Студент должен знать:
1 Строение, классификацию и свойства основных классов аминокислот.
2 ЦТК, реакции, ферменты, механизмы регуляции, его взаимосвязь с обменом аминокислот, углеводов, липидов и циклом синтеза мочевины.
3 Механизмы митохондриального и микросомального окисления.
4 Энзимопатии (общая характеристика).
5 Энзимодиагностика (принципы, объекты, цель и задачи).
Студент должен уметь:
1 Проводить исследование на колориметре.
Структура занятия
Теоретическая часть
1.1 ЦТК (реакции, ферменты, коферменты, механизмы регуляции, биологическая роль). Пути вступления отдельных аминокислот в ЦТК (глико- и кетогенные аминокислоты).
1.2 Особенности обмена отдельных аминокислот – биосинтез и распад, участие в ГНГ или кетогенезе, применение в медицине.
1.3 ала – основные пути метаболизма, регуляторная роль.
1.4 гли, сер – механизм взаимопревращений, роль ТГФК в обмене, участие в биосинтезе фосфолипидов, этаноламина, холина, пуринов, порфиринов, глутатиона, креатина, гиппуровой кислоты, желчных кислот. Нарушение обмена гли – гиперглицинемия, оксалоз, их основные клинические проявления.
1.5 глу – прямое и непрямое окислительное дезаминирование, трансаминирование, ферменты и биологическое значение. Биологическое значение глутаматдегидрогеназы.
1.5.1 Адаптивная роль глу: антигипоксическая – образование ГАМК, ГОМК и янтарной кислоты, энергетический “выход” окисления глу, антитоксическая – обезвреживание аммиака, связывание тяжелых металлов и др., антиоксидантная – синтез глутатиона. биосинтез про, пуриновых оснований. Роль глу в интеграции углеводного, липидного и азотистого обменов. Показания к применению глу в медицинской практике.
1.6 про – биосинтез, распад, механизм образования о-про, реакция, ферменты, роль микросомального окисления, аскорбата и др. Клинико-диагностическое значение определения содержания про и о-про в крови и моче. Нарушение обмена про – гиперпролинемия, основные клинические проявления.
1.7 гис – биосинтез и основные пути обмена, их биологическая роль: образование гистамина, дипептидов ансерина, карнозина. Использование гис как радиопротектора и антиоксиданта. Нарушение обмена гис – гипергистидинемия, основные клинические проявления.
1.8 арг – биосинтез и основные пути обмена, их биологическое значение: адаптивная роль системы арг – аргиназа – мочевина.
1.9 асп – основные метаболические превращения: трансаминирование, амидирование (обезвреживание аммиака), α-декарбоксилирование (биологическая роль b-аланина), биосинтез пуриновых и пиримидиновых оснований, биосинтез мочевины, участие в цикле пуриновых нуклеотидов. Показания к применению асп в медицинской практике.
1.10 цис – механизм биосинтеза из мет. Антитоксическая, антиоксидантная и радиопротекторная роль: биосинтез цистина, таурина, ФАФС, глутатиона и др. Нарушение обмена цис – цистиноз, его основные клинические проявления.
1.11 мет – основные пути метаболизма: образование S -аденозилметионина (SAM), витамина U (S -метилметионина), реакции трансметилирования – синтез холина, адреналина, креатинина, реакции детоксикации и др. Нарушение обмена мет – гомоцистинурия, цистатионурия, основные клинические проявления.
1.12 фен и тир – основные пути метаболизма: биосинтез катехоламинов, тиреоидных гормонов, меланина и др. Нарушение обмена фен, тир – фенилкетонурия, альбинизм, алкаптонурия, тирозиноз, их основные клинические проявления.
1.13 трп – основные пути обмена: кинурениновый, образование триптамина и серотонина. Нарушения обмена трп – синдром Хартнупа, его основные клинические проявления.
1.14 вал, лей, иле – особенности обмена, регуляторная роль этих аминокислот. Нарушения обмена – болезнь кленового сиропа, ее основные клинические проявления.
1.15 Интеграция углеводного, липидного и белкового обменов, механизм образования общих метаболитов.
Практическая часть
2.1 Решение задач.
2.2 Лабораторные работы.
Задачи
1 Какое из указанных соединений является прямым донором CH3- групп:
| а) бетаин; | в) мет; | д) N5,N10-метилен ТГФК; |
| б) креатин; | г) S-аденозилметионин; | е) холин? |
2 Какие важные для нервной системы соединения образуются при декарбоксилировании аминокислот:
| а) норадреналин; | в) серотонин; | д) ГОМК; |
| б) ГАМК; | г) ацетилхолин; | е) все перечисленное? |
3 b-аланин является предшественником:
а) глутатиона; б) карнозина; в) FMN; г) NAD; д) биотина; е) HS KoA?
4 Какая из следующих аминокислот является чисто кетогенной:
а) иле; б) фен; в) лей; г) про; д) трп; е) ала?
5 Сер и цис могут вступать в ЦТК через:
| а) сукцинил-КоА; | в) ЩУК; | д) пропионат; |
| б) пируват; | г) глиоксилат; | е) ацетил КоА? |
6 Триптофан не включается в биосинтез:
| а) ниацина; | в) норадреналина; | д) индолов; |
| б) серотонина; | г) мелатонина; | е) ГАМК? |
7 Какие ферментативные реакции участвуют при биосинтезе адреналина:
| а) окисление аминогруппы; | г) декарбоксилирование; |
| б) метилирование; | д) трансаминирование; |
| в) алифатическое гидроксилирование; | е) ароматическое гидроксилирование? |
8 Какие превращения встречаются у человека:
| а) сер ® гли; | в) ЩУК ® лиз; | д) глу ® цис; |
| б) фен ® тир; | г) гомоцис ® мет; | е) ала ® гис? |
9 Какие ферментативные пары участвуют в синтезе мочевины:
а) АСТ и диаминоксидаза;
б) серин-дегидратаза и глу-ДГ;
в) оксидаза L-аминокислот и рацемаза;
г) карбамоилфосфат синтетаза и АСТ;
д) глутаминсинтетаза и глутаминаза;
е) аргиназа-уреаза?
10 Какие аминокислоты, вступающие на путь ГНГ, могут ресинтезироваться из метаболитов гликолиза:
а) ала; б) глу; в) глн; г) фен; д) вал; е) мет?
11 С какими коферментами связаны превращения:
| А) пиридоксальфосфат; | а) сер ® гли; |
| Б) ТГФК; | б) ала ® пируват; |
| В) АТФ; | в) мет ® S-аденозилметионин; |
| Г) ГТФ; | г) глу ®про; |
| Д) NADPH; | д) ЩУК ®ФЕП? |
12 Серная и фосфорная кислоты являются продуктами катаболизма:
а) углеводов; б) липидов; в) белков; г) нуклеопротеидов; д) всего указанного; е) ни одного из указанного?
13 Альбинизм является результатом дефицита активности:
а) фен-гидроксилазы; б) п-оксифенилпируват-гидроксилазы; в) оксидазы гомогентизиновой кислоты; г) тирозиназы; д) карбамоилфосфатсинтетазы?
14 Алкаптонурия возникает в результате дефицита:
а) фен; б) оксидазы гомогентизиновой кислоты; в) тирозиназы; г) аргининосукцинатлиазы; д) глутаминазы?
15 Фенилкетонурия является причиной дефицита:
а) тир; б) цитруллина; в) карбамоилфосфат-синтетазы; г) гексокиназы; д) фен-гидроксилазы; е) фен?
16 Изменения активности АСТ и АЛТ у больных с заболеваниями миокарда всегда отличаются от такового у больных с заболеваниями печени. Чем это объясняется и какую диагностическую ценность имеет это различие?
17 При гомоцистинурии генетический дефект связан:
а) с мет-диметилазой; б) цистатионинсинтетазой; в) цистатионазой;
г) S-аденозин-гомоцистеингидролазой; д) нарушением транспорта аминокислот в почках?
18 Какие из следующих соединений включаются в виде прямых предшественников в биосинтез метаболитов:
| А) тир; | а) порфирин; | е) ацетилхолин; |
| Б) трп; | б) ГАМК; | ж) тироксин; |
| В) сер; | в) серотонин; | з) ниацин (PP); |
| Г) глу; | г) кинуренин; | и) креатин? |
| Д) гли; | д) адреналин; |
Лабораторные работы
Лабораторная работа № 1. Определение активности АСТ (аспартатаминотрансферазы) в сыворотке крови по Райтману и Френкелю
 |
Принцип метода. В результате переаминирования, происходящего под действием АСТ, образуется щавелевоуксусная кислота. Щавелевоуксусная кислота спонтанно декарбоксилируется в пировиноградную. При добавлении 2,4-динитрофенилгидразина в щелочной среде образуется гидразон пировиноградной кислоты красно-коричневого цвета, интенсивность окраски которого определяется колориметрически (см. уравнение).
Ход работы. Пробирку с 0,25 мл субстратно-буферной смеси нагревают в термостате при 37 °C в течение 5 мин, добавляют 0,05 мл сыворотки крови и инкубируют 60 мин в термостате при этой же температуре.
Добавляют 0,25 мл раствора 2,4-динитрофенилгидразина и выдерживают в течение 20 мин при комнатной температуре. Затем добавляют еще 2,5 мл NaOH, перемешивают и оставляют еще на 10 мин при комнатной температуре.
Измеряют на фотометре экстинкцию опытной пробы при длине волны 500–560 нм (зеленый светофильтр) в кювете с толщиной слоя 10 мм. В качестве контрольной пробы используется дистиллированная вода.
Расчет. Производят по калибровочному графику.
Норма. АСТ – 0,1–0,45 ммоль/ч.л (пирувата на 1 л сыворотки крови за 1 час инкубации при 37 °С).
Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагностическую оценку.
Лабораторная работа № 2. Определение активности АЛТ (аланинаминотрансферазы) в сыворотке и плазме крови ферментативным методом (УФ-области)
Принцип метода. Основан на сопряжении двух ферментативных реакций (АЛТ и ЛДГ) – трансаминирования и последующего NADH-зависимого восстановлении пирувата, образующегося в процессе трансаминирования.
I этап:
АЛТ
L-ала + a-кетоглутарат ¾® пируват + L-глу;
II этап:
ЛДГ
пируват + NADH+H+ ¾¾¾¾® L-лактат + NAD+.
Ход реакции регистрируют по убыли восстановленной формы кофермента – NADH+Н+, имеющего максимум поглощения при 340 нм.
Ход работы. Активность АЛТ в сыворотке крови определяют в 2 этапа.
I этап. В пробирку вносят 1 мл раствора № 1 (смесь ЛДГ, NADH+Н+ буфер-субстрата, пиридоксаль-фосфата) и 0,1 мл сыворотки крови, перемешивают и термостатируют 5 мин при 37 °C.
II этап. Содержимое пробирки переливают в кювету, предварительно нагретую до 37 °C, и добавляют 0,1 мл раствора № 2 (a-кетоглутарат).
Измеряют оптическую плотность при длине волны 340 нм, ширине кюветы 10 мм, в интервале 3 мин.
Расчет. Вычисляют изменение экстинкции за 1 мин (DА/Dt) в мккат/л, а также каталитическую концентрацию (активность АЛТ) по формуле
С = D A/ D t ´ 31,75.
Норма. Активность АЛТ сыворотки крови равна 0,15–0,96 мккат/л.
Клинико-диагностическое значение. Определение активности АЛТ и АСТ широко используется в ранней дифференциальной диагностике различных заболеваний. Оба фермента высокоактивны в различных тканях. Однако наибольшая активность АЛТ приходится на печень, а АСТ – на миокард. В связи с высокой информативностью определение активности АЛТ используется для ранней диагностики болезни Боткина (до появления желтухи и первых симптомов болезни – недомогания, слабости и т. д.), а также ее безжелтушных форм. Высокая активность фермента в крови поддерживается первые 10–15 дней, а затем постепенно снижается. Степень увеличения активности АЛТ коррелирует с тяжестью болезни.
АСТ более специфична для миокарда, поэтому используется для ранней дифференциальной диагностики инфаркта миокарда. Причем увеличение активности отмечается через 24–36 часов и снижается на 3–7-е сутки.
Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагностическую оценку.
Рекомендуемая литература
Основная
1 Материал лекций.
2 Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1990. С. 354–364; 1998. С. 451–468.
3 Николаев А. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 323–327, 331–338.
Дополительная
4 Марри Р. и др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993. Т. 1 С. 343–355.
5 Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. М.: Высшая школа, 1993. С. 259–267.
6 Ленинджер А. Основы биохимии. М.: Мир, 1985. Т. 2. С. 653–681.
7 Врожденные и приобретенные энзимопатии / Под ред. Т. Ташева. М.: Медицина, 1980. С. 120–136.
8 Вилкинсон Д. Принципы и методы диагностической энзимологии. М.: Медицина, 1981. С. 574–586.
Занятие 21
Нуклеопротеиды. Структура и функции информационных макромолекул
Цель занятия: сформировать представления о структуре, метаболизме и функциях азотистых оснований, нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Освоить качественные реакции на продукты гидролиза нуклеопротеидов.
