Теоретическая часть

1.1 Краткая характеристика соединительной ткани (СТ).

1.2 Особенности строения СТ. Функции СТ. Характеристики и функциональное значение и особенности метаболизма клеточных элементов СТ (фибробласты, тучные, плазматические клетки и др.)

1.3 Особенности строения и функциональное значение волокнистых структур СТ.

1.3.1 Коллагеновые волокна. Особенности аминокислотного состава, первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур. Тропоколлаген. Биосинтез и процессинг коллагена (гидроксилирование, ограниченный протеолиз, гликозилирование). Роль аскорбиновой кислоты в процессинге коллагена. Катаболизм коллагена.

1.3.2 Эластичные волокна. Особенности аминокислотного состава, первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур. Строение десмозина и изодесмозина, их роль в образовании эластичных волокон. Метаболизм (синтез и распад) эластичных волокон.

1.3.3 Строение ретикулиновых волокон. Гликозаминогликаны (ГАГ). Строение, свойства и функциональная роль. Метаболизм ГАГ и факторы, влияющие на метаболизм ГАГ (инсулин, витамин A, соматотропин).

1.4 Протеогликаны, строение, свойства, роль в поддержании тургора тканей, балансе катионов, воды, обмене биологически активных веществ и др.

1.5 Структурная организация межклеточного матрикса. Неколлагеновые структурные гликопротеиды – фибронектин, его строение, свойства и функциональная роль. Базальная мембрана, ее строение, свойства и функциональная роль.

1.6 Хрящевая ткань, химический состав и особенности метаболизма.

1.7 Костная ткань, химический состав, структура и формирование кости. Метаболизм костной ткани и факторы, влияющие на ее метаболизм (витамин D, кальцитонин, паратгормон, витамин A, инсулин, соматотропин). Механизм минерализации кости.

1.8 Зубы, химический состав и особенности метаболизма. Механизм развития кариеса.

1.9 Изменение СТ при старении, заживлении ран, гиповитаминозе C, коллагенозах, синдроме Элерса-Данлоса-Черногубова и латиризме.

Практическая часть

2.1 Решение задач.

2.2 Лабораторная работа.

2.3 Проведение контроля конечного уровня знаний.

Задачи

1 Выберите признаки, характерные для соединительной ткани:

а) преобладание глобулярных белков;

б) преобладание фибриллярных белков;

в) наличие большого количества липопротеидов;

г) преобладание межклеточного вещества над клеточными элементами;

д) наличие большого количества протеогликанов;

е) преобладание клеточных элементов над межклеточным веществом?

2 Выберите аминокислоты, преобладающие в коллагене:

а) пролин; б) метионин; в) оксипролин; г) аспартат; д) глицин; е) лизин; ж) глутамин; з) оксилизин; и) десмозин; к) валин?

3 Какие из перечисленных ниже особенностей правильно характеризуют коллаген:

а) полноценный пищевой белок;

б) частично гидролизуется протеазами желудочно-кишечного тракта;

в) составляет до 50 % общего количества белка в организме;

г) является основным структурным белком организма;

д) при старении уменьшается его количество;

е) в коже и костях, стенках сосудов, базальных мембранах содержатся различные типы коллагеновых молекул;

ж) в составе коллагена отсутствует лиз, оксилиз, гли;

з) в составе коллагена преобладают ала, сер, три, цис;

и) при старении увеличивается его количество?

4 Укажите правильный порядок этапов биосинтеза и процессинга коллагена (например, а ® б ® … и т. д.):

а) фибриллогенез (формирование фибрилл);

б) гидроксилирование про и лиз;

в) образование альдегидов и поперечных связей;

г) образование проколлагена (образование спирали, прекращение гидро­ксилирования);

д) гликозилирование;

е) образование коллагеновых волокон;

ж) отщепление N- и C-концевых фрагментов;

з) трансляция?

5 Чем обусловлена высокая прочность коллагеновых волокон:

а) множеством ковалентных связей внутри молекулы тропоколлагена;

б) формированием третичной структуры коллагена;

в) взаимодействием протеогликанов с коллагеновыми фибриллами;

г) гидрофобными связями между молекулами тропоколлагена;

д) особым расположением пептидных цепей в тропоколлагене;

е) наличием гидратной оболочки;

д) гликозилированием коллагена?

6 Напишите реакции гидроксилирования цепи препроколлагена. Укажите фермент и кофакторы.

7 Как и почему изменится с возрастом суточная экскреция с мочой о-про?

8 Какие последствия может иметь недостаток витамина С в организме:

а) снижение активности пролилгидроксилазы фибробластов;

б) уменьшение прочности структуры коллагена;

в) повышение количества оксипролина в коллагене;

г) снижение количества оксипролина в коллагене;

д) уменьшение скорости гликозилирования коллагена;

е) увеличение количества водородных связей между полипептидными цепями коллагена;

ж) уменьшение количества водородных связей между полипептидными цепями коллагена;

з) увеличение количества ковалентных связей внутри молекулы тропоколлагена;

и) уменьшение количества ковалентных связей внутри молекулы тропо­коллагена?

9 При синдроме Элера-Данлоса (тип VII) отмечается деформация суставов и искривление позвоночника, что обусловлено недостаточностью N‑кон­цевой проколлагенпептидазы, в связи с чем:

а) изобразите схему строения проколлагена;

б) на схеме укажите место действия проколлагенпептидаз;

в) какой из этапов процессинга коллагена нарушен при этом заболевании?

10 Возникающая при гипервитаминозе D₃ деструкция костной ткани обусловлена и сопровождается:

а) усиленным образованием в печени 25-ОН D₃;

б) усиленным образованием в почках 1,25-ОН D₃;

в) усиленным образованием в почках 25-ОН D₃;

г) усиленным образованием в печени 1,25-ОН D₃;

д) гиперкальциемией;

е) гипокальциемией;

ж) гиперкальциурией и образованием почечных камней;

з) гипокальциурией и образованием почечных камней;

ж) гиперфосфатемией;

з) гипофосфатемией;

и) гиперфосфатурией и образованием почечных камней;

к) гипофосфатурией и образованием почечных камней?

11 Возникающая при гипервитаминозе D₃ деструкция костной ткани обусловлена и сопровождается:

а) усилением катаболизма коллагена; б) усилением биосинтеза коллагена; в) усилением катаболизма эластина; г) гиперэкскрецией с мочой оксипролинсодержащих пептидов; д) усилением биосинтеза эластина; е) усилением катаболизма альбумина; ж) усилением биосинтеза альбумина; з) гиперэкскрецией оксипролина с мочой?

12 При гиперпаратиреозе отмечается:

а) увеличение экскреции с мочой оксипролина; б) гиперкальциемия; в) уве­личение экскреция с мочой кальция; г) нарушение функции почек; д) гипер­тензия; е) одышка; ж) язвенная болезнь; з) гипертонус мышц; и) гиперсекре­ция гастрина; к) мышечная слабость?

13 При старении возрастает ригидность связок, сухожилий, уменьшается тургор тканей. Укажите возможные причины этого явления:

а) увеличение числа поперечных связей между молекулами тропоколлагена; б) уменьшение числа поперечных связей между молекулами тропоколлагена; в) уменьшение соотношения основное вещество/волокна; г) снижение способности межклеточного вещества связывать воду; д) увеличение количества протеогликанов в межклеточном матриксе; ж) увеличение соотношения основное вещество/волокна; з) увеличение количества эластина; и) уменьшение количества эластина?

14 Кортикостероиды угнетают склерозирование тканей за счет:

а) ингибирования деления фибробластов; б) активации деления фибробластов; в) торможения образования мРНК проколлагена; г) активации синтеза гликозамингликанов; д) нарушения утилизации глюкозы фибробластами; е) ингибирования синтеза ДНК; ж) активации липолиза; з) активации глюконеогенеза?

15 Системная склеродермия – заболевание, при котором увеличивается синтез коллагена, развивается фиброз кожи и внутренних органов.

А. По какому компоненту мочи можно судить об интенсивности обмена коллагена и как он изменяется при этом заболевании?

Б. Как изменится этот показатель при лечении такого больного кортикостероидами?

16 Подберите соответствующие пары для объяснения причин изменения структуры коллагена:

а) изменение первичной структуры коллагена; б) нарушение четвертичной структуры коллагена; в) снижение активности пролилгидроксилазы; г) снижение активности лизиламинооксидзы; д) гиповитаминоз С; е) мутации ДНК фибробластов; ж) дефицит Cu²⁺; з) гиповитаминоз А?

17 Выберите положения, правильно характеризующие эластин:

а) является фибриллярным белком; б) способен к обратимому растяжению; в) является глобулярным белком; г) располагается в стенках крупных сосудов, обеспечивая их упругие свойства; д) преобладает в структуре крупных сухожилий; е) основной белок белой соединительной ткани; ж) расщепляется протеазами желудочно-кишечного тракта; з) основной белок желтой соединительной ткани; и) участвует в образовании рубцовой ткани; к) богат оксипролином и оксилизином?

18 В составе эластина преобладают следующие аминокислоты:

а) ала; б) гли; в) вал; г) глу; д) о-про; е) норлейцин; ж) и-лей; з) про; и) цис; к) лей?

19 Покажите преимущественное распределение коллагена и эластина в следующих структурах:

а) коллаген; б) эластин; в) сухожилия; г) желтая затылочная связка; д) стенка аорты; е) кости?

20 Какие компоненты необходимы для проявления активности пролингидроксилазы:

а) кислород; б) витамин B₆; в) Fe²⁺; г) витамин С; д) NADP⁺; е) a-кето­глутарат; ж) цитохром Р-450; з) Cu²⁺?

21 Какие из компонентов необходимы для проявления активности лизил­оксидазы:

а) кислород; б) витамин B₆; в) Fe²⁺; г) витамин С; д) NADP⁺; е) a-кето­глутарат; ж) цитохром Р-450; з) Cu²⁺?

22 Из предложенных утверждений выберите те, которые правильно характеризуют последствия недостаточности лизилоксидазы:

а) нарушается синтез десмозина; б) увеличивается количество растворимого коллагена; в) уменьшается прочность эластина; г) уменьшается прочность аорты; д) в эластине увеличивается количество лизина и снижается количество десмозина; е) увеличивается количество растворимого эластина; ж) возрастает экскреция с мочой оксипролинсодержащих пептидов?

23 Выберите положения, правильно характеризующие фибронектин:

а) является липопротеидом; б) является гликопротеидом; в) имеет доменную структуру; г) является простым белком; д) имеет несколько центров свя­зывания; е) является металлопротеидом; ж) связывается с проколлагеновыми фибриллами и гликозаминогликанами; з) находится в митохондриальном ма­триксе и на рибосомах; и) регулирует сродство гемоглобина к кислороду?

24 Фибронектин является фактором, связывающим коллагеновые волокна, протеогликаны, клетки. Какими свойствами это объясняется:

а) располагается внутри клеток; б) располагается в межклеточном пространстве; в) является простым белком; г) является поливалентным белком; д) имеет центры связывания фибробластов, коллагена и протеогликанов; е) располагается на поверхности клеток; ж) находится в крови; з) депонирует часть железа?

25 Какие свойства злокачественных клеток изменятся из-за снижения на их поверхности количества фибронектина?

26 Выберите положения, правильно характеризующие структуру и биологическую роль протеогликанов:

а) основным компонентом являются гликозаминогликаны; б) белок составляет 5–10 % от массы протеогликанов; в) белок составляет 20–30 % от массы протеогликанов; г) составляют основную массу межклеточного мат­рикса соединительной ткани; д) регулируют сродство гемоглобина к кислороду; е) связаны со структурными белками соединительной ткани; ж) образуют гелеобразные структуры?

27 Изобразите схему строения протеогликановых агрегатов. Укажите со­ставные компоненты.

28 Укажите, какие компоненты образуются при гидролизе:

а) хондроитин-4-сульфата; б) гиалуроновой кислоты; в) гепарина; г) глюкуроновая кислота; д) глюкуронат-2-сульфат; е) N-ацетилглюкозамин; ж) N-ацетилгалактозамин-4-сульфат; з) N-ацетилглюкозамин-6-сульфат?

29 Как повлияет длительное введение кортизона экспериментальным жи­вотным на выведение оксипролина с мочой?

30 Изменится ли скорость потребления кислорода (тканевого дыхания) кости в фазу ее активной регенерации? Аргументируйте свой ответ.

Лабораторная работаМодифицированный метод количественного определения сиаловых кислот в сыворотке крови

Принцип метода. Метод основан на том, что при добавлении ТХУ к сыворотке крови происходит мягкий гидролиз гликопротеидов, приводящий к отщеплению сиаловых кислот, которые вступают в реакцию с уксусно-сернокислым реактивом с образованием окрашенного соединения буровато-розового цвета. Интенсивность окраски раствора прямо пропорциональна концентрации сиаловых кислот.

Ход работы.

1-й этап – гидролиз гликопротеидов. В сухую центрифужную пробирку отмеривают 1 мл сыворотки крови и прибавляют 1 мл 10 %-го раствора ТХУ. Смесь перемешивают, пробирку закрывают фольгой и помещают в кипящую баню точно на 5 мин для выделения сиаловых кислот в свободном виде. Вынув из бани, пробирку охлаждают в холодной воде со льдом. Смесь центрифугируют или очень аккуратно фильтруют, сливая раствор по стеклянной палочке на маленький бумажный фильтр. Если проводили центрифугирование, то надосадочную жидкость сливают в сухую пробирку.

2-й этап – проведение цветной реакции. В одну пробирку (опытную) отмеривают 0,4 мл супернатанта или фильтрата, в другую (контрольную) – 0,4 мл дистиллированной воды. В обе пробирки добавляют по 5 мл уксусно-сернокислого реактива, закрывают фольгой и помещают на 30 мин в кипящую баню. После этого пробирки охлаждают и колориметрируют на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром (длина волны – 540 нм) в кюветах толщиной слоя 10 мм против контрольной пробы. Зная оптическую плотность испытуемого раствора, по калибровочной кривой определяют концентрацию сиаловых кислот.

Калибровочную кривую строят с пробами, содержащими 0,05; 0,1; 0,2 и 0,3 мл стандартного раствора сиаловой кислоты (0,5 мг в 1 мл).

Общий объем пробы при построении калибровочного графика доводят дистиллированной водой до 0,4 мл. Затем добавляют во все пробирки по 5 мл уксусно-сернокислого реактива, перемешивают и проделывают все операции, описанные выше. При построении графика на оси ординат откладывают значения оптической плотности, а на оси абцисс – содержание сиаловых кислот в пробах.

Клинико-диагностическое значение. Сиаловые кислоты, или N-ацетил­производные нейраминовой кислоты, играют важную роль в организме, прежде всего, как структурные блоки гликопротеидов, являясь концевыми остатками их полисахаридных цепей. Гликопротеины выполняют в организме также опорную, защитную, рецепторную и иммунную функции.

При патологических состояниях организма содержание гликопротеинов существенно изменяется. Особенно заметны эти изменения при воспалительных процессах, сопровождающихся разрушением соединительной ткани, – ревматизме, коллагенозах, некоторых формах новообразований и др. В этих случаях уровень сиаловых кислот в тканях и сыворотке крови резко возрастает и может служить диагностическим тестом для оценки активности патологического процесса.

В норме содержание сиаловых кислот в сыворотке крови составляет в среднем 0,62–0,73 г/л (62–73 мг/дл).

Оформление работы. Дают клиническо-диагностическую оценку полученных результатов, отмечают клиническое значение определения сиаловых кислот.

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. 488–503; 1998. С. 661–678.

3 Николаев А. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 399–411.

4 Уайт А. и др. Основы биохимии. М.: Мир, 1981. Т. 3. С. 1467–1513.

Дополнительная

5 Ашмарин И. П. и др. Элементы патологической физиологии и биохимии. М.: МГУ, 1992.

6 Албертс Б. и др. Молекулярная биология клетки. М.: Мир, 1994. Т. 3. С. 287–381.