания. На чем основано нервно-паралитическое действие зарина?а) Активность какого фермента и как изменится в крови при отравлении этим веществомб) Напишите реакцию, скорость которой изменяет зарин.
а) Органические фторфосфаты типа диизопропилфторфосфата (ДФФ) являются ядами, потому что ковалентно связываются с остатком серина в активном центре ферментов, которые используют остаток серина для гидролитического расщепления.
Симптомы отравления органическими фторфосфатами связаны в основном с необратимым ингибированием фермента – ацетилхолинэстеразы (АХЭ)
Ацетилхолинэстераза ускоряет гидролиз ацетилхолина, функционирующего в качестве нейромедиатора. Продукты распада ацетилхолина – ацетат и холин – не способны действовать как нейромедиаторы. Увеличение количества ацетилхолина в синаптической щели при ингибировании АХЭ приводит к стойкой деполяризации постсинаптической мембраны и может вызвать паралич.
ДФФ и подобные фторфосфаты образуют ковалентную связь с остатком серина в активном центре АХЭ. Ингибирование является необратимым, и активность АХЭ восстанавливается только после синтеза новых молекул фермента.
б)
№ 2.3 Для лечения двигательных нарушений после травм, параличей, полиомелита используют препарат калимин, который по структуре похож на ацетилхолин. Как изменится концентрация ацетилхолина в нервно-мышечных синапсах после поступления нервного импульса при лечении калимином? Для ответа на вопрос:а) Опишите влияние структурных аналогов субстратов на активность ферментовб) Напишите реакцию гидролиза ацетилхолина и объясните ее значение для проведения нервного импульса.
После поступления нервного импульса при лечении калимином концентрация ацетилхолина увеличится.
а) Использование структурных аналогов является конкурентным ингибированием. В результате возникает конкуренция молекул субстрата и ингибитора за место в активном центре фермента. С ферментом взаимодействует либо субстрат, либо ингибитор, образуя комплекс фермент-субстрат (ES) или фермент-ингибитор (EI). При формировании комплекса фермента и ингибитора (EI) продукт реакции не образуется.
E + S → ES → E + P
E + I → EI
б)
Калимин является структурным аналогом ацетилхолина и ингибирует ацетилхолинэстеразу (АХЭ), катализирующую реакцию гидролиза ацетилхолина.
При добавлении ингибиторов активность ацетилхолина увеличивается, что сопровождается усилением проведения нервного импульса. Ингибиторы холинэстеразы использую при лечении мышечных дистрофий.
Холин и уксусная кислота не способны действовать как нейромедиаторы.
№ 2.4 Объясните, почему протеолитические ферменты и дезоксирибонуклеаза используются для лечения гнойных ран:а) Какие реакции катализируют эти ферментыб) Как изменится вязкость гнойного содержимого, если она зависит от концентрации макромолекул в его составев) Можно ли для очищения ран от гноя использовать пепсин, а также коллагеназу и гиалуронидазу.
а) Протеолитические ферменты расщепляют пептидные связи, образованные определёнными аминокислотами. К протеолитическим ферментам относятся пепсин, трипсин, химотрипсин.
Пепсин, химотрипсин, трипсин являются эндопептидазами, то есть действуют на пептидные связи, удалённые от концов пептидной цепи.
Дезоксирибонуклеаза (ДНК-аза) и рибонуклеаза (РНК-аза) панкреатического сока(в поджелудочной) принимают участие в расщеплении нуклеиновых кислот. Они являются эндонуклеазами и гидролизуют макромолекулы до олигонуклеотидов.
б) Так как вязкость гнойного содержимого зависит от концентрации макромолекул в его составе, значит при дейсвтии протеолитических ферментов и ДНК-азы вязкость уменьшится.
в) Пепсин не используется для лечения гнойных ран, так как оптимум pH пепсина равен 1,0-2,5, что соответствует pH желудка, поэтому пепсин используется в зместительной энзимотерапии при ахимии, гипо- и -анацидных гастритах.
Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин) применяют при местном воздействии для обработки гнойных ран с целью расщепления белков погибших клеток, для удаления сгустков крови или вязких секретов при воспалительных заболеваниях дыхательных путей (pH ~7,0).
Ферментные препараты РНК-азу и ДНК-азуГиалуронидазу нельзя использовать для очищения ран от гноя. Она разрушает полисахаридные цепи. Из внеклеточного пространства гликозаминогликаны поступают в клетку по механизму эндоцитоза и заключаются в эндоцитозные пузырьки, которые затем сливаются с лизосомами. Лизосомальные гидролазы обеспечивают постепенное полное расщепление гликозаминогликанов до мономеров.(то есть она разрушает здоровую ткань и микробы из гноя проходят туда) В результате микроорганизмы попадают в межклеточное вещество, а затем в ткани организма, что приводит к гнойной инфекции. Гиалуронидаза используется для рассасывания рубцов подкожно и внутримышечно.
Коллагеназа. Существует два типа коллагеназ: 1. Тканевая коллагеназа участвует в катаболизме коллагена. 2. Бактериальная коллагеназа синтезируется некоторыми микроорганизмами. Расщепляет пептидную цепь коллагена более чем в 200 местах. Разрушаются соединительнотканные барьеры в организме человека, что обеспечивает инвазию микроорганизма и способствует возникновению и развитию газовой гангрены. Сам возбудитель не содержит коллагена и, поэтому не подвержен действию коллагеназы.
№ 2.5 На чем основано действие аспирина как жаропонижающего средства, лекарства, снимающего слабые боли и уменьшающего воспалительные процессы?а) Напишите схему процесса, на который влияет аспиринб) Укажите фермент, ингибитором которого является аспиринв) В чем заключается причина изменения конформации молекул фермента при действии на нее аспирина, обратима ли инактивация фермента.
а) Аспирин является необратимым ингибитором синтеза эйкозаноидов.
При развитии воспалительных процессов увеличивается синтез большинства эйкозаноидов.
Эйкозаноиды – гормоны местного действия,. Эйкозаноиды образуются во всех органах и тканях, а не в эндокринных железах
б) Аспирин является ингибитором циклооксигеназы.в
в) Ацетильный остаток переносится с молекулы аспирина на ОН-группу фермента и необратимо ингибирует его.
№ 2.6 Каптоприл – лекарственный препарат, конкурентный ингибитор карбоксидипептидилпептидазы. Напишите схематически реакцию, скорость которой уменьшает каптоприол, и объясните:а) Концентрация какого вещества при этом уменьшается в кровиб) Почему это лекарство эффективно при некоторых формах гипертонической болезни
а) Концентрация ангиотензина-II,которный в больших количествах повышает артериальное давление.Карбоксидипиптидилпептидаза катализирует превращ ангеотензина 1 в ангеотензин 2 путем отщепления от с конца 2 аминокислот.
б) Капторприл – конкурентный ингибитор карбоксипептидазы, который ингибирует синтез ангиотензина-II.
№ 2.7 Обнаружено, что увеличение концентрации цАМФ облегчает состояние больных бронхиальной астмой. Укажите от активности каких ферментов зависит концентрация цАМФ в клетке, и ингибиторы какого из этих ферментов можно использовать в качестве лекарств для облегчения симптомов этой болезни? Для ответа на вопрос:а) Напишите схему реакции, которая ускоряет ферментом, снижающим концентрацию цАМФб) Какое значение для клетки имеет этот фермент, и какой гормон в клетке является его активатором.
От активности аденилатциклазы и фосфодиэстеразы.
Ингибиторы фосфодиэстеразы.
а)Фермент фосфодиэстераза
б)ФДЭ – фосфодиэстераза индуцируется в печени инсулином.
цАМФ активирует ПКА (протеинкиназу А), которая:
1. Активирует ТАГ-липазу, которая участвует в мобилизации жира
2. Инактивирует гликогенсинтетазу и активирует гликофосфорилазу. В результате глюкоза поступает в кровь.
№ 2.8 При длительном приеме антибиотиков и сульфаниламидов происходит угнетение микрофлоры кишечника, участвующей в синтезе пиридоксина. Скорость каких реакций в клетках уменьшится и почему?а) Напишите несколько реакций, для протекания которых необходим пиридоксинб) Какое значение имеют эти реакции для организма человека?
а) Пиридаксин (витамин B6) является витамином предшественником ПФ (пиридоксальфосфата).
ПФ участвует в трансаминировании и декарбоксилировании аминокислот. Также ПФ входит в состав гликогенфосфорилазы.
Трансаминированию подвергаются все аминокислоты кроме Лиз, Тре, Про.Декарбоксилирование в синтезе биогенных аминов (нейромедиаторов)
б) Значение реакций трансаминирования:
1. Первая реакция на пути катаболизма большинства аминокислот
2. Последняя реакция на пути синтеза заменимых аминокислот
3. Таким образом происходит перераспределение азота между аминокислотами.
Значение реакций декарбоксилирования:
Причиной паркинсонизма является недостаточность дофамина в чёрной субстанции мозга. Это может быть вызвано снижением активности тирозингидроксилазы и ДОФА-декарбоксилазы.
№ 3.1 Весной у многих людей развивается гиповитаминоз, обусловленный снижением в пище количества витаминов В1, В2, РР. Наиболее характерными признаками этих гиповитаминозов являются сонливость и повышенная утомляемость.а) Почему дефицит витамина РР может привести к таким состояниямб) Для объяснения представьте схемы метаболических путей, в которых принимает участие витамин РРв) Почему дефицит витамина В2 может привести к описанным состояниямг) Для объяснения представьте схемы метаболических путей, в которых принимает участие витамин В2д) Почему дефицит витамина В1 может привести к таким состояниям? Представьте схемы метаболических путей, для которых необходим витамин В1е) Для объяснения представьте схемы метаболических путей, в которых принимает участие витамин В1.
а), б) Витамин PP(никотиновая кислота) – предшественник кофермента NAD+, который участвует в 1. Функционировании ПДК (пируватдегидрогеназного комплекса)
2. ЦТК (Цикл Кребса) (Изоцитрат → α-КГ; α-КГ-сукцинил-КоА; сукцинат → фумарат)
в), г) Витамин B2 – предшественник FAD, который участвует в ЦТК+ЦПЭ
д), е) Витамин B1 – предшественник FMN, который участвует в ЦПЭ (цепь переноса электронов)
№ 4.1 В клетке имеется несколько десятков различных тРНК и несколько десятков тысяч мРНК. Чем объяснить такое различие в количестве разных типов нуклеиновых кислот? Для ответа на этот вопрос:а) Объясните, как это различие связано с функциями молекул в клетках эукариотовб) Иллюстрируйте объяснение схемами, отражающими участие этих молекул в реализации генетической информации.
Так как мРНК кодирует огромное количество белков, а тРНК всего 20 основных аминокислот(61 смысловой триплет+ 3 стопкодонаUAA UAG UGA), это и обуслвливает различие.
а)тРНК – адапторная молекула, одним концом взаимодействует с аминокислотой, а другим с антикодоном - кодоном мРНК.
мРНК – матрица, содержащая линейную последовательность кодонов, определяющих первичную структуру белка.
б) Трансляция(биосинтез белка) Инициация тРНК
Инициация.Элонгация.Терминация
№ 4.2 Если повреждения структуры ДНК не репарируются, то они могут быть летальными для клетки. Будут ли приводить к столь же тяжелым последствиям повреждения молекулы РНК? Ответ поясните, сравнив строение и функции этих нуклеиновых кислот у эукариотов.
Если повредить ДНК то РНК тоже не будет синтезироваться и это губительно для организма. Если же повредится РНК то синтез белка прекратится,но как только синтезируется новая РНК на матрице ДНК, то синтез белка вновь возобновиться, таким образом повреждение РНК не столь губительно для организма. Транскрипция-биосинтез РНК
Структура ДНК и РНК – способ записи информации, который обеспечивает формирование в организме двух информационных потоков.
Один из потоков осуществляет воспроизведение информации, заключённой в молекуле ДНК – удвоение молекулы ДНК – репликация.
Дргуой поток информации реализуется в процессе жизнедеятельности клетки. Происходит считывание или транскрипция генов в форме полинуклеотидных последовательностей мРНК
и использование их в качестве матрицы для синтеза соответствующих белков – трансляция.
Инициация.Элонгация.Схему терминации
№ 4.3 Под действием ионизирующей радиации в молекуле ДНК оказались отщепленными два азотистых основания из комплементарной пары А-Т. Может ли система, обеспечивающая стабильность генетического материала, устранить это повреждение в половых клетках? При ответе на вопрос:а) Изобразите схему процесса, участвующего в исправлении повреждений ДНКб) Укажите, как снижение активности этого процесса может отразиться на функции генома
Т.к. выпала пара нуклеотидов и невозможно проверить что должно быть на этом месте ошибку исправить нельзя соответственно происходит, например делеция со сдвигом рамки считывания. Нормальный белок не синтезируется.
а)Исправление повреждений ДНК – репарация
б) Репарация возможна благодаря существованию 2-х копий генетической информации. Репарация необходима для сохранения генетического материала не протяжении всей жизни организма (сохранение структурных генома). Все ферменты постоянно активны, то есть процесс идёт непрерывно. Снижение актвиности ферментов репарации приводит к накоплению повреждений (мутаций) в ДНК, что может привести к летальному исходу.
№ 4.4 После облучения ультрафиолетовыми лучами у пациента в ДНК фибробластов кожи обнаружено большое количество димеров тимина. В норме такие изменения ДНК обнаруживаются едко. Чем можно объяснить появление повреждений в ДНК данного пациента? Для ответа на этот вопрос:а) Укажите, почему этот тип нарушений в молекуле ДНК в норме обнаруживается редкоб) Опишите процесс, обеспечивающий удаление димеров тиминав) Перечислите повреждения ДНК, которые могут устраняться с помощью этого процесса
Под действием УФО двойная связь между C5 и С6 атомами углерода в составе пиримидиновых оснований (тимина и урацила) может разрываться. Атомы углерода остаются связанными одной связью Расстояние между ними позволяет освободившимся валентностям между C-C атомами пиримидиновых оснований, расположенных последовательно, сформировать циклобутановое кольцо.
а) Потому что работает репарация. Нужно предать определенную энергию.
б) Удаление пиримидиновых димеров Тимина происходит под действием фотолиазы. Фермент расщепляет вновь образовавшиеся связи между соседними пиримидиновыми основаниями и восстанавливает нативную структуру.
в)Замена нуклеотида, вставка, делеция. Процессы, при которых остаётся неповреждённая вторая цепь, чтобы на ней, как на матрице достроить повреждённую цепь.
№ 4.5 В парафолликулярных клетках щитовидной железы в ходе транскрипции гена кальцитонина и последующих ковалентных модификаций образуется мРНК, участвующая в синтезе гормона кальцитонина. В головном мозге из того же первичного транскрипта после посттранскрипционных модификаций формируется мРНК, участвующая в синтезе белка, ответственного за вкусовое восприятие. Каким образом из одного и того же первичного транскрипта возможно образование разных “зрелых” мРНК? Для ответа на этот вопрос:а) Изобразите схему “созревания” мРНК в ходе ковалентных модификацийб) Объясните, почему в разных тканях первичный транскрипт может превращаться в мРНК, содержащие информацию о белках, имеющих в полипептидной цепи гомологичные участки, но выполняющих разные функции.
5 конец кэпируется а 3 конец модифицируется под действием поли А полимеразы и формируется поли А последовательность. Ее наличие на 3 конце облегчает выход м РНК из ядра и замедляет ее гидролиз в цитоплазме.
а)
б)В альтернативном сплайсинге из одного и того же первичного транскрипта можно по-разному вырезать интроны. И в результате мы получаем несколmrj зрелых мРНК, имеющих как гомологичные участки, так и негомологичные. Тоже касается белков, которые будут образовываться на этих мРНК: они будут содержать участки с одинаковыми аминокислотными последовательностями и с неодинаковыми.
№ 4.6 У больного с повышенной концентрацией фенилаланина (Фен) в крови установлена нормальная структура фермента фенилаланингидроксилазы. Дальнейшее обследование позволило выявить мутацию по типу замены нуклеотида в гене фермента дигидробиоптеринредуктазы. Объясните, почему мутация по типу замены нуклеотида в гене этого фермента может стать причиной фенилкетонурии. Для этого:а) Напишите реакцию метаболизма Фен, которая идет при участии дигидробиоптеринредуктазыб) Укажите, метаболизм каких аминокислот, помимо Фен, будет нарушен при данной патологии.
В норме превращение фенилаланина в тирозин катализируется фенилаланингидроксилазой и коферментом Н4 биоптерином который образуется при восстановлении Н2 биоптерина. При классической фенилкетонурии у нас не работает сам фермент. В данном случае у нас вариантная фенилкетонурия так как у нас нарушено функционирование дигидробиоптеринредуктазы которая катализирует восстановление Н2 биоптерина в Н4 биоптерин.
а)
Фенилкетонурия – наследственное заболевание, связанное с нарушением фермента фенилаланилгидроксилазы (классическая фенилкетонурия) или с нарушением перехода H4БП ↔ H2БП (вариантная фенилкетонурия)
Регенерация H2БП происходит при участии дигидробиоптеринредуктазы с использованием NADPH + H+
б) Тирозин, триптофан
№ 4.7 В яйцеклетке в смысловой части гена, кодирующего строение фермента диоксигеназы гомогентизиновой кислоты, произошла замена 7-го нуклеотида с образованием терминирующего кодона. Какие изменения в структуре фермента произойдут в ходе трансляции мутантного белка? Для ответа на этот вопрос:а) Изобразите схему синтеза белка на рибосоме и покажите, какой продукт будет образовываться в ходе трансляции мутантной мРНКб) Вспомните, в каком процессе участвует диоксигеназа гомогентизиновой кислоты и к каким фенотипическим проявлениям приведет эта мутация.
Синтезируется неактивный фермент.
а)
Инициация.Элонгация.Терминация
б)Метаболизм тирозина в печени.
Проявления – заболевание алкаптонурия(черная моча),ахроноз(черные точки на коже),артрит..
№ 4.8 Первичная структура мРНК кодирует только одну последовательность аминокислот в белке. Можно ли, исходя из строения белкового гормона глюкагона (29 аминокислот), предсказать нуклеотидную последовательность мРНК, кодирующую этот белок? Для обоснования ответа вспомните свойства генетического кода и, используйте N-концевой участок молекулы гормона H2N-Гис-Сер-Гли-……, объясните способ кодирования белков в молекулах ДК и РНК.
Строение мРНК мы представить не сможем, так как генетический код вырожден.Одну аминокислоту могут кодировать несколько кодонов.
H2N-Гис-Сер-Гли-……
Гис - CAU Сер – UCU Гли - GGU
CAC UCC GGC
UCA GGA
UCG GGG
AGU
AGC
Способ кодирования - каждому белку соответствует своя последовательность аминокислот
Свойства генетического кода:
1. Триплетен
2. Вырожден
3. Специфичен
4. Универсален
5. Колинеарен
№ 4.9 В химиотерапии опухолей широко используется антибиотик дауномицин, который внедряется между основаниями ДНК, и аналог фолиевой кислоты – метотрексат. Активность каких процессов снижается при использовании этих препаратов? При ответе на этот вопрос:а) Укажите различие в механизме действия этих препаратов на синтез ДНКб) Напишите схемы реакций, скорость которых снижает метотрексат.
а) Дауномицин – интеркалирует между парами оснований ДНК и нарушает репликацию и транскрипцию опухолевых клеток, нарушает биосинтез белка, клетка гибнет.
Метотрексат – ингибирует дигидрофолатредуктазу, превращающую дигидрофолиевую кислоту, подавляет синтез ДНК. Наиболее чувствительны клетки опухолей, костного мозга эмбриона и слизистых оболочек полости рта, кишечника.
б)
Эти одноуглеродные ферменты используются:
1. В регенерации незаменимой аминокислоты - Мет
2. В синтезе пуриновых оснований – А, Г
3. В синтезе пиримидиновой кислоты (пиримидинов)
№ 4.10 Основные симптомы бактериальных заболеваний вызваны действием токсинов и белков, продуцируемых микроорганизмами. Так, дифтерийный токсин вызывает АДФ-рибозилирование фактора элонгации (EF2) в эукариотических клетках и нарушает синтез белка. На какой стадии роста полипептидной цепи участвует EF2? Для ответа на этот вопрос:а) Представьте схему событий на рибосоме и отметьте стадию, на которой произойдет остановка белкового синтезаб) Объясните, какова судьба клеток после воздействия токсина
EF2 участвует на стадии элонгации.(транслокация)Не происходит перемещение тРНК из А центра в Р центр.Синтез прекращается.
а) Инициация.Элонгация.Терминация
Остановится на стадии элонгации, так как дифтерийный токсин вызывает АДФ-рибозилирование фактора элонгации (EF2)
Терминация – процесс, когда в A-центр попадает стоп-кодон UGA, UAG, UAA
EF2 участвует на стадии транслокации.
Остановка произойдёт на стадии транслокации.
б) После воздействия токсина возможна остановка синтеза белка, гибель клетки и некроз ткани
№ 4.11 При введении гормона альдостерона у животных наблюдается задержка Na+ из-за увеличения количества белков-переносчиков этих ионов. Объясните, как действует альдостерон на клетки мишени. Для этого:а) Назовите матричный процесс, который ускоряется первично при действии гормонаб) Представьте схему процесса, активация которого вызывает увеличение количества белков-переносчиков Na+ в мембранах клеток.
а) Альдостерон увеличивает скорость транскрипции(увеличивается количество белков переносчиков)
Транскрипция.
б) Механизм действия альдостерона
№ 4.12 Действие стероидного гормона кортизола на печени приводит к увеличению количества ключевых ферментов, участвующих в синтезе глюкозы. Какой матричный процесс кортизола индуцирует первично? Отвечая на поставленный вопрос:а) Изобразите схему и напишите суммарное уравнение этого процессаб) Укажите, каким модификациям подвергается вновь синтезированная нуклеиновая кислота, чтобы служить матрицей для последующего синтеза белков.
а) Транскрипция увеличивается при действии кортизола.
Суммарное уравнение:
mАТФ + nУТФ + kЦТФ + l ГТФ → РНК + (m+n+k+l)H4P2O7
б) Посттранскрипционные модификации – сплайсинг.
№ 4.13 Весь набор ферментов, участвующих в синтезе мочевины, присутствует только в клетках печени и его нет в клетках других органов. Как можно объяснить эти различия в белковом составе органов и тканей? При ответе на этот вопрос:а) Вспомните механизмы, с помощью которых формируются транскрипционно неактивные участки хроматинаб) Объясните, когда в хроматине клеток возникают зоны стойкой репрессии и существует ли различная в них локализации в разных тканях
а)Факторы, обеспечивающие формирование зон стойкой репрессии:
1. Фермент ДНК-метилаза (метилирование азотистых оснований).
2. Связывание с гистонами и образование нуклеосом
3. Негистоновые белки (+)
Набор генов во всех клетках организма одинаков, а зоны стойкой репрессии затрагивают разные участки генома – в результате ткани по-разному дифференцированы.
У эукариот регуляции транскрипции осуществляется с помощью энхансеров (белки-активаторы) и сайленсеров (белки-репрессоры).
б)
Гетерохроматин находится в высококонденсированном состоянии.
№ 4.14 Фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа представлен в популяции людей множеством вариантов. Два из них различаются по одной аминокислоте: в 1-м варианте – Асп, во 2-ом варианте – Асн. Определите, являются ли описанные варианты фермента примером полиморфных белков. Для решения задачи:а) Используя таблицу генетического кода, укажите, какие изменения в кодоне гена этого фермента привели к появлению указанных вариантовб) Объясните, что такое полиморфизм белков и каковы причины его возникновения
а) Асп Асн
мРНК GAU GAC AAU AAC
ДНК CTA CTG TTA TTG
Мутация по типу замены нуклеотида
б) Полиморфизм белков – это устойчивое существование в популяции нескольких вариантов одного и того же белка, которые возникли в результате мутаций и рекомбинаций в копиях одного и того же гена.
№ 4.15 Результаты генетического обследования семьи (методом ПЦР), в которой являются носителями гена серповидно-клеточной анемии, представлены на рис. На основании полученных результатов объясните, кто из детей этой большой семьи здоров, болен, является носителем гена серповидно-клеточной анемии. Укажите, на чем основан принцип метода, каковы необходимые компоненты и условия проведения ПЦР.
ПЦР – полимеразная цепная реакция
Полученный материал подвергается фракциванию методом электрофорез в агазорном или полиакриламидном геле.
В медицинской диагностике:
1. Идентифицировать вирусную и бактериальную ДНК в составе ДНК человека
2. Проводить пренатальную диагностику наследственных заболеваний
3. Выявить гетерозиготных носителей дефектных генов
4. Определить точную локализацию генов в ДНК человека
5. Идентифицировать дефектные гены, нарушающие регуляцию пролиферации клеток и вызывающие развитие опухолевых заболеваний
6. Проводить анализ препаратов, содержащих сильно деградированную ДНК
Ребёнок 1 болен серповидно-клеточной анемией
Ребёнок 2 здоров
Ребёнок 3 является носителем (гетерозиготен)
Ребёнок 4 является носителем (гетерозиготен)
Один цикл ЦПР включает:
1. Плавление
2. Отжиг
3. Элонгацию
№ 4.16 В ходе проверки семьи на носительство гена HbS методом ПЦР студент, проведя электрофорез, получил результаты, представленные на рис. Какие выводы должен сделать студент на основе результатов анализа? В ходе ответа:а) Объясните, на чем основан метод и чем различаются условия проведения и состав ферментов при синтезе ДНК в ходе ПЦР и в клетках организмаб) Укажите, какие дополнительные области использования этого метода вам известны
а)
ПЦР – полимеразная цепная реакция
Полученный материал подвергается фракциванию методом электрофорез в агазорном или полиакриламидном геле.
В медицинской диагностике:
1. Идентифицировать вирусную и бактериальную ДНК в составе ДНК человека
2. Проводить пренатальную диагностику наследственных заболеваний
3. Выявить гетерозиготных носителей дефектных генов
4. Определить точную локализацию генов в ДНК человека
5. Идентифицировать дефектные гены, нарушающие регуляцию пролиферации клеток и вызывающие развитие опухолевых заболеваний
6. Проводить анализ препаратов, содержащих сильно деградированную ДНК
Один цикл ЦПР включает:
1. Плавление
2. Отжиг
3. Элонгацию
Выводы:
Мать и отец являются носителями гена, отвечающего за развитие серповидно-клеточной анемии. Они гетерозиготны. Ребёнок здоров.
б)Дополнительные области использования:
Оказалось возможным:
1. Использовать микроорганизмы в качестве продуктов веществ, необходимых для человека
2. Создавать новые полезные для человека виды растений и животных
3. Лечить наследственные болезни путём введения в клетки утраченных генов или замены дефектных генов.
№ 5.1 Для изучения аденилатциклазной системы был использован холерный токсин, вырабатываемый возбудителем холеры (V. cholerae). Холерный токсин в условиях эксперимента стойко повышает активность аденилатциклазы практически в любой клетке эукариотов. Объясните действие холерного токсина. Для этого:а) Приведите схему трансмембранной передачи сигналаб) Назовите белок аденилатциклазной системы, который подвергается модификации при действии холерного токсина на клеткув) Укажите, почему модификация этого белка приводит к длительному повышению активности аденилатциклазы.
а)
б)G-белок
в) Холерный токсин действует на α-протомер G-белка, не даёт ему дефосфорилироваться, следовательно, повышается активность АЦ (аденилатциклазы).
№ 5.2 Исследователям аденилатциклазной системы удалось выделить мутантные клетки мышиной лимфомы, способные связывать гормон и содержащие нормальное количество фермента аденилатциклазы. Однако присоединение гормона не приводило к повышению концентрации цАМФ. Какой белок отсутствовал в цитоплазматической мембране мутантных клеток? Для ответа на вопрос:а) Приведите схему трансмембранной передачи сигналаб) Укажите особенности строения этого белкав) Объясните, какую роль играет этот белок в функционировании аденилатциклазной системы.
а)
б) Gs-белок состоит из трёх протомеров α, β, γ. β и γ определяют место нахождения α-протомера на мембране и образуют вместе (α, β, γ) неактивный комплекс.
в) К α-протомеру присоединён ГДФ, и α-протомер неактивен. Затем присоединяется ГТФ, а ГДФ отщепляется, и α-протомер становится активным.
№ 6.1 К клеточному гомогенату, содержащему фермент и коферменты цитратного цикла, добавляли ацетил-КоА. Происходило ли при этом увеличение количества оксалоацетата? Используя схему цитратного цикла, объясните:а) Какую роль играет оксалоацетат в этом процессеб) Какие конечные продукты образуются из ацетил-КоА в ЦТК?
Количество оксалоацетата не увеличится.
а)
Оксалоацетат на первой стадии взаимодействует с ацетил-КоА
б) Образуется CO2 и вода
№ 6.2 В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали малат. Чему равен коэффициент Р/О для этой реакции? Представьте схему ЦПЭ для малата и объясните:а) Как повлияет на скорость реакций ЦПЭ и коэффициент Р/О добавление амитала натрия (ингибитора NADH-дегидрогеназы)б) Как изменится эти параметры, если вместе с амиталом добавить сукцинат.
Если бы малат вступил в ЦПЭ, то P/O=3
а) При добавлении амитала натрия (ингибитора NADH-дегидрогеназы) ингибируется I комплекс, следовательно P/O = 0
б) При добавлении вместе с амилатом сукцината, ингибируется I комплекс, но при этом сукцинат запускает II комплекс и P/O=2
№ 6.3 В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали цитрат. Чему равен коэффициент Р/О для этой реакции? Представьте схему ЦПЭ, определите коэффициент Р/О и объясните:а) Как изменится скорость реакций ЦПЭ и коэффициент Р/О, если вместе с цитратом добавить амитал натрия (ингибитор NADH-дегидрогеназы)б) Как изменятся эти параметры, если вместе с амиталом добавить сукцинатв) Чему будет равен коэффициент Р/О при добавлении вместе с ингибитором аскорбиновой кислоты, восстанавливающей цитохром С.
Цитрат относится к NAD-зависимым ДГ (дегидрогеназам), проходит 3 комплекса, следовательно P/O=3.
а) Если добавить амитал натрия (ингибитор NADH-дегидрогеназы), то P/O уменьшится до 0, так как ингибируется I комплекс, скорость реакции уменьшается.
б) Если добавить сукцинат, то пройдёт 2 комплекса, P/O=2, скорость реакции увеличится.
в) Аскорбиновая кислота является донором е и действует через цитохром с. Если добавить аскорбиновую кислоту, восстанавливающую цитохром C, то P/O=1.
№ 6.4 Суспензию митохондрий печени крыс инкубировали в аэробных условиях при оптимальных температуре и рН. Интенсивность дыхания измеряли по поглощению О2 после добавления к суспензии цитрата, АдФ, 2,4-динитрофенола. Как изменится поглощение О2 при добавлении каждого из указанных веществ и почему? Для ответа на вопрос:а) Изобразите схему окислительного фосфорилированияб) Объясните механизм действия добавляемых веществ
а)
б) Добавление цитрата ведёт к активации NADH-ДГ, следовательно, P/O=3, следовательно, ЦПЭ ускоряется, следовательно, поглощение кислорода увеличивается.
АДФ аллостерический активатор ферментов цикла Кребса.Увеличивается количество субстратов для ЦПЭ. ускоряет окислительное фосфорилирование, следовательно, ускоряется дыхание, следовательно, поглощение кислорода увеличивается.
2,4-дигидрофенол – разобщитель – связывает протоны переносит через мембрану мимо 5 комплекса,разобщает работу ЦПЭ, протон не проходит в АТФ-синтазе, в результате АДФ не переходит в АТФ.Основная энергия выделяется в виде тепла. Поглощение кислорода остается на том же уровне.
№ 6.5 В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали α-кетоглутарат. Интенсивность дыхания измеряли по поглощению О2 после добавления к суспензии амитала натрия (барбитурат), АДФ, цианида. В присутствии каких из перечисленных веществ будет тормозиться окисление α-кетоглутарата и почему? Для ответа нарисуйте схему ЦПЭ и укажите механизм действия этих веществ.
(α-КГ в сукцинил-КоА)
α -кетоглутарат P/O=3
При добавлении барбитурата NADH-ДГ ингибируется, следовательно P/O=0, интенсивность дыхания уменьшается.Обратимый ингибитор.
При добавлении АДФ окислительное фосфорилирование ускоряется, следовательно, дыхание учащается.
При добавлении цианида – ингибитора цитохромоксидазы – дыхание уменьшается, P/O=0 Необратимый ингибитор.
№ 6.6 Если к суспензии митохондрий, использующих в качестве единственного субстрата дыхания пировиноградную кислоту, добавить малоновую кислоту, то поглощение О2 митохондриями резко снизится, в то же время увеличится концентрация одного из метаболитов цитратного цикла. Какой метаболит ЦТК накапливается? Для объяснения:а) Приведите схему реакций, подтверждающую ответб) Укажите, почему в условиях эксперимента потребление О2 снижается.
а)
б) HOOC-CH2-COOH
Малоновая кислота является ингибитором СДГ (субстратный аналог конкурирует за фермент с сукцинатом), поэтому идёт накопление сукцината.
Сукцинат не переходит в фумарат,протоны не идут во второй комплекс,ЦПЭ замедляется.
№ 6.7 Промежуточные продукты цитратного цикла могут использоваться для синтеза различных соединений. Какой из метаболитов должен быть в избытке, чтобы восполнить утечку промежуточных продуктов из цитратного цикла?а) Напишите необходимые реакции, подтверждающие ваши выводыб) Используя схему реакций цитратного цикла, укажите метаболиты ЦТК, обеспечивающие его анаболические функции.
Пирувата.
а) Убыль метаболитов из ЦТК восполняется за счёт реакции синтеза оксалоацетата из пирувата:
б) Анаболические функции:
1. Оксалоацетат → аспартат → аспарагин
→ глюкоза
2. Цитрат → жирные кислоты
→ холестерол
3. α-кетоглутарат → Глу, Глн, Про
4. Сукцинил-КоА → гем
№ 6.8 Синтез гема происходит в ретикулоцитах. Для синтеза одного пиррольного кольца требуется 2 моля глицина и 2 моля сукцинил-КоА. Сколько молей пирувата необходимо затратить для синтеза 1 пиррольного кольца и молекулы гема? Используя схему реакций ОПК, объясните:а) Какой из предшественников гема образуется в цитратном циклеб) Какое количество пирувата необходимо для синтеза предшественникав) Какой из метаболитов ОПК должен быть в избытке, чтобы выполнить утечку промежуточных продуктов из цитратного цикла
а)Сукцинил-КоА – предшественник гема
б) 1 моль пирувата необходимо для синтеза сукцинил-КоА
в) Оксалоацетат должен быть в избытке
№ 7.2 Опишите различия в обмене углеводов у двух студентов, один из которых лежит после ужина на диване, другой вместо ужина совершает 20-минутную пробежку. Какие процессы преобладают у них в углеводном обмене? Для ответа на вопрос:а) Приведите схемы этих метаболических путейб) Укажите, какие гормоны активируют эти процессы
а)б)После ужина идёт синтез гликогена.Это акт-т инсул.
У 1-го: Синтез гликогенаСхема регуляции обмена гликогена инсулином
Инсулин запускает дефосфорилирование гл/синтазы и гл/фосфорилазы → ↓гл/фосфорилаза и ↑гл/синтаза (4) → ↑гликогенез.
У 2-го: Пробежка вместо ужина.
Действует адреналин и глюкагон.
ИФС (через α1-рецепторы), глюкагон в печени – АЦС (через α1, β1 β2-рецепторы) АЦСУ второго Цикл Кори (Глюкозо-лактатный)
№ 6.9 У пациента выявлен генетический дефект пируваткарбоксилазы. К каким последствиям может привести такой дефект? Для ответа на этот вопрос:а) Напишите реакцию, катализирующую указанным ферментомб) Назовите и напишите схемы процессов, в которых участвует продукт этой реакции
Гипогликемия натощак.
а)Реакции синтеза оксалоацетата из пирувата:
б)
Глюконеогенез№ 7.1 Укажите различия в углеводном обмене двух братьев: один в 3-й день ничего не ест, чтобы похудеть, другой после короткой пробежки и ужина отдыхает. Приведите схемы метаболических путей, которые преобладают в углеводном обмене этих людей.
В первом случае (3-ий день ничего не ест) – это II фаза голодания. К концу первой фазы (24 часа) увеличивается секреция глюкагона и кортизола.
Ускоряются процессы глюконеогенеза и β-окисления.
Глюконеогенезβ-окисление жирных кислотМеханизм действия глюкагона (АЦС):
Во втором случае (после короткой пробежки) – адреналин в печени и мышцах – ИФС (α1-рецепторы), глюкагон в печени – АЦС (через β2-рецепторы).Также после ужина увеличивается секреция инсулина, а значит синтез гликогена.
Также Схема регуляции обмена гликогена инсулином (см. в след. задаче)
АЦС смотрите выше, а схема ИФС ниже:
№ 7.4 Человек выполняет интенсивную физическую работу. В каком направлении смены реакции, катализируемые ЛДГ в скелетных мышцах и в печени? Обоснуйте свой ответ:а) Напишите реакцию, катализируемую ЛДГб) Напишите схемы процессов, включающих в себя эту реакцию в скелетных мышцах и в печени. Укажите физиологические значение этих процессов.
а)
б)В мышцах при начале физической работы идёт анаэробный гликолиз
В печени и скелетных мышцах реакция смещена в сторону пирувата, идёт глюконеогенез.
Цикл Кори!!!!!!
№ 7.3 На дистанции два бегуна: спринтер завершает стометровку, стайер бежит 10-й километр. Укажите различия в энергетическом обеспечении работы мышц у этих бегунов. Приведите схемы метаболических путей, которые являются источником энергии у стайера и спринтера.
У спринтера происходит анаэробный гликолиз, так как невозможно так быстро обеспечить мышцы необходимым количеством кислорода. У стайера функционирует аэробный гликолиз, глюкогенолиз и В-окисление.
АТФ АТФ NADH АТФ АТФ ЦТК
У спринтера – анаэробный гликолиз.
Выход АТФ: -1 -1+2(1 + 1)=2 АТФ
АТФ АТФ АТФ АТФ
№ 7.5 Гликоген является разветвленным полимером. Точки ветвления образуются чаще, чем в крахмале. Объясните, какое биологическое значение имеет разветвленное строение гликогена. Аргументируйте свой ответ. Для этого:а) Напишите схемы синтеза и распада гликогенаб) Укажите ферменты, катализирующие образование и гидролиз гликозидных связей в местах разветвления молекулыв) Укажите, в каких ситуациях происходит синтез и распад гликогена.
Биологическое значение - ускорение мобилизация гликогена
а) Синтез гликогенаРаспад гликогена
б) Синтез гликогена – фермент «ветвления»
(амило-1,4→1,6-гликозилтрансфераза)
Распад гликогена олигосахарид-трансфераза
в)Синтез гликогена – в абсорбтивный период
Распад гликогена – постабсорбтивный период, при голодании, при фической нагрузке
Синтез гликогена под действием инсулина
Схема регуляции обмена гликогена инсулиномРаспад гликогена под действием адреналина и глюкагона.
ИФС (через α1-рецепторы), глюкагон в печени – АЦС (через α1, β1 β2-рецепторы) АЦС
№ 7.6 Срезы печени инкубировали в буферном растворе с добавлением лактата или без него. Через 2 ч в растворе определили концентрацию веществ, указанных в таблице. Обоснуйте полученные результаты. Для этого:а) Укажите различия между контрольной и опытной пробамиб) Составьте схемы процессов, в которые включается лактат в опытной пробе.
а) Туда, куда не добавили (контр.проба) – идёт синтез глюкозы из аланина (котор.есть в печени). Разница контрольной и опытной пробами в том, что в контрольной концентрация глюкозы и аланина ниже, а мочевины и аммиака выше.
В контрольной идёт глюконеогенез из аланина, а в опытной из лактата. Аланин в контрольной пробе предварительно дезаменируется, поэтому увеличивается количество аммиака и мочевины.
б) Глюконеогенез из лактата (снизу-вверх)
№ 7.7 При остром алкогольном отравлении нередко наблюдается гипогликемия. Укажите причину наблюдаемого симптома. Ответ поясните. Для этого:а) Напишите схему глюконеогенезаб) Покажите, как изменится скорость процесса при остром алкогольном отравлении и почему
а) Глюконеогенез (снизу-вверх)
б)При остром алкогольном отравлении этанол поступает в печень, окисляется там, восстанавливая почти весь NAD+ до NADH
Высокая концентрация NADH смещает равновесие в реакции лактат-пируват в сторону лактата. (Лактоацидоз) Лактат понижает рН, что отрицат-но влияет на все ферменты, в том числе на пируваткарбоксилазу, котор. Катализир-т начальную р-
ию ГНГ-за (пируват в оксалоацетат). Что в итоге подавляет глюконеогенез.
В результате получаем лактоацидоз и гипогликемию.
№ 7.9 На препаратах печеночной ткани изучали метаболизм этанола и возможность его превращения в гликоген. Внесение этанола в инкубационную среду не приводило к синтезу гликогена. Почему невозможно превращение этанола в глюкозу? Для обоснования ответа:а) Напишите схему катаболизма этанолаб) Напишите схему глюконеогенеза и укажите субстраты этого процесса.
а)Этанол поступает в печень, окисляется там, восстанавливая почти весь NAD+ до NADH
Высокая концентрация NADH смещает равновесие в реакции лактат-пируват в сторону лактата, что в итоге подавляет глюконеогенез
б) Глюконеогенез (снизу-вверх)Субстраты:глицерол, лактат и аминокислоты.
№ 7.8 Алкалоид кофеин, содержащийся в кофе, вызывает гипергликемию и оказывает возбуждающее действие, хотя не влияет на адреналиновые рецепторы (кофеин угнетает действие фермента фосфодиэстеразы). Объясните, почему кофеин вызывает гипергликемию. Ответ иллюстрируйте схемой действия адреналина на процесс в клетках печени приводящий к гипергликемии.
Фосфодиэстераза акт-т прц-с перехода цАМФ в АМФ. Кофеин явл-ся ингибитором ФДЭ. - цАМФ накапливается. цАМФ активирует протеинкиназуА (ПКА), которая в свою очередь акт-т гликогенфосфорилазу, под д-ием котор.гликоген распадается до глюкозы. Как следствие – гипергликемия.
№ 7.10 На экзамене у студента содержание глюкозы в крови оказалось равным 7 ммоль/л. Для объяснения этого результата:а) Укажите содержание глюкозы в крови в нормеб) Укажите, уровень какого гормона повышается в крови студента в данной ситуации и опишите механизм действия этого гормона.в) Напишите схему процесса, повышение скорости которого приводит к изменению концентрации глюкозы в крови.
а)Концентрация глюкозы в норме: 3,3-5,5 ммоль/л (60-100 мг/дл).
б) Повышается уровень адреналина (в печени через α1 и β2 – адренорецепторы)
АЦСИФС
в) Распад гликоегна
Важно, что в печени есть фермент глюкозо-6-фосфатаза, который превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозу, которая идёт в кровь.
В мышцах данного фермента нет, поэтому глюкозо-6-фосфат идёт в гликолиз
№ 7.11 Человек совершает срочную физическую работу (например, убегает от опасности) через 30 мин после обеда, состоявшегося преимущественно из углеводов. В этой ситуации в скелетных мышцах происходит синтез гликогена или его распад? Напишите схему выбранного процесса и объясните:а) Какой гормон переключает пути обмена гликогена в описанной ситуацииб) Схему механизма действия гормона на этот процесс
а)Адреналин
б)После обеда под действием инсулина идёт синтез и запасание гликогена. Но под действием адреналина (гормон стресса) пойдёт распад гликогена в печени до глюкозы и в мышцах до глюкозо-6-фосфата.
Поэтому в данной ситуации пойдёт именно распад гликогена.
Распад гликогена
б) АЦСИФС
№ 7.12 При добавлении АТФ к гомогенату мышечной ткани скорость гликолиза снизилась, концентрация глюкозо-6-фосфата и фруктозо-6-фосфата увеличилась, а концентрация всех других метаболитов гликолиза была при этом ниже. Укажите, активность какого фермента может подавляться при добавлении АТФ. Ответ аргументируйте. Для этого:а) Напишите схему гликолизаб) Укажите реакцию, которую катализирует этот фермент, осо
Субстрат – 1,3-бисфосфоглицерат.
лёгкие
б) HbO2 + 2,3-БФГ ↔ Hb*2,3-БФГ + O2
ткани
В результате взаимодействия 2,3-БФГ с дезоксигемоглобином образуется 5 дополнительных ионных связей, что снижает сродство гемоглобина в кислороду.
Центральная полость дезоксигемоглобина является местом присоединения 2,3-БФГ. 2,3-БФГ может присоединяться только к дезоксигемоглобину, так как центральная полость дезоксигемоглобина больше, чем оксигемоглобина за счёт дополнительных ионных связей.
в) При снижении синтеза 2,3-БФГ количество доставляемого в ткани кислорода снизится.
в)Алкалоз – увеличение CO2.
При увеличении CO2 сродство Hb к кислороду падает, следовательно, количество кислорода, поступающего в ткани, увеличится.
Ацидоз – увеличение H+
Увеличение H+ способствует освобождению кислорода, а увеличение кислорода стимулирует высвобождение H+
Калимин является структурным аналогом ацетилхолина и ингибирует ацетилхолинэстеразу (АХЭ), катализирующую реакцию гидролиза ацетилхолина.
При добавлении ингибиторов активность ацетилхолина увеличивается, что сопровождается усилением проведения нервного импульса. Ингибиторы холинэстеразы использую при лечении мышечных дистрофий.
Холин и уксусная кислота не способны действовать как нейромедиаторы.
При развитии воспалительных процессов увеличивается синтез большинства эйкозаноидов.
Эйкозаноиды – гормоны местного действия,. Эйкозаноиды образуются во всех органах и тканях, а не в эндокринных железах
б) Аспирин является ингибитором циклооксигеназы.в
в) Ацетильный остаток переносится с молекулы аспирина на ОН-группу фермента и необратимо ингибирует его.
б)ФДЭ – фосфодиэстераза индуцируется в печени инсулином.
цАМФ активирует ПКА (протеинкиназу А), которая:
1. Активирует ТАГ-липазу, которая участвует в мобилизации жира
2. Инактивирует гликогенсинтетазу и активирует гликофосфорилазу. В результате глюкоза поступает в кровь.
Декарбоксилирование в синтезе биогенных аминов (нейромедиаторов)
б) Значение реакций трансаминирования:
1. Первая реакция на пути катаболизма большинства аминокислот
2. Последняя реакция на пути синтеза заменимых аминокислот
3. Таким образом происходит перераспределение азота между аминокислотами.
Значение реакций декарбоксилирования:
Причиной паркинсонизма является недостаточность дофамина в чёрной субстанции мозга. Это может быть вызвано снижением активности тирозингидроксилазы и ДОФА-декарбоксилазы.
2. ЦТК (Цикл Кребса) (Изоцитрат → α-КГ; α-КГ-сукцинил-КоА; сукцинат → фумарат)
в), г) Витамин B2 – предшественник FAD, который участвует в ЦТК+ЦПЭ
д), е) Витамин B1 – предшественник FMN, который участвует в ЦПЭ (цепь переноса электронов)
Инициация.
Элонгация.
Терминация
Дргуой поток информации реализуется в процессе жизнедеятельности клетки. Происходит считывание или транскрипция генов в форме полинуклеотидных последовательностей мРНК
и использование их в качестве матрицы для синтеза соответствующих белков – трансляция.
Инициация.
Элонгация.
Схему терминации
б) Репарация возможна благодаря существованию 2-х копий генетической информации. Репарация необходима для сохранения генетического материала не протяжении всей жизни организма (сохранение структурных генома). Все ферменты постоянно активны, то есть процесс идёт непрерывно. Снижение актвиности ферментов репарации приводит к накоплению повреждений (мутаций) в ДНК, что может привести к летальному исходу.
б) Удаление пиримидиновых димеров Тимина происходит под действием фотолиазы. Фермент расщепляет вновь образовавшиеся связи между соседними пиримидиновыми основаниями и восстанавливает нативную структуру.
в)Замена нуклеотида, вставка, делеция. Процессы, при которых остаётся неповреждённая вторая цепь, чтобы на ней, как на матрице достроить повреждённую цепь.
б)В альтернативном сплайсинге из одного и того же первичного транскрипта можно по-разному вырезать интроны. И в результате мы получаем несколmrj зрелых мРНК, имеющих как гомологичные участки, так и негомологичные. Тоже касается белков, которые будут образовываться на этих мРНК: они будут содержать участки с одинаковыми аминокислотными последовательностями и с неодинаковыми.
Фенилкетонурия – наследственное заболевание, связанное с нарушением фермента фенилаланилгидроксилазы (классическая фенилкетонурия) или с нарушением перехода H4БП ↔ H2БП (вариантная фенилкетонурия)
Регенерация H2БП происходит при участии дигидробиоптеринредуктазы с использованием NADPH + H+
б) Тирозин, триптофан
Элонгация.
Терминация
б)Метаболизм тирозина в печени.
Проявления – заболевание алкаптонурия(черная моча),ахроноз(черные точки на коже),артрит..
Эти одноуглеродные ферменты используются:
1. В регенерации незаменимой аминокислоты - Мет
2. В синтезе пуриновых оснований – А, Г
3. В синтезе пиримидиновой кислоты (пиримидинов)
Элонгация.
Терминация
Остановится на стадии элонгации, так как дифтерийный токсин вызывает АДФ-рибозилирование фактора элонгации (EF2)
Терминация – процесс, когда в A-центр попадает стоп-кодон UGA, UAG, UAA
EF2 участвует на стадии транслокации.
Остановка произойдёт на стадии транслокации.
б) После воздействия токсина возможна остановка синтеза белка, гибель клетки и некроз ткани
б) Механизм действия альдостерона
Суммарное уравнение:
mАТФ + nУТФ + kЦТФ + l ГТФ → РНК + (m+n+k+l)H4P2O7
б) Посттранскрипционные модификации – сплайсинг.
Гетерохроматин находится в высококонденсированном состоянии.
ПЦР – полимеразная цепная реакция
Полученный материал подвергается фракциванию методом электрофорез в агазорном или полиакриламидном геле.
В медицинской диагностике:
1. Идентифицировать вирусную и бактериальную ДНК в составе ДНК человека
2. Проводить пренатальную диагностику наследственных заболеваний
3. Выявить гетерозиготных носителей дефектных генов
4. Определить точную локализацию генов в ДНК человека
5. Идентифицировать дефектные гены, нарушающие регуляцию пролиферации клеток и вызывающие развитие опухолевых заболеваний
6. Проводить анализ препаратов, содержащих сильно деградированную ДНК
Ребёнок 1 болен серповидно-клеточной анемией
Ребёнок 2 здоров
Ребёнок 3 является носителем (гетерозиготен)
Ребёнок 4 является носителем (гетерозиготен)
Один цикл ЦПР включает:
1. Плавление
2. Отжиг
3. Элонгацию
ПЦР – полимеразная цепная реакция
Полученный материал подвергается фракциванию методом электрофорез в агазорном или полиакриламидном геле.
В медицинской диагностике:
1. Идентифицировать вирусную и бактериальную ДНК в составе ДНК человека
2. Проводить пренатальную диагностику наследственных заболеваний
3. Выявить гетерозиготных носителей дефектных генов
4. Определить точную локализацию генов в ДНК человека
5. Идентифицировать дефектные гены, нарушающие регуляцию пролиферации клеток и вызывающие развитие опухолевых заболеваний
6. Проводить анализ препаратов, содержащих сильно деградированную ДНК
Один цикл ЦПР включает:
1. Плавление
2. Отжиг
3. Элонгацию
Выводы:
Мать и отец являются носителями гена, отвечающего за развитие серповидно-клеточной анемии. Они гетерозиготны. Ребёнок здоров.
б)Дополнительные области использования:
Оказалось возможным:
1. Использовать микроорганизмы в качестве продуктов веществ, необходимых для человека
2. Создавать новые полезные для человека виды растений и животных
3. Лечить наследственные болезни путём введения в клетки утраченных генов или замены дефектных генов.
б)G-белок
в) Холерный токсин действует на α-протомер G-белка, не даёт ему дефосфорилироваться, следовательно, повышается активность АЦ (аденилатциклазы).
б) Gs-белок состоит из трёх протомеров α, β, γ. β и γ определяют место нахождения α-протомера на мембране и образуют вместе (α, β, γ) неактивный комплекс.
в) К α-протомеру присоединён ГДФ, и α-протомер неактивен. Затем присоединяется ГТФ, а ГДФ отщепляется, и α-протомер становится активным.
Оксалоацетат на первой стадии взаимодействует с ацетил-КоА
б) Образуется CO2 и вода
Если бы малат вступил в ЦПЭ, то P/O=3
а) При добавлении амитала натрия (ингибитора NADH-дегидрогеназы) ингибируется I комплекс, следовательно P/O = 0
б) При добавлении вместе с амилатом сукцината, ингибируется I комплекс, но при этом сукцинат запускает II комплекс и P/O=2
Цитрат относится к NAD-зависимым ДГ (дегидрогеназам), проходит 3 комплекса, следовательно P/O=3.
а) Если добавить амитал натрия (ингибитор NADH-дегидрогеназы), то P/O уменьшится до 0, так как ингибируется I комплекс, скорость реакции уменьшается.
б) Если добавить сукцинат, то пройдёт 2 комплекса, P/O=2, скорость реакции увеличится.
в) Аскорбиновая кислота является донором е и действует через цитохром с. Если добавить аскорбиновую кислоту, восстанавливающую цитохром C, то P/O=1.
(α-КГ в сукцинил-КоА)
α -кетоглутарат P/O=3
При добавлении барбитурата NADH-ДГ ингибируется, следовательно P/O=0, интенсивность дыхания уменьшается.Обратимый ингибитор.
При добавлении АДФ окислительное фосфорилирование ускоряется, следовательно, дыхание учащается.
При добавлении цианида – ингибитора цитохромоксидазы – дыхание уменьшается, P/O=0 Необратимый ингибитор.
б) HOOC-CH2-COOH
Малоновая кислота является ингибитором СДГ (субстратный аналог конкурирует за фермент с сукцинатом), поэтому идёт накопление сукцината.
Сукцинат не переходит в фумарат,протоны не идут во второй комплекс,ЦПЭ замедляется.
б) 
Анаболические функции:
1. Оксалоацетат → аспартат → аспарагин
→ глюкоза
2. Цитрат → жирные кислоты
→ холестерол
3. α-кетоглутарат → Глу, Глн, Про
4. Сукцинил-КоА → гем
Схема регуляции обмена гликогена инсулином
Инсулин запускает дефосфорилирование гл/синтазы и гл/фосфорилазы → ↓гл/фосфорилаза и ↑гл/синтаза (4) → ↑гликогенез.
У 2-го: Пробежка вместо ужина.
Действует адреналин и глюкагон.
ИФС (через α1-рецепторы), глюкагон в печени – АЦС (через α1, β1 β2-рецепторы) АЦС
У второго Цикл Кори (Глюкозо-лактатный)
б)
Глюконеогенез
№ 7.1 Укажите различия в углеводном обмене двух братьев: один в 3-й день ничего не ест, чтобы похудеть, другой после короткой пробежки и ужина отдыхает. Приведите схемы метаболических путей, которые преобладают в углеводном обмене этих людей.
В первом случае (3-ий день ничего не ест) – это II фаза голодания. К концу первой фазы (24 часа) увеличивается секреция глюкагона и кортизола.
Ускоряются процессы глюконеогенеза и β-окисления.
Глюконеогенез
β-окисление жирных кислот
Механизм действия глюкагона (АЦС):
Во втором случае (после короткой пробежки) – адреналин в печени и мышцах – ИФС (α1-рецепторы), глюкагон в печени – АЦС (через β2-рецепторы).Также после ужина увеличивается секреция инсулина, а значит синтез гликогена.
Также Схема регуляции обмена гликогена инсулином (см. в след. задаче)
АЦС смотрите выше, а схема ИФС ниже:
б)В мышцах при начале физической работы идёт анаэробный гликолиз
В печени и скелетных мышцах реакция смещена в сторону пирувата, идёт глюконеогенез.
Цикл Кори!!!!!!
АТФ АТФ NADH АТФ АТФ ЦТК
У спринтера – анаэробный гликолиз.
Выход АТФ: -1 -1+2(1 + 1)=2 АТФ
АТФ АТФ АТФ АТФ
б) Синтез гликогена – фермент «ветвления»
(амило-1,4→1,6-гликозилтрансфераза)
Распад гликогена олигосахарид-трансфераза
в)Синтез гликогена – в абсорбтивный период
Распад гликогена – постабсорбтивный период, при голодании, при фической нагрузке
Синтез гликогена под действием инсулина
Схема регуляции обмена гликогена инсулином
Распад гликогена под действием адреналина и глюкагона.
ИФС (через α1-рецепторы), глюкагон в печени – АЦС (через α1, β1 β2-рецепторы) АЦС
б)При остром алкогольном отравлении этанол поступает в печень, окисляется там, восстанавливая почти весь NAD+ до NADH
Высокая концентрация NADH смещает равновесие в реакции лактат-пируват в сторону лактата. (Лактоацидоз) Лактат понижает рН, что отрицат-но влияет на все ферменты, в том числе на пируваткарбоксилазу, котор. Катализир-т начальную р-
ию ГНГ-за (пируват в оксалоацетат). Что в итоге подавляет глюконеогенез.
В результате получаем лактоацидоз и гипогликемию.
Высокая концентрация NADH смещает равновесие в реакции лактат-пируват в сторону лактата, что в итоге подавляет глюконеогенез
б) Глюконеогенез (снизу-вверх)
Субстраты:глицерол, лактат и аминокислоты.
Фосфодиэстераза акт-т прц-с перехода цАМФ в АМФ. Кофеин явл-ся ингибитором ФДЭ. - цАМФ накапливается. цАМФ активирует протеинкиназуА (ПКА), которая в свою очередь акт-т гликогенфосфорилазу, под д-ием котор.гликоген распадается до глюкозы. Как следствие – гипергликемия.
ИФС
в) Распад гликоегна
Важно, что в печени есть фермент глюкозо-6-фосфатаза, который превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозу, которая идёт в кровь.
В мышцах данного фермента нет, поэтому глюкозо-6-фосфат идёт в гликолиз
б) АЦС
ИФС
| 2234 - 