Витамин К и обмен веществ.

Витамин К проявляет также широкое анаболическое действие путем участия в функции АТФ-генерирующей системы и участием в продукции АТФ, что имеет важное значение в нормализации энергетической обеспеченности организма.

17)Фермент кислая фосфатаза осуществляет гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты. Этот фермент образуется в клетках селезенки, простаты, его содержат эритроциты, тромбоциты, макрофаги и остеокласты. Этот фермент содержится в акросоме сперматозоидов и при оплодотворении расщепляет фосфолипиды плазмолеммы ооцита. Наибольшая ферментативная активность кислой фосфатазы наблюдается при кислых значениях рН (4,7-6,0).

1) Нарисуйте график зависимости скорости реакции от рН. Объясните причину изменения активности кислой фосфатазы при изменении рН

2) Определите класс, подкласс и подподкласс фермента

3) Диагностическое значение определения данного фермента

1) Оптимум рН для кислой фосфатазы находится в интервале значений рН между 4,7 и 6,0 (однако максимум активности кислой фосфатазы, полученной из селезенки, наблюдают при значениях рН от 3,0 до 4,8). Активность ферментов зависит от рНраствора, при котором протекает ферментативная реакция. Влияние рН на активность ферментов обусловлено изменением ионизации функциональных групп аминокислотных остатков данного белка и субстрата, обеспечивающих оптимальное образование фермент-субстратного комплекса. скорость

рН

2) класс - гидролазы, подкласс - эстераз (этих ферментов действующие на сложноэфирные связи), подподкласс - фосфоэстеразы(ферментов гидролизирующих моноэфиры фосфорной кислоты)

3) Определение активности кислой фосфатазы служит важным диагностическим критерием карциномы предстательной железы. Определение активности кислой фосфатазы может служить для дифференциальной диагностики заболеваний костной системы (повышение активности только щелочной фосфатазы) от метастазов рака предстательной железы в костную ткань (увеличение активности и щелочной и кислой фосфатаз).

18) Применение больших доз кофеина вызывает у людей симптомы, сходные с действием адреналина: увеличение частоты сердечных сокращений; расширение бронхов, возбуждение, изменение метаболизма в тканях, депонирующих энергоносители. Объясните механизм действия кофеина, имея в виду, что он является конкурентным ингибитором фермента фосфодиэстеразы (ФДЭ), ответственного за распад цАМФ:

ц.АМФ--------àАМФ

1) Концентрация какого вещества повысится в клетке при действии кофеина

2) Назовите, какие процессы будут активироваться в результате применения кофеина и напишите схему этих процессов (реакций)

3) Какие ферменты активируются и какие реакции будут усиливаться в данном случае?

1)При действии кофеина повышается концентрация цАМФ, происходит это в результате угнетения фосфодиэстеразы и нарушения в связи с этим процесса распада цАМФ. В большой степени кофеин ингибирует фосфодиэстеразу мозга и сердца, однако это проявляется при очень высоких концентрациях.

2)

3)ц.АМФ взаимодействует с протеинкиназой А, котороя активируясь в свою очередь действует на фосфорилазы, липазы, гликогенсинтетазы, метилтрансферазу, в результате которой ускоряются процессы: гликогенолиза, липолиза, синтеза белков, транспорт ионов, секреция эндокринных и экзокринных желез.

19) В клинике часто назначают энзимные препараты при недостаточности функции желез желудочно-кишечного тракта и в качестве ингибиторов. На чем основано применение ферментов в этих случаях?

1) При нарушении процессов пищеварения в желудочно-кишечном тракте назначают заместительную терапию энзимными препаратами. Какие ферменты входят в эти препараты (указать класс, подкласс и подподкласс этих ферментов, место образования)

2) Показать действие ферментов, участвующих в пищеварении (схематично)

3) При остром панкреатите (воспаление поджелудочной железы) назначают трасилол или другие пептидные ингибиторы трипсина. На чем основано применение ингибиторов трипсина при остром панкреатите? (указать вид ингибирования)

1)

2)Переваривание жиров

Липаза:

ТАГ→β-МАГ + 2СЖК - панкреатическая липаза

β-МАГ→глицерин + СЖК

Фосфолипаза А₁ А₂:

Фосфоглицерид → глицерин + 2СЖК + Н₃РО₄ + азотистые основания

Переваривание белков

Пепсин, Трипсин, Химотрипсин:

Белки→полипептиды в желудке и кишечнике

Карбоксипептидазы А и В, аминопептидазы:

Полипептиды → аминокислоты

Переваривание углеводов

α-амилаза:

Крахмал и гликоген → мальтозы

мальтазА:

мальтозу → 2глюкозы

сахаразА:

сахарозу → глюкоза + фруктоза

лактазА:

лактозу → глюкоза + галактозу

γ-амилазА:

гликоген→ глюкозы

Большинство ферментов образуется в поджелудочной железе в виде неактивных зимогенов и только в кишечнике они превращаются трипсином в активные гидролазы, преждевременная активация контролируется его ингибитором , образующим с ферментом очень прочный комплекс.

3) Трасилол– поливалентный ингибитор протеаз, инактивирует важнейшие протеазы (трипсин, химотрипсин). Наличие антипротеазной активности определяет эффективность при поражениях поджелудочной железы и др. состояниях, сопровождающихся высоким содержанием калликреина и др. протеаз в плазме и тканях.

20) Больной, поступивший в приемное отделение больницы, жаловался на боли за грудиной, жжение в области грудной клетки и плохое самочувствие. Врач приемного отделения провел биохимическое исследование и обнаружил: увеличение активности аспартатаминотрансферазы (АСТ). Поражение какого органа можно предположить у больного.

1) Написать реакцию, которую ускоряет АСТ и указать, какой витамин входит в состав этого фермента

2) Какие дополнительные биохимические показатели следует назначить больному для установления диагноза?

3) Какой показатель надо определить у больного для установления атеросклероза?

1)АСТ; кофермент – пиридоксальфосфат В6; ускоряет реакции переаминирования

2)Диагностическое значение имеет анализ активности, лактатдегидрогеназы ЛДГ и ее изоферментов (ЛДГ 1-5), креатинфосфокиназы КФК.

3)Для уточнения активности атеросклеротического процесса производят общепринятые анализы липидного обмена — общий холестерин, холестерин липопротеидов очень низкой, низкой и высокой плотности, анализ триглицеридов.

21) В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве окисляемого субстрата использовали малат. Какие из приведенных веществ вызывают ингибирование дыхательной цепи, а какие вызывают ингибирование окислительного фосфорилирования?

А) амитал натрия;

Б) 2,4-динитрофенол

В) цианиды

Г) жирные кислоты

Д) СО

1) Нарисуйте схему цепи переноса электронов (БО) и объясните, на какие этапы и каким образом влияют выбранные вами соединения

2) Указать пункты сопряжения БО и ОФ (окислительного фосфорилирования)

3) В каких случаях дыхательный коэффициент равен 1, 2, 3 и какой из этих показателей не является нормой, поясните.

1)

А) амитал натрия - ингибитор дыхательной цепи, подавляет активность НАДН–дегидрогеназы;тормозит перенос водорода от ФМН к убихинону

Б) 2,4-динитрофенол -при действии на митохондрии стимулирует их дыхание, но ингибирует сопряженное с ним фосфорилирование, т.е. синтез АТФ из АДФ и фосфата ; уничтожает электрохимический потенциал, и синтез АТР становится невозможным, хотя окисление субстратов при этом происходит. Энергия дыхательной цепи в этом случае полностью рассеивается в виде теплоты.

В) Цианид и окись углерода ингибируют только цитохромоксидазу

Г) жирные кислоты-разобщитель -Некоторые липофильные вещества (2,4-динитрофенол, некоторые лекарства, жирные кислоты) могут переносить ионы водорода через внутреннюю мембрану митохондрий вматрикс, минуя канал АТФ-синтазы. В результате этого снижается протонный градиент и прекращается синтез АТФ.

2) 2, 6, 9 и 10

3)При окислении в организме углеводов и полном доступе кислорода ДК равен 1.

ДК превышает 1 при интенсивном отложении в организме жиров, образующихся из поступающих с пищей углеводов (например, у человека при восстановлении нормального веса после голодания, после длительных заболеваний).

До 2 ДК возрастает при усиленной работе и гипервентиляции лёгких, когда из организма выделяется дополнительно СО₂, находившийся в связанном состоянии.

3 не является нормой - 3-ех ДК достигает у анаэробов, у которых большая часть выделяемого CO₂образуется путём бескислородного окисления (брожения).

22) Митохондрии инкубировали в закрытом сосуде в фосфатном буфере с использованием малата в качестве доноров водорода. О скорости реакции судили по поглощению кислорода в опытной пробе (по уменьшению газа в сосуде). После каждого добавления АДФ поглощение кислорода быстро увеличивалось и практически не менялось до добавления следующей порции АДФ. Как это объяснить?

1) Написать реакцию дегидрирования малата и представить путь электронов и протонов к кислороду, используя схему БО

2) Пояснить связь между переносом электронов по цепи БО и синтезом АТФ

3) Дать определение понятия «дыхательный контроль» и описать последовательность событий, происходящих в митохондриях после каждого добавления АДФ

1)

2)Белки-Углеводы-Липиды

↓

Глюкоза

↓

ДОАФ↔ФГА

↓

ПВК

HSkoA│НАД

CO₂↓НАДН₂

АУК

↓

ЦТК

↓востанавливается

БО

↓

ОФ

↓

АТФ

3) Дыхательный контроль – это регуляция скорости переноса электронов по дыхательной цепи отношением АТФ/АДФ. Чем меньше это отношение, тем интенсивнее идет дыхание и активнее синтезируется АТФ. Если АТФ не используется, и его концентрация в клетке возрастает, то прекращается поток электронов к кислороду. Накопление АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощение кислорода. Механизм дыхательного контроля характеризуется высокой точностью и имеет важное значение, так как в результате его действия скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии. Запасов АТФ в клетке не существует. Относительные концентрации АТФ/АДФ в тканях изменяются в узких пределах, в то время как потребление энергии клеткой может изменяться в десятки раз.

АДФ+Н₃РО₄+энергия=АТФ+Н₂О

23)Барбитураты (амитал натрия и др.) используются в медицинской практике как снотворные средства. Однако передозировка этих лекарств, превышающая в 10 раз лечебную дозу, может привести к летальному исходу. На чем основано токсическое действие барбитуратов на организм?

1) Изобразите схему процесса, на который влияют эти препараты

2) На схеме укажите этап процесса, который первично ингибируется барбитуратами

3) Опишите последствия их действия на организм

1)

2) 1 пункт БО

3)Отравление барбитуратами вы­зывает наркотическое опьянение, затем поверхностное или глубокое коматозное состояние, осложненное острой сердечно-сосудистой или дыхательной недостаточностью. При тяжелых отравлениях в глубокой коме дыхание ред­кое, поверхностное, пульс слабый, цианоз, зрачки узкие, на свет не реагируют, но в терминальной стадии могут расширяться, роговичный, сухожильный и глоточный рефлексы ослабевают или отсутствуют; диурез уменьшен.

24) В начале 20 столетия медиками было замечено, что тучные люди, работающие на военных заводах по производству взрывчатых веществ, таких как 2,4-динитрофенол, быстро теряют избыточный вес. На этом основании в медицине некоторое время применяли 2,4-динитрофенол для похудения как жиро-сжигающее средство. Однако вскоре препарат прекратили использовать из-за высокой токсичности и тяжелых осложнений со смертельным исходом. В чем причина высокой токсичности 2,4-динитрофенола?

1) Нарисуйте схему метаболического пути, который нарушается этим препаратом

2) Опишите механизм его действия

3) Объясните жиросжигающий эффект 2,4-динитрофенола

1) 1)

2)Разобщители повышают потребление кислорода и скорость переноса электронов по дыхательной цепи, но разобщают окисление и фосфорилирование. В результате образование АТФ резко снижается, что может вызвать смерть. Окислительное фосфорирлирование (клеточное дыхание) является универсальным механизмом образования энергии в клетке и организме. При этом жиры (и другие питательные вещества) окисляются или "сгорают" в цикле Кребса, чтобы вывести протоны из митохондрии. Таким образом создается электрохимический градиент протонов и электронов. При входе в митохондрию протона через АТФ-синтетазу образуется 1 молекула АТФ, которая идет на все энергетические нужды клетки.

Попадая в клетку молекула DNP выполняет роль протонного ионофора, который переносит протоны в митохондрию с эмиссией тепла, минуя АТФ-синтетазу, то есть, без образования АТФ.

3)ДНП (2,4-динитрофенол) находится во внутренней мембране и загоняет протоны в матрицу. При этом высвобождается энергия, которая перехожит в тепло. Так мы наблюдаем скачок температуры тела. Митохондрия пытается адаптироватся к этому процессу повышая уровень гликолиза (распада сахаров и жиров) и использовать полученную энергию для транспорта протонов назад.однако это бесполезно, пока в ней присутствует ДНП. Таким образом происходит потеря значительного количества подкожного жира с применением 2,4-динитрофенола.

25) В суспензию митохондрий добавили 2 ммоль цитрата и 2 ммоль АДФ. Скорость окисления субстрата измерили по поглощению кислорода. Через некоторое время реакция прекратилась. Почему?

1) Напишите реакции превращения цитрата в ЦТК до образования альфа-кетоглутаровой кислоты

2) Определите, какой этап этих превращений сопряжен с поглощением кислорода и использованием АДФ; назовите окисляемый субстрат

3) Представьте в виде схемы БО путь водородов от окисляемого субстрата к кислороду; определите коэффициент Р/О

1)

2)В ходе изоцитратдегидрогеназной реакции изолимонная кислота одновременно декарбоксилируется. НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа является аллостерическим ферментом, которому в качестве специфического активатора необходим АДФ.

Окисляемый субстрат – Изоцитрат.

3)

НАДН₂

коэффициент Р/О = 2, т.к. реакции БО начинаются флавинферментами.

26) У пациента выявлен генетический дефект пируватдекарбоксилазы. К каким последствиям это может привести?

1) Напишите реакцию, катализируемую этим ферментом

2) В каких процессах (реакциях) используется продукт этой реакции

3) Сделайте выводы о последствиях нарушений этих процессов

1)

2)образование уксусной кислоты, образование АУК

3)увеличение концентрации ПВК и лактата → ацидоз, распад белков и жиров(β-окисление)→ кома, кахекси.

27) В клинику поступил ребенок с диареей, наблюдающейся после кормления молоком. Для установления диагноза провели тест на толерантность к лактозе. Больному натощак дали 50 г лактозы, растворенной в воде. Через 30, 60 и 90 минут в крови определяли концентрацию глюкозы. Результаты показали, что концентрация глюкозы в крови не увеличивалась. Приведите возможные причины полученных результатов, аргументируйте их.

1) Напишите схему реакций переваривания лактозы в кишечнике, укажите фермент

2) Объясните, почему концентрация глюкозы в крови не увеличивалась

3) Укажите, будет ли наблюдаться у данного пациента непереносимость кисломолочных продуктов. Ответ обоснуйте

1) фермент лактазА:

лактозу → глюкоза + галактозу

2)Лактоза – это дисахарид, который не способен впитываться через стенки тонкой кишки, вследствие чего он должен сначала расщепиться на два простых сахара – глюкозу и галактозу. После употребления пищи, содержащей молочный сахар, лактоза при отсутствии лактазы попадает в толстую кишку, где микрофлора толстой кишки ее расщепляет, образуя газы (водород, метан и окись углерода) и кислоты. Если имеется непереносимость лактозы, следовательно она не будет расщепляться на глюкозу и галактозу, отсюда концентрация глюкозы не увеличилась, так как наблюдается непереносимость лактозы.

3)Будет, так как его результаты показали, что концентрация глюкозы в крови не увеличивалась Из этого следует что у него непереносимость кисломолочных продуктов. Также у него наблюдается симптомы такие как диарея. Происходит это вследствии нарушение расщепления лактозы вследствие недостаточности лактазы слизистой оболочки тонкой кишки, сопровождающееся клинической симптоматикой.Основным клиническим проявлением лактазной недостаточности является непереносимость молока и молочных продуктов, при приеме которых у пациентов наблюдаются метеоризм, боли и урчание в животе, диарея, ощущение переполнения и вздутия живота. Стул жидкий, светло-желтого цвета, с кислым запахом.

28) Сахарный диабет – заболевание, характеризующееся хронической гипергликемией (повышением глюкозы в крови выше 6,1 мМ/л натощак), являющейся следствием недостаточного синтеза или действия инсулина. Одним из подходов к снижению уровня глюкозы в крови является применение препарат «Глюкобай». Его активное вещество – акарбоза имеет строение тетрасахарида и является ингибитором активности альфа-гликозидаз – ферментов тонкого кишечника, участвующих в переваривании углеводов. Объясните, как изменится образование глюкозы в кишечнике и ее содержание в крови при лечении препаратом, содержащим акарбозу.

1) Приведите схему переваривания углеводов в кишечнике

2) Перечислите ферменты, которые ингибируются этим соединением

3) Назовите тип ингибирования активности этих ферментов акарбозой

1)Переваривание углеводов

α-амилаза:

Крахмал и гликоген → мальтозы

мальтазА:

мальтозу → 2глюкозы

сахаразА:

сахарозу → глюкоза + фруктоза

лактазА:

лактозу → глюкоза + галактозу

γ-амилазА:

гликоген→ глюкозы

2)Акарбоза ингибирует ферменты (гликозидные гидролазы), необходимые для переваривания углеводов, в частности, ферменты альфа-глюкозидазы в щеточной каемке тонкого кишечника и поджелудочной альфа-амилазы. Поджелудочная альфа-амилаза гидролизует сложные крахмалы в просвете тонкой кишки до олигосахаридов, тогда как мембранно-связанные кишечные альфа-глюкозидазы гидрализуют олигосахариды, трисахариды и дисахариды до глюкозы и других моносахаридов в тонком кишечнике. Ингибирование этих ферментных систем снижает скорость переваривания сложных углеводов. Глюкоза всасывается в меньшем количестве, потому что углеводы не разбиваются на молекулы глюкозы. У больных диабетом, краткосрочным эффектом этих препаратов является снижение текущих уровней глюкозы в крови; долгосрочным эффектом является снижение уровня HbA1c.

3)Конкурентно и обратимо ингибирует панкреатическую альфа-амилазу (гидролизует полисахариды до олигосахаридов) и кишечные мембраносвязанные альфа-глюкозидазы (расщепляют олиго-, три- и дисахариды до глюкозы и других моносахаров) в просвете тонкой кишки. Обратимые ингибиторы связываются с ферментом слабыми нековалентными связями и при определённых условиях легко отделяются от фермента. Обратимые ингибиторы бывают конкурентными и неконкурентными..К конкурентному ингибированию относят обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся с активным центром фермента и препятствующим образованию фермент-субстратного комплекса.

29) У больной обнаружен наследственный дефект глюкозо-6-фосфатазы в печени. Как изменится метаболизм гликогена у этой пациентки? Будет ли происходить в данном случае: синтез гликогена в печени после еды, гликогенолиз и выход глюкозы в кровь в постабсорбтивном периоде?

1) Напишите схему мобилизации гликогена

2) Укажите ферменты мобилизации гликогена, отметьте дефектный фермент

3) Укажите, чем отличается этот процесс в печени от процесса в мышцах

1) и 2)

3)Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи. Через 12-18 часов голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются. В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время физической нагрузки - длительной и/или напряженной. Гликоген здесь используется для обеспечения глюкозой работы самих миоцитов. Таким образом, мышцы, как впрочем и остальные органы, используют гликоген только для собственных нужд.

Мобилизация (распад) гликогена или гликогенолиз активируется при недостатке свободной глюкозы в клетке, а значит и в крови (голодание, мышечная работа). При этом уровень глюкозы крови "целенаправленно" поддерживает только печень, в которой имеется глюкозо-6-фосфатаза, гидролизующая фосфатный эфир глюкозы. Образуемая в гепатоците свободная глюкоза выходит через плазматическую мембрану в кровь.

30) Во время экзамена у студента содержание глюкозы в крови оказалось равным 7мМ/л. Объясните причину наблюдаемого изменения содержания глюкозы в крови, если студент позавтракал за 4 часа до экзамена.

1) Укажите концентрацию глюкозы в крови в норме и назовите гормон, концентрация которого повышается в крови студента в данной ситуации

2) Напишите схему процесса, который активируется в печени этим гормоном и укажите регуляторный фермент

3) Опишите механизм действия гормона на регуляторный фермент и систему трансмембранной передачи гормонального сигнала

1)3,3–5,5 ммоль/л – глюкоза в норме независимо от возраста; Повышается концентрация адреналина.

2)

3)Гормоны (первичные посредники), связываясь с рецепторами на поверхности клеточной мембраны, образуют комплекс гормон-рецептор, который трансформирует сигнал первичного посредника в изменение концентрации особых молекул внутри клетки - вторичных посредников. Вторичными посредниками могут быть следующие молекулы: цАМФ, цГМФ, ИФ₃, ДАТ, Са²⁺, NO.