Камптотецин и левомицетин ингибиторы матричных биосинтезов

Название	Задачи с решениями
Анкор	задачи.doc
Дата	28.01.2017
Размер	11.17 Mb.
Формат файла
Имя файла	задачи.doc
Тип	Документы #903
страница	7 из 8

а) Фактор V и фактор VIII – доменные белки, циркулирующие в крови. Фактор V синтезируется в печени, а фактор VIII – эндотелиальными клетками. Оба фактора активируются частичным протеолизом под действием тромбина (фактор IIа). Факторы Va и VIIIa служат белками-активаторами факторов VIIa и Xa. При связывании с белками-активаторами в результате конформационных изменений активность этих ферментов повышается.

б) Существует 2 пути свертывания крови – прокоагулянтный (внешний) и контактный (внутренний). Для инициации реакций внешнего пути необходимо появление тканевого фактора (фактор III) на внешней поверхности плазматической мембраны клеток, соприкасающихся с кровью. Внутренний путь начинается с активации фактора XII при его контакте с поврежденной поверхностью эндотелия сосудов и взаимной активации ферментов прекалликреина и фактора XII.

Рис. 82 Система коагуляции

В прокоагулянтном и контактном путях свертывания крови последовательное образование мембранных ферментных комплексов активируется фактора Х и образуются протромбиназы. Этапы, одинаковые для обоих путей свертывания крови, называются общим путем свертывания крови.

в) Протеин С участвует в процессе антикоагуляции. Тромбин в мембранном комплексе с тромбомодулином и кальцием активирует частичным протеолизом протеин С. Активированный протеин С (Са) образует с белком-активатором S мембраносвязанный комплекс Са-S-Са 2+ . Протеин Са в составе этого комплекса гидролизует в факторах Va и VIIIa по 2 пептидные связи и инактивирует эти факторы.

Рис. 83 Антикоагулянтная система протеина С

АРС – активированный протеин С

Антикоагулянтная фаза тормозит каскад реакций свертывания крови. Мутация фактора V (лейденовская мутация, резистентность к протеину С) приводит к синтезу фактора V, резистентного к протеину С. Больные с такой генетической мутацией страдают тромбофилией.

Для стерилизации медицинских инструментов используют паровые и газовые стерилизаторы, а также воздействие агрессивных веществ (формальдегид, окись этилена и др.). Объясните механизм действия этих веществ на бактериальные клетки, учитывая, что они проникают через мембрану и взаимодействуют с белками. Для этого:

а) объясните, что такое денатурация белка, укажите, какие структурные уровни белка изменяются при этом;

б) перечислите типы связей, которые разрушаются при денатурации, приведите примеры аминокислот, образующих такие связи;

в) назовите, какой участок белка отвечает за его функционирование, дайте определение этому понятию. Объясните, изменится ли биологическая активность ферментов бактерий после их взаимодействия с формальдегидом и почему.

а) Денатурация – это разрушение слабых химических связей, формирующих пространственную структуру белка (II, III, IV структурные уровни), при воздействиях различных факторов и соединений (высокая температура, ионизирующая радиация, концентрированные кислоты и щелочи, мочевина, спирты, фенол, формальдегид, соли тяжелых металлов и.т.д.). Первичная структура при этом сохраняется, так как стабилизируется ковалентными (прочными) пептидными связями.

б) При денатурации разрушаются водородные связи II и III структуры; гидрофобные, ионные, водородные связи между радикалами III и IV структур.

Рис. 1.3. Водородная связь между группами пептидного остова

Рис. 1.7. Гидрофобные взаимодействия между радикалами

Рис. 1.9. Водородные связи между радикалами аминокислот

Рис. 1.10. Ионная связь между радикалами лизина и аспарагиновой кислоты (А) и примеры ионных взаимодействий (Б)

в) За функцию белка отвечает центр связывания белка с лигандом (активный центр) – участок белковой молекулы, образованный радикалами аминокислотных остатков и функциональных групп, сближенных при формировании третичной структуры. В активном центре происходит специфическое взаимодействие с комплементарным лигандом. Обычно он находится в гидрофобном углублении на поверхности белковой глобулы. При денатурации молекулы белка приобретают случайную конформацию. Биологическая активность при этом полностью утрачивается, так как изменение пространственной структуры (II, III уровней) приводит к разрушению активного центра белка

37. В настоящее время существует уникальный способ диагностики острого инфаркта миокарда на ранних стадиях – определение в крови больных белка тропонина Т. Этот белок присутствует только в сократительных кардиомиоцитах. В норме тропонин Т практически отсутствует в крови

(содержание 0 – 1,3 микрограмм на литр), но при повреждении миокарда его концентрация в крови резко увеличивается уже через 2 часа и остается высокой до 14 суток. Объясните, почему сегодня тропонин Т признан маркером 100% чувствительности и используется в диагностике не только острого инфаркта миокарда, но и при неинфарктных повреждениях сердечной мышцы. В чем преимущества теста на тропонин Т перед традиционными тестами на креатинкиназу (КК), лактатдегидрогеназу (ЛДГ) и др.?

а) объясните, что такое энзимодиагностика;

в) укажите, какие свойства белка тропонинаТ позволяют использовать его для диагностики заболеваний, сравните их со свойствами ферментов КК и ЛДГ, активность которых определяют при диагностике инфаркта миокарда.

а) Энзимодиагностика – раздел учения о ферментах, в котором постановка диагноза заболевания (или синдрома) проводится на основе установления активности определенных ферментов в биологических жидкостях организма. Состав ферментов и их тканевое распределение у взрослого человека в основном постоянны и могут изменяться при заболеваниях. При патологических процессах повреждаются мембраны клеток, и содержащиеся в этих клетках ферменты выходят в кровь. Активность и содержание таких ферментов в крови изменяется и отличается от нормы в течение определенного времени после начала заболевания.

б) Ферменты, активность которых определяют при энзимодиагностике, должны удовлетворять требованиям :

• в норме активность в крови должна быть невысокой;

• при паталогии ферменты должны поступать в кровь.

Также важно, чтобы активность фермента была достаточна для его обнаружения.

в) При острых воспалительных процессах, механических, химических повреждениях и других паталогических состояниях увеличивается проницаемость или разрушается клеточная мембрана кардиомиоцита и его внутриклеточные ферменты, а также белок тропонин Т, выходят в кровь.

Тропонин Т абсолютно органоспецифичен (т.к. содержится только в кардиомиоцитах), в то время как, например, ЛДГ-1 иЛДГ-2 содержатся еще и в ряде других органов. В норме тропонин Т в крови отсутствует, а при паталогии его количество резко и быстро возрастает и держится на высоком уровне достаточно длительное время (до 2 недель). На основании этих свойств тропонина Т возможно его применение в диагностике заболеваний сердечной мышцы. Еще одним главным преимуществом данного белка является быстрое нарастание его концентрации в крови (через 2 часа), в то время как КК достигает максимального значения через 20-30 часов, а ЛДГ через нескольких суток после возникновения патологии.

37. Камптотецин и левомицитин (хлорамфеникол) – ингибиторы матричных биосинтезов, нашедшие применение в двух разных областях медицинской практики. Камптотецин образует комплекс с ДНК-топоизомеразой 1 и нарушает ее активность, а левомицитин присоединяется к 50 S субъединице рибосомы и ингибирует активность пептидилтрансферазы. Предположите, в какой из областей медицины используются каждый из описанных препаратов. Для ответа:

а) назовите какие матричные биосинтезы и в каких клетках ингибируют эти препараты;

б) изобразите схемы процессов и отметьте стадии, протекание которых блокируется в присутствии указанных препаратов;

в) укажите какова степень избирательности и токсичности этих лекарственных веществ.

Камптотецин принадлежит к противоопухолевым препаратам и используется в химиотерапии для лечения злокачественных образований, а левомицитин относится к антибактериальным антибиотикам широкого спектра действия.

а) Камптотецин останавливает репликацию в опухолевых клетках, а левомицитин – процесс трансляции в прокариотических клетках;

б) Будучи ингибитором ДНК-топоизомеразы I камптотецин блокирует протекание стадии инициации репликации. ДНК-топоизомеразы I расщепляет одну из цепей ДНК , обеспечивает раскручивание двойной спирали и включение двух молекул ДНК-хеликаз в область разрыва. Нарушение этой стадии делает невозможной репликацию в быстрорастущих эукариотических клетках.

Левомицитин блокирует элонгацию полипептидных цепей на стадии образования новой пептидной связи в А-центре и удлинения пептида на одну аминокислоту. Реакцию катализирует пептидилтрансфераза, активный центр которой образован рРНК, входящей в большую субъединицу рибосомы.

в) Избирательность действия камптотецина невелика и обеспечивается более высокой по сравнению с нормальными клетками скоростью синтеза ДНК и РНК, а также повышенной проницаемостью клеточных мембран неопластических клеток. Он достаточно токсичен, так как может прекращать матричные биосинтезы и в здоровых, быстро пролиферирующих клетках организма: фолликулах волос, клетках кроветворной системы и кишечника. Левомицетин же отличается высокой избирательностью и сравнительно мало токсичен для человека. Это объясняется различиями в структуре РНК и белков рибосом в эукариотических и прокариотических клетках.

38. Исследователи каталитического рецептора инсулина установили значительное изменение в гене белка – субстрата инсулинового рецептора. Как нарушение в структуре этого белка скажется на функционировании системы передачи сигнала инсулина? Для ответа на вопрос:

а) приведите схему трансмембранной передачи сигнала инсулина;

б) назовите белки и ферменты, которые активирует инсулин в клетках-мишенях, укажите их функцию.

а) Рецептор инсулина построен из двух α- и двух β-субъединиц. α-Субъединицы расположены на наружной поверхности клеточной мембраны, β-субъединицы пронизывают мембранный бислой. Центр связывания инсулина образован N-концевыми доменами α-субъединиц. Каталитический центр рецептора находится на внутриклеточных доменах β-субъединиц. Цитозольная часть рецептора имеет несколько остатков тирозина, подверженных фосфорилированию и дефосфорилированию.

☼ Присоединение инсулина в центр связывания, образованный α-субъединицами вызывает кооперативные конформационные изменения всех 4-х субъединиц.

☼ Изменение конформации β-субъединиц повышает их каталитическую (тирозинкиназную) активность. Происходит аутофосфорилирование β-субъединиц по нескольким остаткам тирозина.

☼ Фосфорилирование β-субъединиц приводит к изменению заряда, конформации и субстратной специфичности фермента тирозиновой протеинкиназы (Тир-ПК)

б) Тир-ПК фосфорилирует определенные клеточные белки по тирозину, которые получили название – субстраты рецептора инсулина. В свою очередь эти белки участвуют в активации:

фосфопротеинфосфатазы (ФПФ), которая отщепляет Н₃РО₄ от фосфорилированных остатков серина и треонина;

фосфодиэстеразы, которая превращает цАМФ в АМФ и цГМФ в ГМФ;

ГЛЮТ 4 – переносчиков глюкозы в инсулин-зависимых тканях, поэтому повышается поступление глюкозы в клетки мышц и жировой ткани;

тирозиновой протеинфосфатазы, которая дефосфорилирует β-субъединицы рецептора инсулина;

регуляторных белков ядра, поэтому может повышаться или снижаться экспрессия генов определенных ферментов.

Нарушение структуры белка – субстрата инсулинового рецептора приведет в нарушению передачи сигнала гормона на внутриклеточные ферменты и белки.

39. Хрусталик и роговица глаза преломляют свет, поэтому их клетки почти не содержат митохондрий. Каким способом в клетках этих тканей в основном синтезируются молекулы АТФ ? Для ответа на вопрос:

а) укажите известные Вам механизмы фосфорилирования АДФ;

б) напишите схему процесса, обеспечивающего синтез АТФ без участия митохондриальной цепи переноса электронов и оцените его энергетический эффект.

а) В аэробных условиях АТФ синтезируется путем окислительного фосфорилирования за счет энергии окисления субстратов при участии митохондриальной цепи переноса электронов. В анаэробных условиях происходит субстратное фосфорилирование, при котором используется энергия, освобождающаяся при разрыве макроэргических связей в субстратах.

б) Для тканей, не способных к аэробным процессам, основным источником энергии становится анаэробный гликолиз.

40. Повышенная экскреция двухосновных аминокислот известна под названием лизинурическая непереносимость белка и наследуется как аутосомно-рецессивный признак. У гомозигот нарушен транспорт лизина и аргинина в кишечнике, реабсорбция в почках, захват этих аминокислот клетками печени. В крови больных снижена концентрация лизина, аргинина и орнитина, в раннем возрасте отмечаются гепатоспленомегалия, непереносимость белка и эпизодическая интоксикация аммонием. Клинические проявления обусловлены гипераммониемией. Для лечения этого заболевания используется цитруллин – аминокислота, всасывание в кишечнике и печеночный транспорт которой у больных не нарушены. Объясните, почему при данном заболевании наблюдается гипераммониемия. Для ответа на вопрос:

а) напишите схему процесса, нарушение которого приводит к развитию гипераммониемии;

б) назовите причины токсического действия аммиака;

в) объясните механизм лечебного действия цитруллина; предположите, какую диету врач должен рекомендовать больному при данной патологии.

а) Гипераммониемия развивается из-за снижения содержания аргинина и орнитина, необходимых для нормального функционирования орнитинового цикла:

б) Аммиак оказывает токсическое действие на нервную систему и другие ткани, так как:

NH₃ проходит простой диффузией в любые клетки

В клетках тканей ↑V реакций:

1) восстановительного аминирования

это приводит к снижению в клетке

[Глу] и скорости образования ГАМК

• функционирования Nа + ,К + -АТФазы;

• энергетического обмена в клетках;

• синтеза ГАМК в нервной системе;

• выведения глутамина и накопление его в клетках.

в) Введение цитруллина увеличивает выход в орнитиновом цикле выход орнитина. Это приводит к повышению образования мочевины и снижению концентрации аммиака в крови. На фоне перорального приема цитруллина необходимо ограничить количество белков в пище.

41. У новорожденных до 6 месяцев сильно развита бурая жировая ткань. Она содержит запасы ТАГ и гликогена, много митохондрий, во внутреннюю мембрану которых встроен белок термогенин (разобщитель процессов окислительного фосфорилирования). В отличие от белой жировой ткани, в бурых жировых клетках жирные кислоты, образующиеся в результате липолиза, непосредственно вступают в реакции β-окисления. Объясните, каким образом, бурая жировая ткань обеспечивает термогенез новорожденных. Для этого:

а) укажите различие в судьбе продуктов гидролиза ТАГ в белой и бурой жировой тканях;

б) напишите схему метаболического пути обмена жирных кислот; рассчитайте выход АТФ для пальмитиновой кислоты;

в) представьте схему ЦПЭ, укажите роль этого процесса в поддержании температуры тела человека и вклад разобщителей;

г) сделайте вывод, в какой форме происходит выделение жирных кислот в бурой жировой ткани в связи с особенностями ее строения.

источник

39. Хрусталик и роговица глаза преломляют свет, поэтому их клетки почти не содержат митохондрий. Каким способом в клетках этих тканей в основном синтезируются молекулы атф ? Для ответа на вопрос:

а) укажите известные Вам механизмы фосфорилирования АДФ;

а) напишите схему процесса, нарушение которого приводит к развитию гипераммониемии;

б) назовите причины токсического действия аммиака;

б) Аммиак оказывает токсическое действие на нервную систему и другие ткани, так как:

NH₃ проходит простой диффузией в любые клетки

В клетках тканей ↑V реакций:

1) восстановительного аминирования

это приводит к снижению в клетке

[Глу] и скорости образования ГАМК

• функционирования Nа + ,К + -АТФазы;

• энергетического обмена в клетках;

• синтеза ГАМК в нервной системе;

• выведения глутамина и накопление его в клетках.

а) укажите различие в судьбе продуктов гидролиза ТАГ в белой и бурой жировой тканях;

а) В клетках белой жировой ткани в результате мобилизации ТАГ образуются жирные кислоты и глицерол, которые поступают в кровь и транспортируются в ткани, где подвергаются окислению. Образующиеся в ходе липолиза, в бурых жировых клетках, жирные кислоты окисляются в митохондриях этих же клеток.

б) Схема β-окисления жирных кислот:

Выход АТФ при окислении жирной кислоты до СО₂ и Н₂О рассчитывается по формуле:

[n/2 · 12 + (n/2 – 1) · 5] – 1, где n – количество С-атомов в жирной кислоте; таким образом, при окислении пальмитиновой кислоты выделяется: [16/2 · 12 + (16/2 – 1) · 5] – 1= 130 АТФ.

в) Ферменты и переносчики ЦПЭ обеспечивают перекачивание протонов из матрикса в межмембранное пространство и возникновение градиента электрохимического потенциала ΔµН + , который необходим для активации АТФ-синтазы. При этом на синтез молекул АТФ расходуется примерно 40-45% всей энергии электронов, переносимых по ЦПЭ, приблизительно 25% тратится на работу по переносу веществ через мембрану, остальная часть энергии 30-35% рассеивается в виде теплоты и может использоваться для поддержания температуры тела. Дополнительное образование рассеянного тепла происходит при участии разобщителей, которые снижают электрохимический градиент, синтез АТФ и увеличивают выделение энергии в виде тепла.

г) При снижении температуры тела новорожденного в клетках бурой жировой ткани адреналин ускоряет липолиз. Это приводит к увеличению образования жирных кислот, которые поступают в митохондрии и включаются в процесс β-окисления. Благодаря термогенину, встроенному во внутреннюю мембрану митохондрий, значительная часть энергии, образующейся при β-окисления освобождается в виде тепла, что позволяет этой ткани выполнять функцию терморегуляции и теплообразования. Особенно эта функция бурой жировой ткани важна для новорожденных детей, так как снижение температуры тела может стать угрозой для их жизни.

42. Ряд заболеваний связан генетическим дефектом пируватдегидрогеназного комплекса. Одной из лечебных рекомендаций является « кетогенная диета», при которой в рационе питания соотношение жиры/углеводы составляют 3:1(при сбалансированном питании 1:5). Какие изменения метаболизма вызывает такая диета? Как эти изменения влияют на энергетический обмен мозга? Для ответа на вопросы:

а) опишите механизм передачи сигнала в клетки-мишени гормоном, концентрация которого повышается в крови при резком снижении поступления в организм углеводов;

б) представьте схемы метаболических путей, скорость которых увеличивается в тканях-мишенях под влиянием этого гормона;

в) укажите энергетические субстраты, использующиеся мозгом при нормальном рационе питания и « кетогенной» диете;

г) напишите схему реакции, катализируемую ПДК, и объясните ее значение в обеспечении энергией клеток мозга.

а) Снижение концентрации глюкозы в крови при «кетогенной диете» является сигналом для синтеза и секреции гормона глюкагона. Он передает сигнал в клетки-мишени – адипоциты и гепатоциты посредством аденилатциклазной системы.

б) Глюкагон ускоряет липолиз в адипоцитах, β-окисление жирных кислот в гепатоцитах, поступающих из жировой ткани, а также из хиломикронов под действие липопротеинлипазы. Ацетил-КоА, образующийся в митохондриях в результате β-окисления, в основном идет на синтез кетоновых тел, так как скорость ЦТК в этих условиях снижается.

в) Основным энергетическим субстратом клеток мозга является глюкоза, которая включается в аэробный распад, превращаясь в СО₂ и Н₂О. При углеводном голодании энергетическими субстратами становятся кетоновые тела.

г) Реакция окислительного декарбоксилирования пирувата является этапом аэробного распада глюкозы. При генетическом дефекте ПДК этот метаболический путь нарушается, и клетки мозга испытывают дефицит энергии. Окисление кетоновых тел приводит к образованию молекул ацетил-КоА, которые далее вступают в реакции цикла Кребса, поэтому увеличение поступления кетоновых тел в мозг при «кетогенной диете» устраняет энергетический голод.

43. Препарат «Баларпан», который используется в качестве действующего вещества при лечении «сухой роговицы» глаз содержит сульфатированный гликозамингликан. Объясните, почему применение этого лекарства повышает влажность поверхности глаза. Для этого:

а) напишите формулу–[дисахаридной единицы]– одного из сульфатированных

б) опишите свойства макромолекул, построенных из таких дисахаридных звеньев;

в) представьте схему синтеза этих структур в организме человека, назовите ферменты и

а) Дисахаридная единица хондроитинсульфата:

б) Благодаря высокой плотности отрицательных зарядов полисахаридные цепи сульфатированных ГАГ связывают множество осмотически активных ионов: Na + , Са 2+ , К + , которые удерживают воду. Например, молекула гиалуроновой кислоты может связывать от 200 до 500 молекул воды. Особая структура и способность к гидратации позволили использовать сульфатированные ГАГ для повышения влажности поверхности глаза.

в) Схема синтеза хондроитинсульфата.

Предшествует синтезу полисахарида присоединение к остатку серина в коровом белке специального линкерного трисахарида (-ксилоза-галактоза-галактоза-), выполняющего роль «затравки» для роста ГАГ. Каждую реакцию построения линкерного трисахарида и дальнейший рост цепи катализируют специфические гликозилтрансферазы.

Основная часть цепи ГАГ, построенная из повторяющихся дисахаридных единиц (А и В), синтезируется путем последовательного присоединения углеводных остатков в активированной форме УДФ-сахаров. По мере удлинения цепи многие углеводные остатки сульфатируются и после этой модификации полимер выводится через мембрану на наружную поверхность фибробласта. Вне клетки протеогликан образует нековалентные связи с другими структурами внеклеточного матрикса.

44. Наследственная недостаточность NADP- оксидазы приводит к хроническому гранулематозу. Почему при этом заболевании некотоые микроорганизмы сохраняют жизнеспособность внутри фагоцитов, а их антигены вызывают в месте скопления фагоцитов клеточный иммунный ответ и формирование гранулем? Для ответа на вопрос:

а) напишите схему активации кислородзависимых бактерицидных механизмов;

б) объясните роль активных форм кислорода в фагоцитозе.

б) Активные формы кислорода инициируют свободнорадикальные реакции, разрушающие липиды клеточных мембран бактерий, поглощенных фагоцитами. При генетическом дефекте NADP-оксидазы в фагоцитах не образуются: супероксидный кислородный радикал, Н₂О₂ и НОСI, поэтому некоторые фагоцитированные микроорганизмы не погибают.

45. Инфаркт миокарда, травмы и хирургические вмешательства могут сопровождаться тромбозами. Объясните причины повышения свертываемости крови при таких патологиях. Для этого:

а) укажите причины, которые могут вызвать каскад реакций свертывания крови;

б) опишите состав инициирующего мембранного комплекса и представьте схему прокоагулянтного этапа внешнего пути свертывания крови.

а) Разрушение клеток при механической травме и инфаркте миокарда сопровождается экспозицией на поверхности их плазматических мембран тканевого фактора и отрицательнозараженных фосфолипидов и инициации каскада реакций внешнего пути свертывания крови. Контакт фактора XII с субэндотелием поврежденных сосудов запускает реакции внутреннего пути свертывания крови.

б) Инициирующий мембранный комплекс включает отрицательнозаряженные фофсолипиды модифицированной плазматической мембраны клеток, протеолитический фермент — фактор VIIа, белок-активатор — тканевой фактор и ионы Са 2+ .

источник

Существует большая группа веществ, ингибирующих синтез ДНК, РНК или белков.

Действие ингибиторов матричных синтезов как лекарственных препаратов основано на модификации матриц: ДНК, РНК, рибосом или инактивации ферментов. Центральное место среди них принадлежит антибиотикам.

Ингибиторы репликации

Антибиотики, взаимодействующие с ДНК, нарушают её матричную функцию и вызывают подавление процессов репликации и транскрипции. Их используют для лечения злокачественных новообразований и называют противоопухолевыми препаратами. Дауномицин, доксорубицин и некоторые другие взаимодействуют с молекулой ДНК таким образом, что циклическая структура этих антибиотиков встраивается между парами оснований G≡C, а углеводный компонент занимает малую бороздку ДНК. Это ведёт к локальному изменению структуры ДНК и ингибированию репликации и транскрипции.

К таким веществам относят также антибиотик актиномицин D, блокирующий синтез ДНК и РНК у про- и эукариотов. Это соединение слишком токсично, чтобы использовать его в клинических целях, но его широко используют в научно-исследовательской работе для изучения процессинга первичных транскриптов РНК.

Избирательность действия противоопухолевых антибиотиков невелика и обеспечивается более высокой по сравнению с нормальными клетками скоростью синтеза ДНК и РНК, а также повышенной проницаемостью клеточных мембран опухолевых клеток. В то же время эти соединения токсичны для быстроделящихся нормальных клеток организма, таких как стволовые клетки кроветворной системы, клетки слизистой оболочки желудка и кишечника, фолликулов волос. В последние годы проводятся исследования по созданию препаратов, обеспечивающих доставку ингибитора только в опухолевые клетки. Это достигается связыванием цитотоксических антибиотиков с белками, рецепторы к которым имеются главным образом на опухолевых клетках.

К препаратам, останавливающим репликацию, относят алкилирующие агенты и ингибиторы ДНК-топоизомеразы II (одной из изоформ топоизомераз). Известно, что транскрипция некоторых генов возможна лишь при определённом уровне суперспирализации матрицы

Трансляция является хорошей мишенью для лекарств

Многие вещества обладают способностью связываться с элементами рибосом или другими факторами трансляции. Некоторые из этих веществ используются в качестве лекарственных средств, которые в состоянии действовать на разных уровнях трансляции, например:

1. Инактивация факторов инициации

интерферон активирует внутриклеточные протеинкиназы, которые, в свою очередь, фосфорилируют белковый фактор инициации ИФ-2 и подавляют его активность.

2. Нарушение кодон-антикодонового взаимодействия

стрептомицин присоединяется к малой субъединице и вызывает ошибку считывания первого основания кодона.

3. Блокада стадии элонгации

тетрациклины блокируют А-центр рибосомы и лишают ее способности связываться с аминоацил-тРНК,

левомицетин связывается с 50S-частицей рибосомы и ингибирует пептидил-трансферазу,

эритромицин связывается с 50S-частицей рибосомы и ингибирует транслоказу,

пуромицин по структуре схож с тирозил-тРНК, входит в А-центр рибосомы и участвует в пептидил-трансферазной реакции, образуя связь с имеющимся пептидом. После этого комплекс пуромицин‑-пептид отделяется от рибосомы, что останавливает синтез белка.

Цефалоспорины оказывают бактерицидное действие, которое связано с нарушением образования клеточной стенки бактерий.

Вирусы и токсины также являются ингибиторами матричных синтезов.

Генетический материал вирусов невелик и представлен молекулой ДНК или РНК. После заражения начинается синтез вирусных ДНК, РНК и белков с использованием субстратов клетки. При этом в зараженной клетке прекращается собственный синтез, что приводит к гибели клетки.

Токсин бледной поганки α-амитин ингибирует РНК-полимеразу II, катализирующую синтез мРНК.

Токсин клещевины обыкновенной – рицин (N-гликозилаза) удаляет один остаток аденина из рРНК большой субъединицы и ингибирует синтез белка. Т.к. рицин входит в состав касторового масла, то лечение им проводят короткими курсами.

Система интерферона (ИФН) — важнейший фактор неспецифической резистентности организма человека.

В настоящее время интерферон относят к классу индуцируемых белков клеток позвоночных. Важнейшие их функции: антивирусная, противоопухолевая, иммуномодулирующая и радиопротективная. Различают три ИФН: а-ИФН синтезируют лейкоциты периферической крови (ранее был известен как лейкоцитарный ИФН); бета-ИФН синтезируют фибробласты (ранее был известен как фибробластный ИФН); у-ИФН — продукт стимулированных Т-лимфоцитов, NK-клеток и (возможно) макрофагов (ранее был известен как иммунный ИФН).

По способу образования различают интерферон типа I (образуется в ответ на обработку клеток вирусами, молекулами двухцепочечной РНК, полинуклеотидами и радом низкомолекулярных природных и синтетических соединений) и ИФН типа II (продуцируется лимфоцитами и макрофагами, активированными различными индукторами; действует как цитокин). ИФН видоспецифичны. Каждый биологический вид, способный к их образованию, продуцирует свои уникальные продукты, похожие по структуре и свойствам, но не способные проявлять перекрёстный антивирусный эффект (то есть действовать в условиях организма другого вида).

Механизм антивирусного действия. Интерферон индуцируют «антивирусное состояние» клетки (резистентность к проникновению или блокада репродукции вирусов). Блокада репродуктивных процессов при проникновении вируса в клетку обусловлена угнетением трансляции вирусной мРНК. При этом противовирусный эффект ИФН не направлен против конкретных вирусов; то есть ИФН не обладают вирусоспецифичностью. Это объясняет их универсально широкий спектр антивирусной активности.

Регуляция экспрессии генов.

Теория оперона

Франсуа Жакоб и Жак Моно сформулировали теорию оперона, которая объясняет механизм контроля синтеза белков. Гены белков, функции которых в метаболических процессах тесно связаны, часто в геноме группируются вместе в структурные единицы – опероны. Согласно теории, оперонами называются участки молекулы ДНК, которые содержат информацию о группе функционально взаимосвязанных структурных белков, и регуляторную зону, контролирующую транскрипцию этих генов.Транскрипция структурных генов зависит от способности РНК-полимеразы присоединяться к промотору, расположенному на 5’- конце оперона перед структурными генами. Связывание РНК-полимеразы с промотором зависит от присутствия белка-репрессора на смежном с промотором участке, который называется оператор. Белок-репрессор синтезируется в клетке с постоянной скоростью и имеет сродство к операторному участку. Структурно участки промотора и оператора частично перекрываются, что создает препятствие для присоединения РНК-полимеразы. Большинство механизмов регуляции синтеза белков направлено на изменение скорости связывания РНК-полимеразы с промотором. При появлении индуктора (лактоза) он присоединяется к белку репрессору, изменяет его конформацию и снижает сродство к оператору. РНК-полимераза связывается с промотором и транскрибирует структурные гены. лактоза является индуктором транскрипции.

Снижение концентрации фермента может осуществляться путем репрессии синтеза ферментов. Репрессия синтеза ферментом конечным продуктом имеет место в случае синтеза гистидина или триптофана. Следует иметь в виду, что репрессия и индукция синтеза белков реализуется по принципу адаптации к изменяющимся условиям и клеточной экономии: синтезируются белки если есть в них потребность, при отсутствии потребности их синтеза нет.

В этом случае триптофан является репрессором транскрипции.

Все это было показано на бактериях. У эукариотов все происходит гораздо сложнее, однако принцип остается прежним.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; Нарушение авторского права страницы

источник

1.На рисунке показаны события на рибосоме на стадии включения 6-ой аминокислоты в растущую β-цепь Нb. Продолжив схематическое изображение стадий синтеза белка, определите, какая аминокислота займет 6 положение в β-протомерах Нb. В ходе ответа:

три-илей-гис-вал-мет

про

АUG-……-……-……-……-……-GUG…………….мРНК

1 2 3 4 5 6

а) укажите: 5΄ и 3΄–концы мРНК;

б) изобразите включение 6-ой аминокислоты в пептидил-тРНК, назовите отдельные стадии этого этапа;

в) вспомните, в структуре какого Нb β-цепь имеет такую первичную структуру;

г) объясните, как меняется стабильность такого β-цепь Нb и его сродство к О₂ по сравнению с Нb взрослых здоровых людей.

2.Процесс синтеза белка на рибосоме включает стадию изображенную на рисунке. Какназывается этот этап трансляции? Укажите, компоненты, которые отсутствуют на представленной схеме. В ходе ответа:

60S мет-тРНК мет

40S

а) напишите реакцию образования Мет-тРНК Мет

б) назовите следующий этап синтеза белка и изобразите, по стадиям, образование дипептидил-тРНК в Р-центре.

3.Процесс синтеза белка на рибосоме включает стадию изображенную на рисунке. На каком этапе происходит указанная реакция и каково ее значение? В ходе ответа:

мет про

АUG-CCC-GCU-ААА-GGА-UCА-. мРНК

про- мет

а) назовите фермент, который катализирует изображенную реакцию и источник энергии при образовании дипептидил-тРНК;

б) напишите реакцию активации третьей аминокислоты при синтезе данного фрагмента.

в) на примере Нb, укажите, каким посттрансляционным модификациям подвергаются вновь синтезированные полипептидные цепи и какую роль они играют в функционировании белков.

4.В клинике для лечения язвенной болезни, причиной которой является бактериальная инфекция, врач прописал пациенту препарат «Пилобакт». Известно, что одним из его компонентов является антибиотик «кларитромицин». Он оказывает противомикробное действие путем взаимодействия с 50S рибосомальной субъединицей бактерий. В результате воздействия кларитромицина на бактериальные клетки нарушается их рост и возникает недостаток одних из компонентов, являющихся составной частью мембран. Почему прием данного лекарства приводит к гибели бактерий? Для ответа:

а) опишите строение рибосом;

б) напишите схему процесса, в котором участвуют рибосомы;

в) укажите, на каком этапе подавляется процесс при действии препарата;

г) объясните, почему препарат не действует на клетки организма человека.

5. Пользуясь РНК-аминокислотным кодом определите, какое строение имеет фрагмент белка, закодированного в м РНК следующего строения:

………….- 20 — 21 — 22 — …………

а) укажите, в каком направлении будет идти прочтение матрицы и синтез пептида;

б) перечислите компоненты, необходимые для синтеза пептида;

в) напишите реакцию образования аа-тРНК для аминокислоты занимающей 22 позицию в синтезируемом пептиде и на схеме изобразите механизм включения ее в растущую полипептидную цепь.

6. Митохондриальная ДНК кодирует 13 ферментов, участвующих в биологическом окислении. При синдроме МЕLAS у пациентов обнаруживается накопление в крови молочной кислоты, энцефалопатия и инсультоподобные эпизоды. Оказалось, что причиной заболевания является мутация в гене, кодирующем строение тРНК Лей . Объясните, какие этапы в синтезе митохондриальных ферментов будут нарушены при этой патологии по сравнению с нормой. Для этого:

а) напишите реакцию связывания Лей с тРНК Лей , назовите фермент;

б) на схеме представьте включение Лей-тРНК Лей в растущую полипептидную цепь;

в) назовите этапы этого процесса и укажите, какая из стадий этого этапа будет нарушена при синдроме МЕLAS.

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 вопрос:

а) изобразите схему процесса синтеза этого белка на рибосоме и покажите, какой продукт будет образовываться в ходе трансляции мутантной мРНК.

8.Пациенту, страдающему полиомиелитом, назначено введение интерферона. Объясните правомерность такого назначения. Для этого:

а) опишите механизм действия интерферонов на синтетические процессы в клетке;

б) укажите, с какими клетками – здоровыми или пораженными вирусами – взаимодействуют интерфероны и что происходит с клетками после взаимодействия с интерферонами.

9. Камптотецин и левомицетин (хлорамфеникол) – ингибиторы матричных биосинтезов. Нашедшие применение в медицинской практике. Камптотецин образует комплекс с ДНК-топоизомеразой I и нарушает ее активность, а левомицетин присоединяется к 50S-субъединице рибосомы и ингибирует активность пептидилтрансферазы. Предположите, для лечению каких заболеваний используется каждый из описанных препаратов? Для ответа:

а) назовите, какие матричные биосинтезы и в каких клетках ингибируют эти препараты;

б) изобразите схемы процессов и отметьте стадии, протекание которых блокируют указанные лекарства;

в) укажите, какова степень их избирательности и токсичности.

10. В клетках E.coli аминокислота Иле синтезируется из из аминокислоты Тре. В присутствии высоких концентраций Иле в питательной среде выращивания синтез этой аминокислоты прекращается. Информация о каких белках закодирована в структурных генах Иле-оперона и как меняется их экспрессия в этих условиях? Для ответа:

а) нарисуйте схему Иле-оперона и отметьте регуляторные и структурные участки;

б) объясните функции этих участков;

в) укажите, по какому принципу Иле регулирует активность оперона.

11.В случае синтеза в организме избыточного количества гормона альдостерона наблюдается снижение содержания ионов Nа + в моче при одновременном повышении их концентрации в крови и внеклеточной жидкости за счет увеличения количества белков-переносчиков этих ионов в канальцах нефронов. Почему при гиперпродукции альдостерона меняется содержание ионов Nа + в моче и крови? В ходе ответа:

а) представьте схему, отражающую влияние альдостерона на содержание белков-переносчиков ионов Nа + в канальцах нефронов;

б) назовите участок ДНК, с которым будет взаимодействовать комплекс гормон-рецептор;

в) представьте схему процесса, активация которого вызывает увеличение количества белков-переносчиков Nа + в мембранах клеток.

12. 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,используя N-концевой участок молекулы гормона

Н₂N-Гис-Сер-Гли-……. объясните способ кодирования белков в молекулах ДНК и РНК.

13. В эукариотических клетках дифтерийный токсин вызывает АДФ-рибозилирование фактора EF2 и нарушает синтез белка. На каком этапе роста полипептидной цепи необходим этот фактор? Для ответа на вопрос:

а) представьте схему событий на рибосоме и отметьте стадию, на которой произойдет остановка

б) объясните, что произойдет с клетками, на которые подействовал дифтерийный токсин.

14. В лабораторию поступил биологический материал, который засеяли на питательную среду. В результате на среде выросли колонии бактерий. Чувствительность к антибиотикам оценивали по отсутствию роста колоний бактерий (зона лизиса) вокруг дисков, пропитанными антибиотиками. Самая обширная зона лизиса наблюдалась вокруг диска с фторхинолоном. Этот антибиотик действует на топоизомеразу II и топоизомеразу IV прокариотических клеток. Также данный микроорганизм проявил высокую чувствительность к тетрациклину, который связывается с 30S субъединицей рибосомы. Чем обусловлены зоны лизиса колоний бактерий на питательной среде? При ответе на вопрос:

a) укажите какие процессы ингибируют эти антибиотики, представьте их схемы;

б) объясните селективное действие данных антибиотиков на прокариотические клетки.

15. Развитие ряда опухолей сопровождается экспрессией гена белка bcl-2, отвечающего за подавление апоптоза опухолевых клеток. В химиотерапии применяется препарат – ренасенс. Он представляет собой олигонуклеотид, который комплементарен мРНК белка bcl-2. Образование такого двуцепочечного фрагмента активирует работу РНКазы, которая разрушает мРНК в клетке. Какой процесс подавляет данный препарат? Для ответа:

а) изобразите схему процесса, который нарушается в присутствии лекарственного препарата;

б) объясните, к каким последствиям приводит образование комплекса ренасенс-мРНК bcl 2 .

16.Искусственный синтез антисмысловых РНК находит применение в химиотерапии рака и борьбе с ВИЧ-инфекцией. Сущность метода использования заключается в том, что антисмысловые РНК комплементарно связываются с мРНК содержащими информацию о структуре определенных белков. Образуются двуцепочечные комплексы мРНК-антисенс∙РНК, которые активно расщепляются РНК-азами. Объясните, почему антисмысловые РНК замедляют экспрессию определенных генов. Для ответа:

а) приведите схему процесса, скорость которого снижается при введении антисенс-РНК;

б) укажите, какие виды РНК принимают в нем участие и какой этап блокируют антисенс РНК.

17.Клетки E. сoli обычно растут на среде, содержащей в качестве источника энергии и донора субстратов – глюкозу. Если в среде заменить глюкозу на лактозу, то через некоторое время образуются галактоза и глюкоза. Почему? Для ответа на вопрос, напишите:

а) название фермента, участвующего в утилизации лактозы;

б) схему регуляции гена, отвечающего за этот фермент.

18.Установлено, что в клетках Е.соli, растущих на среде, содержащей глюкозу имеется 3-5 копий молекул ферментов и белков, участвующих в утилизации лактозы. Как изменится количество этих белков при переносе клеток на среду, содержащую лактозу в качестве единственного источника углерода ? Для ответа на вопрос:

а) назовите способ регуляции количества этих белков в клетках Е.соli;

б) изобразите схему, отражающую влияние лактозы на скорость их синтеза;

в) предположите, как изменится скорость этого процесса при добавлении тетрациклина в среду

19. Интерфероны – семейство белков, синтез которых повышается в организме человека в ответ на заражение вирусными инфекциями. Будучи получены промышленным путем, они используются для лечения многих заболеваний. Ингибиторами каких матричных биосинтезов являются интерфероны? Для ответа:

а) изобразите процесс, который блокируется интерферонами;

б) укажите, на каких этапах и по какому механизму они действуют.

20.У больного после перенесенного инфаркта миокарда спустя некоторое время стала развиваться дислипидемия. Врач назначил пациенту принимать фибраты, которые повышают экспрессию генов белков, обеспечивающих катаболизм липидов и снижают индукцию белков, участвующих в синтезе жирных кислот и ТАГ. Каким образом фибраты могут влиять на содержание этих белков, если известно, что их мишенями являются ядерные рецепторы PPAR, которые функционируют в качестве факторов транскрипции?

а) назовите регуляторные участки ДНК с которыми может взаимодействовать комплексы рецепторов PPAR с фибратами;

б) напишите схему процесса, активность которого регулируют фибраты в ядре клеток мишеней; укажите значение этого процесса;

в) объясните, в каком случае скорость представленного процесса возрастает или снижается и почему.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8546 — | 7049 — или читать все.

195.133.146.119 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Для обоснования ответа вспомните:

1. Представьте схемы этапов синтеза и созревания этого белка;

2. Напишите схемы реакций, протекающих с участием Cu 2+ -зависимых ферментов;

Задача № 4.53

Болезнь Хартнупа – наследственная ферментопатия обмена триптофана. Заболевание вызвано дефектом в структуре переносчика аминокислот щеточной каемки тощей кишки и нарушением реабсорбции триптофана и продуктов его обмена в почках. Патология проявляется мозжечковой атаксией, пеллагроподобными изменениями кожи, аминоацидурией, повышенным содержанием в моче индикана и индольных соединений. У больного возникает недостаток триптофана в организме и нарушается образование из него биогенного амина и одного из витаминов. Какие жизненно важные процессы нарушаются при данном заболевании?

Рис.Образованиенекоторых биологически активных веществ из триптофана

Для обоснования ответа вспомните:

1. Напишите схему синтеза серотонина и укажите, предшественником какого гормона он считается;

2. Назовите витамин, который образуется из триптофана;

3. Вспомните, в состав какого кофермента он входит;

4. Приведите пример ферментов, для работы которых необходим этот кофермент.

Задача № 4.54

Повышенная экскреция двух основных аминокислот известна под названием «лизинурическая непереносимость белка», наследуется как аутосомный рецессивный признак. У гомозигот нарушен транспорт лизина, аргинина в кишечнике, реабсорбция в почках, захват этих веществ, клетками печени. В крови больных снижена концентрация лизина, аргинина и орнитина, в раннем возрасте у них отмечаются гепатоспленомегалия, непереносимость белка и эпизодическая интоксикация аммонием. Клинические проявления выхваны гипераммониемией. Для лечения этого заболевания используют цитруллин – нейтральную аминокислоту, всасывание в кишечнике и печеночный транспорт которой у больных не нарушены. Почему у этих больных наблюдается гипераммониемия?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Напишите схему процесса, нарушение которого развивает гипераммониемию;

2. Опишите токсическое действие аммиака;

3. Объясните механизм лечебного действия цитруллина; какую диету, помимо лечения цитруллином, врач должен рекомендовать больному при такой патологии.

Задача № 4.55

Исследованиями установлено, что накопление гомоцистеина – независимый фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний – инфаркта миокарда, инсульта, венозной тромбоэмболии и атеросклероза. SH-группа гомоцистеина легко подвергается процессу перекисного окисления, что повреждает стенки сосудов. На поврежденную поверхность осаждаются «пенистые клетки», содержащие большое количество холестерола, начинают образовываться атеросклеротические бляшки. Кроме того, гомоцистеин тормозит работу противосвертывающей системы, что нарушает свертываемость крови. В норме содержание гомоцистеина в плазме крови составляет 5–15 мкмоль/л. При увеличении уровня гомоцистеина в плазме на 2,5 мкмоль/л риск инфаркта миокарда возрастает на 10%. Учитывая данные свойства гомоцистеина, его накопление в крови – одно из звеньев патогенеза ранней тромбоваскулярной болезни. При наличии ее увеличивается риск развития тромбозов, что в дальнейшем развивает инфаркты и инсульты. Объясните особенности метаболизма гомоцистеина в организме и молекулярный механизм его последующего накопления в крови.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Напишите формулу гомоцистеина;

2. Укажите, какую роль гомоцистеин играет в обмене других аминокислот; приведите формулы этих аминокислот;

3. Нарисуйте схемы основных путей образования и катаболизма гомоцистеина;

4. Назовите ферменты, которые участвуют в его утилизации, и коферменты;

5. Изложите, дефицит каких витаминов – наиболее частая причина гипергомоцистеинемии.

Задача № 4.56

В произведении Я. Гашека «Похождение бравого солдата Швейка» приведено описание приступа острого подагрического артрита: «Полковник Гербих, сидевший до сих пор спокойно и деловито за столом, вдруг сделал страшную гримасу, ибо его палец, который до сих пор вел себя смирно, из тихого и спокойного агнца превратился в ревущего тигра, в электрический ток в шестьсот вольт, в палец, каждую косточку которого молот медленно дробит в щебень. Полковник Гербих лишь рукой махнул и заорал диким голосом. Наконец вопли прекратились. Палец полковника неожиданно опять превратился в агнца, приступ подагры прошел. » Объясните причину столь острой боли в пальце у полковника.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Укажите механизмы развития первичной подагры, ее отличие от вторичной;

2. Назовите, изменение активности каких ферментов обмена нуклеотидов и углеводов развивает первичную подагру; напишите реакции, катализируемые этими ферментами;

3. Представьте схему образования продукта, накопление которого вызывает клинические проявления заболевания.

Задача № 4.57

У ребенка 1,5 месяца содержание фенилаланина в крови составляет 34 мг/дл (норма 1,4 – 1,9 мг/дл), содержание фенилпирувата в моче 150 г/сутки (норма 8-10 мг/сутки). Обсудите причину наблюдаемых изменений, напишите реакцию, которая заблокирована при данном заболевании, напишите схему альтернативного пути метаболизма субстрата.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Обмен какой аминокислоты нарушен при данном заболевании?

2. Назовите это заболевание

3. Напишите схему соответствующего процесса.

4. Напишите реакцию, которая заблокирована при данном заболевании

5. Напишите схему альтернативного пути метаболизма субстрата.

Задача № 4.58

Пожилой пациент страдает болезнью под названием «дрожательный паралич». Симптомами которого являются напряжение мышц, скованность движений, непроизвольное дрожание рук и головы. Предположите, каким заболеванием страдает данный пациент.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Назовите причину заболевания.

2. Напишите реакции, скорость которых снижена в этом случае.

3. Подходы к лечению этой патологии.

Задача № 4.59

Для лечения депрессий легкой и средней тяжести, сопровождающихся тревожными состояниями, для улучшения настроения и повышения психической и физической активности используют препараты Деприм, Негрустин, содержащие сухой экстракт зверобоя продырявленного. В препаратах содержатся гиперицин, флавоноиды, которые повышают количество серотонина в клетках мозга, ингибируя МАО. Объясните механизм терапевтического действия Деприма.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Назовите аминокислоту, недостаток которой приводит к развитию данной патологии;

2. Напишите процесс синтеза серотонина;

3. Перечислите продукты питания, богатые триптофаном.

Задача № 4.60

Здоровых крыс длительно содержали на искусственной белковой диете, исключающей аминокислоты лейцин, валин и фенилаланин. Какие последствия для животных может иметь данная диета?

1. Назовите источники перечисленных аминокислот.

2. К какой группе относятся исключенные из диеты аминокислоты?

3. Какие изменения будут наблюдаться в синтезе белков при данной диете?

Задача № 4.61

У 4-месячного ребенка наблюдаются повторяющиеся судорожные припадки с потерей сознания, повторяющаяся рвота. В крови обнаружена высокая концентрация цитруллина. Объясните наблюдаемые изменения.

Для обоснования ответа вспомните:

1. В каком компартменте клетки происходит синтез мочевины?;

2. Схему цикла синтеза мочевины;

3. Название фермента, блок работы которого приводит к повышению концентрации цитруллина.

4. Напишите формулами реакцию, которая блокирована при данной патологии;

5. Механизмы развития перечисленных симптомов; укажите, как изменится суточное выделение мочевины при этой патологии;

6. Предположите, как повлияет на состояние больного малобелковая диета.

Задача № 4.62

У больной выявлено аргининосукцинатурия. С лечебной целью ей вводили Кетостерил (кетоаналог валина, лейцина, изолейцина и фенилаланина) на фоне малобелковой диеты. В результате концентрация аммиака снизилась с 90 до 40 мкг/дл, а выведение аргининосукцината снизилось с 2 до 0,8 г в сутки. Объясните механизм лечебного действия кетостерила. (приведите соответствующие реакции и схемы).

Для обоснования ответа вспомните:

1. Схему цикла синтеза мочевины;

2. Название фермента, блок работы которого приводит к аргининосукцинатурии;

3. Индивидуальные пути обмена разветвленных аминокислот;

4. Индивидуальные пути обмена фенилаланина.

Задача № 4.63

Восточная кухня предполагает использование больших количеств глутамата в качестве приправы. Объясните, почему при вегетарианском питании с употреблением растительной пищи, содержащей мало белков, но много крахмала и при использовании глутамата общее количество аминокислот (Ала, Асп и т.д.) не снижается.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Общие пути обмена аминокислот;

2. Напишите процесс трансаминирования глутаминовой кислоты;

3. Назовите, к какой группе аминокислот по возможности синтеза в организме относятся Глу, Ала, Асп;

4. Назовите, какая реакция может использоваться для перераспределенияазота аминокислот в организме;

5. Напишите реакции, с помощью которых можно получить Ала, Асп, назовите ферменты, катализирующие реакции, коферменты.

Задача № 4.64

В африканских странах дети получают пищу преимущественно растительного происхождения, содержащую белки в недостаточных количествах. При этом часто наблюдается малокровие, мышечные дистрофии, отставание в росте и развитии, светлый цвет кожи. Объясните появление этих симптомов.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Какие по составу белки необходимы для полноценного белкового питания;

2. Дайте определение понятию «азотистый баланс» и укажите, какой азотистый баланс наблюдается при белковом голодании;

3. Перечислите биологически активные вещества, которые синтезируются из аминокислот в организме;

4. Назовите, какие пути обмена аминокислот усиливаются и тормозятся при белковом голодании.

Задача № 4.65

У больного развился острый панкреатит, при этом стенки протока поджелудочной железы воспалились и отекли, просвет протока уменьшился, наблюдаются застойные явления. Таким больным необходима срочная медицинская помощь. Объясните, чем опасно затруднение оттока сока поджелудочной железы.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Назовите ферменты, которые синтезируются в поджелудочной железе;

2. Укажите пути их активации, назовите активаторы проферментов;

3. К каким последствиям приведет их активация в ткани поджелудочной железы.

Задача № 4.66

У пациента с подозрением на инфаркт миокарда определяли активность аланин- (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (ACT) в крови. Активность какой из аминотрансфераз увеличится в большей степени при такой патологии и почему? Назовите другие ферменты, активность которых определяют в крови для подтверждения указанной патологии.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Напишите реакции, которые катализируют АЛТ и ACT;

2. Объясните значение этих реакций в метаболизме аминокислот;

3. Объясните принципы энзимодиагностики.

Задача № 4.67

Объясните, почему при кетонемии резко увеличивается выведение солей аммония (до 10 г/сут вместо 0,5 г/сут в норме).

Для обоснования ответа вспомните:

1. Вспомните пути обезвреживания аммиака в разных тканях (мозг,мышцы, печень);

2. Назовите, в виде какой аминокислоты происходит перенос аммиака измышц в почки; напишите реакцию ее синтеза, укажите фермент;

3. Напишите реакцию, которая происходит в почках при ацидозе; назовите фермент, который ее катализирует;

4. Объясните, какое значение имеет эта реакция для поддержания кислотно-щелочного баланса;

5. Напишите формулы солей, в виде которых выводится аммиак при кетонемии.

Задача № 4.68

У больного гриппом отмечается головокружение, тошнота, судорожные припадки. Содержание аммиака в крови составляет 1,0 мг/дл. Учитывая действие вируса гриппа на печень, объясните механизмы развития симптомов патологии.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Напишите, чему равна концентрация аммиака в сыворотке крови в норме;

2. Напишите схему орнитинового цикла, отметьте место ферментного блока при гриппе;

3. Перечислите вещества, которые будут накапливаться в крови больного

4. Перечислите механизмы токсического действия аммиака;

5. Укажите, для каких клеток токсическое действие NH₃ наиболее опасно.

Задача № 4.69

Объясните, почему у больного с тяжелой формой вирусного гепатита (поражение до 80% клеток паренхимы печени) концентрация мочевины в сыворотке крови снижена и составила 1,4 ммоль/л, в моче — 16 г/сут.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Назовите, в составе какого соединения выводится из организма 90%азота, укажите место его синтеза;

2. Напишите схему процесса, конечным продуктом которого является это соединение;

3. Назовите вещества, концентрация которых может увеличиться в крови таких больных;

4. Объясните, нужно ли ограничивать потребление белков пищи при этом заболевании.

Задача № 4.70

На изолированных гепатоцитах исследовали синтез глюкозы из аминокислот. Для этого к культуре клеток добавляли различные аминокислоты и регистрировали скорость образования глюкозы. В контрольном опыте (без добавления аминокислот) скорость глюконеогенеза составляла 0,15 мкмоль глюкозы в минуту. При введении в инкубационную среду аланина, пролина и глутаминовой кислоты скорость увеличивалась до 0,17—0,18 мкмоль/мин, а при добавлении лизина или лейцина не изменялась. Объясните полученные результаты.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Напишите схему соответствующего процесса, используя в качестве субстрата аланин;

2. Назовите, к какой группе относятся все перечисленные аминокислоты.

Задача № 4.71

Вычислите, сколько моль аспарагиновой кислоты может образоваться из 6 моль глюкозы.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Напишите схему распада глюкозы до пирувата;

2. Напишите реакцию образования кетоаналога аспартата из пирувата, укажите фермент, кофермент;

3. Напишите реакцию трансаминирования между глутаматом и этим кетоаналогом, укажите фермент, кофермент.

Задача № 4.72

На поверхности В-лимфоцитов располагаются иммуноглобулины, гидрофобный домен которых пронизывает плазматическую мембрану. Когда определенная группа (клон) В-лимфоцитов активируется и превращается в плазматические клетки, в них начинается синтез секреторных форм иммуноглобулинов. Изучив схему синтеза матриц мРНК, мембранных и секреторных форм Ig, определите, какой механизм лежит в основе изменения структуры этих белков. Для этого объясните, где в клетке и на какой стадии реализации информации произошли изменения в структуре матриц.

В структурном гене соматической клетки произошла делеция 25 нуклеотидов. Для обоснования ответа вспомните:

1. наблюдается ли в этом случае в ходе трансляции сдвиг рамки считывания информации гена;

2. может ли такая мутация быть причиной наследственной болезни.

Задача № 4.73

В яйцеклетке в смысловой части гена фермента оксигеназы гомогентизиновой кислоты произошла замена 7-го нуклеотида с образованием терминирующего кодона.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Какие изменения в структуре белка произойдут в ходе трансляции мутантного гена;

2. К каким фенотипическим проявлениям приведет эта мутация?

Задача № 4.74

Фермент глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа встречается в популяции людей в двух вариантах, которые различаются по одной аминокислоте: в одном из вариантов аминокислота Асп заменена на Асн. Определите, какие изменения в кодоне гена этого фермента привели к появлению указанных вариантов.

Для обоснования ответа вспомните:

1. объясните, что такое полиморфизм белков;

2. укажите, являются ли описанные варианты ферментов примером этого явления;

3. запишите состав кодонов Асп и Асн.

Задача № 4.75

Белковый ингибитор многих протеаз α-2-антитрипсин представлен в человеческой популяции четырьмя аллельными вариантами А, В, С и D. Определите, на какие генетически различные группы можно разделить всех людей по этому признаку.

Задача № 4.76

Мутация, которая вызывает серповидно-клеточную анемию (СКА), при расщеплении ферментом Mstll гена β-глобина приводит к исчезновению сайта рестрикции. В мутантной ДНК рестрикционный фрагмент, образующийся под действием Mstll и включающий 5′-конец β-глобинового гена будет больше для пациентов со СКА [1,3 тыс. пар нуклеотидов (т.п.н.)], чем для здоровых людей (1,1 т.п.н.).

Для обоснования ответа вспомните:

1. Покажите, как будут располагаться фрагменты рестрикции на электрофореграмме для пациента, являющегося гетерозиготой по гену СКА (дорожка X), если известно, что на электрофореграмме (рис.1) фрагменты рестрикции гена β-глобина здорового человека и гомозиготного пациента по СКА дают по одной полосе;

Рис. Электрофореграмма продуктов расщепления гена β-глобина, образующихся под действием MstII рестриктазы

2. Исходя из данных задачи, определите, какая из дорожек соответствует рестрикционному фрагменту здорового человека, а какая — больного.

Задача № 4.77

Из-за небрежности медицинской сестры в одном из роддомов принадлежность роженицам двух детей не была своевременно отмечена. Чтобы найти истинных родителей, возникла необходимость исследовать ДНК детей и родителей методом полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ). У обследуемых была взята кровь, из лейкоцитов экстрагировали ДНК и провели ПЦР. Полученную ДНК обработали рестриктазой и образующиеся фрагменты разделили с помощью гель-электрофореза. На электрофореграмме продукты рестрикции обнаруживали с помощью радиоактивно меченых олигонуклеотидов, которые специфически связывались с участками фрагментов ДНК, полученных при рестрикции. Рассмотрите электрофореграмму (рис. 2) и определите, какой из родительских пар принадлежат дети Рх и Рy , если Ма и Оа- мать и отец из одной супружеской пары, а Мb и Оb— из другой.

Рис. 2. Электрофореграмма продуктов рестрикции:

2—10 — размер ДНК-фрагментов, т.п.н.

Задача № 4.78

В биохимической лаборатории имелись три пробирки с ДНК, выделенной из печени мыши, мышц мыши и печени лошади. В процессе хранения надписи на пробирках стерлись. Объясните, как экспериментатору, используя метод молекулярной гибридизации, удалось установить, из ткани какого животного была выделена ДНК. Для этого составьте схему экспериментов, которые нужно было провести ученому.

Задача № 4.79

Операции частичной гепатоэктомии (удаление части органа), осуществляющиеся при опухолевом поражении печени или травмах, стимулируют рост и деление клеток в сохранной части органа вплоть до восстановления первичного объема. Опишите процесс, стимулирующий увеличение числа гепатоцитов.

Для обоснования ответа вспомните:

2. Укажите субстраты, ферменты, источники энергии, кофермент;

3. Перечислите основные белки, которые участвуют в регуляции клеточного цикла и их роль в подготовке к делению.

Задача № 4.80

В процессе дифференцировки кроветворных клеток на стадии ретикулоцитов идет активный синтез α- и β-цепей глобина. Опишите механизм, обеспечивающий клетки матрицами для синтеза этих цепей.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Изобразите схему, отражающую синтез матрицы, содержащей информацию о структуре белковых цепей НЬ;

2. Укажите субстраты, фермент, источники энергии, кофермент и напишите суммарное уравнение процесса;

3. На схеме покажите модификации, которым подвергается продукт
реакции, прежде чем он станет зрелой матрицей для синтеза полипептидных цепей.

Задача № 4.81

В последнее время все большее число молодежи посещает солярии, аргументируя свои действия тем, что солнечный свет полезен для здоровья. Многие из них даже не догадываются, к каким последствиям может привести УФО при чрезмерном увлечении солнечными ваннами. Укажите, какие повреждения в ДНК фибробластов кожи может вызывать УФ-облучение и как они устраняются в норме.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Напишите схему процесса, который обеспечивает восстановление
нативной структуры ДНК;

2. Назовите заболевания, которые могут возникнуть у пациентов с недостаточностью ферментов этого процесса.

Задача № 4.82

Некоторые химические вещества способны алкилировать ДНК, включая метальные группы в азотистые основания пуриновых нуклеотидов с образованием 7-метилгуанина, 6-метилгуанина, 3-метиладенина. Объясните с помощью каких механизмов в норме удаляются эти повреждения в молекуле ДНК.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Представьте универсальный и вспомогательные механизмы, обеспечивающие восстановление нативной структуры ДНК:

2. Укажите матрицу, субстраты, ферменты этого процесса;

3. Объясните биологическое значение этих механизмов.

Задача № 4.83

Митохондриальная ДНК кодирует 13 ферментов, участвующих в биологическом окислении. При синдроме MELASу пациентов обнаруживается накопление в крови молочной кислоты, энцефалопатия и инсультоподобные эпизоды. Оказалось, что причиной заболевания является мутация в гене, кодирующем строение тРНК Лей, связывающейся с лейцином. Объясните, какие этапы в синтезе митохондриальных ферментов будут нарушены при этой патологии по сравнению с нормой.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Напишите реакцию связывания Лей с тРНК Лей, назовите фермент;

2. На схеме представьте включение Лей-тРНК Лей в растущую полипептидную цепь;

3. Назовите этапы этого процесса и укажите, какая из стадий этого этапа будет нарушена при синдроме MELAS.

Задача № 4.84

Пациенту, страдающему полимиелитом, назначено введение интерферона. Объясните правомерность такого назначения.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Механизм действия интерферонов на синтетические процессы в клетке;

2. Укажите, с какими клетками — здоровыми или пораженными вирусами — взаимодействуют интерфероны и какова судьба зараженных клеток.

Задача № 4.85

Камптотецин и левомицетин (хлорамфеникол) — ингибиторы матричных биосинтезов, нашедшие применение в медицинской практике. Камптотецин образует комплекс с ДНК-топоизомеразой I и нарушает ее активность, а левомицетин присоединяется к 508-субъединице рибосомы и ингибирует активность пептидилтрансферазы. Предположите, в какой из областей медицины используется каждый из описанных препаратов.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Какие матричные биосинтезы и в каких клетках ингибируют эти препараты;

2. Изобразите схемы процессов и отметьте стадии, протекание которых блокируют указанные лекарства;

3. Укажите, какова степень их избирательности и токсичности.

Задача № 4.86

Пациенту с тяжелой формой пневмонии назначили антибактериальный препарат — рифампицин. Объясните, каков механизм бактерицидного действия рифампицина.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Изобразите схему процесса, который ингибирует рифампицин;

2. Укажите причины нарушения синтеза бактериальных белков в организме больного под влиянием препарата и его высокую избирательность.

Задача № 4.87

В клетках Е. coliа минокислота Иле синтезируется из аминокислоты Тре. В присутствии высоких концентраций Иле в питательной среде выращивания синтез этой аминокислоты прекращается. Объясните, информация о каких белках закодирована в структурных генах Иле-оперона и как меняется их экспрессия в этих условиях.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Нарисуйте схему Иле-оперона и отметьте регуляторные и структурные участки;

2. Объясните функции этих участков;

3. Укажите, по какому механизму Иле регулирует активность оперона.

Задача № 4.88

В случае синтеза в организме избыточного количества гормона альдостерона наблюдается снижение содержания ионов Na + в моче при одновременном повышении их концентрации в крови и внеклеточной жидкости за счет увеличения количества белков-переносчиков этих ионов в канальцах нефронов. Объясните, как и почему при гиперпродукции альдостерона меняется содержание ионов Na + в моче и крови.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Представьте схему, отражающую влияние альдостерона на содержание белков-переносчиков ионов Na + в канальцах нефронов;

2. Назовите участок ДНК, с которым будет взаимодействовать комплекс гормон—рецептор;

3. Укажите матричный процесс, который ускоряется первично при действии гормона.

Задача № 4.89

Животным, не получавшим накануне пищи, утром натощак дали аминокислотную смесь, содержащую набор аминокислот, входящих в состав белков, за исключением аргинина. Через 2 часа содержание аммиака в крови животных возросло в 7-8 раз по сравнению с нормой и появились клинические симптомы отравления аммиаком. В контрольной группе, получившей полный набор аминокислот или смесь, в которой аргинин был заменен орнитином, никаких клинических симптомов отравления аммиаком не обнаружено. Дайте объяснение этим наблюдениям.

1. Почему повышается концентрация аммиака после голодания?

2. Объясните, почему отсутствие аргинина приводит к отравлению аммиаком.

3. Объясните последствия замены аргинина орнитином.

Задача № 4.90

Накопление аммиака в клетках мозга является причиной нарушения психического состояния при циррозах печени. Обсудите возможные механизмы токсического действия аммиака.

1. Назовите пути обезвреживания аммиака.

2. Укажите, какой путь обезвреживания аммиака нарушается при циррозах печени.

3. Назовите пути обезвреживания аммиака при циррозах печени.

4. Укажите, как концентрация аммиака влияет на энергетический обмен. Каковы последствия этого влияния?

5. Перечислите клинические симптомы, развивающиеся при гипераммониемии.

Биохимия витаминов.

В крови больного обнаружено повышенное содержание лактата, пирувата и аланина. Обсудите возможные причины этих биохимических нарушений. Какие исследования нужно провести для уточнения причины?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Зарисуйте схему взаимосвязи обмена пирувата, лактата и аланина.

2. Где локализуется блок, следствием которого может быть сочетанное увеличение концентрации указанных веществ в крови?

3. Каковы возможные причины этого блока?

4. Как решить вопрос об обеспеченности организма витамином, необходимым для активизации соответствующего фермента?

5. Как решить вопрос об обеспеченности клеток соответствующим коферментом?

6. Как решить вопрос об эффективности связывания субстрата и кофермента с апоферментом?

Описано врожденное заболевание, для которого характерны увеличение концентрации в крови пирувата, лактата, аланина, ацидоз и гипогликемия. Внутримышечное введение ребенку больших доз тиаминхлорида приводит к снижению концентрации пирувата, лактата и аланина в крови, полностью коррегирует ацидоз и частично — гипогликемию. Попытки лечить больных биотином оказываются неэффективными. Обсудите возможные причины указанных биохимических нарушений и механизм их коррекции.

Для обоснования ответа вспомните:

1. Нарисуйте схему взаимосвязи обмена пирувата, лактата и аланина.

Дата добавления: 2017-03-12 ; просмотров: 1718 | Нарушение авторских прав

источник