A C C T T A A C A C T G C C T A T T G T T A A A G T G T G T C C T T T

3 ----------------------------------------------------------------------5

Кодирующая цепь

РА

5 ----------------------------------------------------------------------3

Цепь РНК

Ответ на задачу №4

Согласно правилу Чаргаффа нужно подобрать комплементарные нуклеотиды, заменяя азотистое основание Т на U.

Некодирующая цепь

5 ----------------------------------------------------------------------3

T G G A A T T G T G A C G G A T A A C A A T T T C A C A C A G G A A A

A C C T T A A C A C T G C C T A T T G T T A A A G T G T G T C C T T T

3 ----------------------------------------------------------------------5

Кодирующая цепь

рА U U G U G A C G G A U A A C A A U U U C A C A C A G G A A A.

5 ----------------------------------------------------------------------3

Цепь РНК

Задача №5.

Дана структурная схема тРНК. Укажите 5 и 3 концы, акцепторный участок – место присоединения аминокислоты, антикодон, комплементарные участки нуклеотидной цепи.

Ответ на задачу №5

Глюконеогенез, обходные пути. Цикл Кори. Глюкозо-аланиновый цикл как способ доставки азота аминокислот из мышц в печень. Апотомическое окисление глюкозы. Метаболизм фруктозы и галактозы.

Задача №1.

В стационар поступил ребенок 6 месяцев с жалобами на рвоту, боли в животе, диарею, судороги. Ребенок до этого времени находился на грудном вскармливании. После введения прикорма (яблочный сок) через 30 минут началась рвота, ребенок забеспокоился, заплакал, появился понос и судороги. Из лабораторных данных выявлены: гипогликемия, гипофосфатемия, фруктоземия. Поставьте диагноз. Какие биохимические изменения лежат в основе наблюдаемых симптомов? Каков прогноз?

Ответ на задачу №1.

У ребенка – наследственная непереносимость фруктозы, возникающая при генетически обусловленном дефекте фруктозо-1-фосфатальдолазы. Она не проявляется, пока ребенок питается грудным молоком. Симптомы возникают сразу после введения в рацион фруктов, соков, сахара.

Дефект альдолазы фруктозо-1-фосфата сопровождается накоплением фруктозо-1-фосфата, который ингибирует активность фосфоглюкомутазы, превращающей глюкозо-1-фосфат в глюкозо-6-фосфат и обеспечивающей включение продукта гликогенфосфорилазной реакции в метаболизм. Поэтому происходит торможение распада гликогена на стадии образования глюкозо-1-фосфата, в результате чего развивается гипогликемия. Как следствие, выделяется адреналин и ускоряется мобилизация липидов и окисление жирных кислот. Из-за ускорения окисления жирных кислот и синтеза кетоновых тел, замещающих энергетическую функцию глюкозы, может развиться метаболический ацидоз, так как кетоновые тела являются кислотами и при высоких концентрациях снижают рН крови. Результатом торможения гликогенолиза и гликолиза является снижение синтеза АТФ. Кроме того, накопление фосфорилированной фруктозы ведет к нарушению обмена неорганического фосфата и гипофосфатемии. Для пополнения внутриклеточного фосфата ускоряется распад адениловых нуклеотидов. Продуктами их распада являются гипоксантин, ксантин и мочевая кислота. Повышение количества мочевой кислоты и снижение экскреции уратов в условиях метаболического ацидоза проявляются в виде гиперурикемии. Следствием гиперурикемии может быть подагра даже в молодом возрасте.

Прогноз у таких детей, если они будут продолжать принимать продукты, содержащие фруктозу, неблагоприятный. У них развиваются хронические нарушения функций печени и почек.

Задача №2.

Девочка родилась на 38 неделе беременности; у матери первые роды, беременность первая. Роды спонтанные, через естественные родовые пути. После рождения ребенок выглядел нормально, но не сразу взял грудь, после кормления часто возникала рвота. На третий день после рождения у девочки была замечена желтуха. При осмотре обнаружены увеличение печени и двусторонние катаракты. Из лабораторных данных: в крови и моче повышена концентрация галактозы, в эритроцитах – низкая активность галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы.

Поставьте диагноз. Какие биохимические нарушения лежат в основе этого заболевания? Прогноз и лечение.

Ответ на задачу №2.

Это галактоземия, вызванная недостаточностью галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы (ГАЛТ). Заболевание проявляется очень рано, вскоре после рождения, как только ребенок начинает получать молоко. В крови, моче и тканях повышается концентрация галактозы и галактозо-1-фосфата. В тканях глаза (в хрусталике) галактоза восстанавливается альдоредуктазой с образованием галактитола (дульцита). Галактитол накапливается в стекловидном теле и связывает большое количество воды. Вследствие этого нарушается баланс электролитов, а чрезмерная гидратация хрусталика приводит к развитию катаракты. В печени накапливается галактозо-1-фосфат. В результате развивается гепатомегалия, жировая дистрофия. В почках также повышена концентрация галактитола и галактозо-1-фосфата, что влияет на их функцию. Отмечают нарушения в клетках полушарий головного мозга и мозжечка, в тяжелых случаях – задержка умственного развития, отек мозга, возможен летальный исход.

Лечение заключается в удалении галактозы из рациона.

Задача № 3.

У некоторых людей зарегистрировано заболевание, при котором прием таких препаратов как аспирин, сульфаниламиды приводит к гемолизу эритроцитов. Какие биохимические дефекты лежат в основе этого заболевания?

Ответ на задачу №3.

Такие состояния встречаются у людей, имеющих генетический дефект глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, фермента пентозного цикла, катализирующего реакцию окисления глюкозо-6-фосфата НАДФ-зависимым ферментом. Названные лекарственные средства являются сильными окислителями, приводящими к образованию в эритроцитах (имеющих большое содержание кислорода) супероксидного анион-радикала (О ), пероксида водорода (Н О ) и гидроксил-радикала (ОН ). Эритроциты содержат ферментативную систему, предотвращающую токсическое действие активных форм кислорода и разрушение мембран эритроцитов.

Супероксидный анион с помощью фермента супероксиддисмутазы превращается в пероксид водорода:

О + О + 2Н = Н О + О

Пероксид водорода разрушается каталазой и содержащим селен ферментом глутатионпероксидазой. Донором водорода в этой реакции служит трипептид глутатион.

2 Н О = 2 Н О + О (каталаза)

2GSH + Н О = GSSG + 2 Н О

Окисленный глутатион (GSSG) восстанавливается НАДФН- зависимой глутатионредуктазой. Восстановление НАДФ для этой реакции обеспечивают окислительные реакции пентозофосфатного пути (фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа).

Задача №4.

После 24 часов голодания запасы гликогена в печени истощаются, но в организме имеются довольно большие запасы жиров. Зачем при голодании протекает процесс глюконеогенеза, когда в организме есть практически безграничные запасы ацетил-Со А (из жирных кислот), которых вполне хватает для производства энергии?

Ответ на задачу №4.

На удовлетворение основных энергетических потребностей организма запаса жиров хватает на недели, но жирные кислоты не проникают через гемато-энцефалический барьер и поэтому не могут использоваться мозгом. Мобилизация жиров приводит к образованию кетоновых тел, присутствие которых в крови в какой-то мере уменьшает потребность в глюкозе, однако необходимость ее синтеза при этом не исчезает. Потребность мозга в глюкозе при голодании остается прежней. Кроме мозга в глюкозе нуждаются клетки сетчатки, мозгового слоя почек, эритроциты – все ткани и клетки, жизнедеятельность которых поддерживается анаэробным метаболизмом.

Задача №5.

Существует старый обычай, предписывающий давать спасенным на море или в пустыне голодным или обессилевшим людям виски или бренди, физиологически неоправдан и даже опасен; в таких случаях следует давать глюкозу. Почему?

Ответ на задачу №5.

Потребление больших доз алкоголя тормозит глюконеогенез в печени и приводит к гипогликемии. Это действие алкоголя сказывается особенно резко после тяжелой физической нагрузки или на голодный желудок. Такое обстоятельство объясняется тем, что метаболизм этанола включает реакции дегидрирования:

Этанол

алкогольдегидрогеназа

Ацетальдегид

ацетальдегиддегидрогеназа

Ацетат

кровь

Ацетил Со А

(печень) (мышцы)

90% ацетата образуется в печени. Часть в печени превращается в ацетил СоА, но большая часть попадает в кровь, а затем в мышцы, где тоже превращается в ацетил СоА. Ацетил СоА включается в цикл Кребса. Частично (10%) этанол окисляется при участии микросомальных ферментов. В результате быстрого дегидрирования этанола в гепатоцитах отношение / уменьшается. Это ведет к тому, что изменяется скорость всех реакций, зависящих от НАД и НАДН. В частности, концентрация пирувата в клетках и в крови уменьшается, а концентрация лактата увеличивается. Вследствие этого снижается скорость глюконеогенеза в печени, поскольку предшественником глюкозы служит пируват. Так как глюконеогенез в печени – один из источников глюкозы крови, то возникает гипогликемия. Особенно выраженной гипогликемия бывает в тех случаях, когда отсутствуют запасы гликогена в печени: при приеме алкоголя натощак, после значительной физической работы, у хронических алкоголиков из-за постоянного снижения аппетита. Гипогликемия может быть причиной потери сознания при алкогольном отравлении.

Гликопротеиды. Биохимия межклеточного матрикса хряща. Минерализация, теории минерализации. Роль кальция. Регуляция обмена кальция. Витамин Д.

Задача №1.

Француз Тулуз Лотрек прожил чуть больше 20 лет. Он был гениальным художником, но его внешность была ужасна. Он был карликом с коротким туловищем, деформированными конечностями, большим животом, грубой кожей. Ко всему прочему он плохо слышал и из-за помутнения роговицы плохо видел. Какое заболевание было у художника? Какие биохимические нарушения лежат в основе этого заболевания?

Ответ на задачу №1.

Это мукополисахаридоз – наследственное тяжелое заболевание, проявляющееся значительными нарушениями в умственном развитии детей, поражениями сосудов, помутнением роговицы, деформациями скелета, уменьшением продолжительности жизни. В основе мукополисахаридозов лежат наследственные дефекты каких-либо гидролаз, участвующих в катаболизме гликозаминогликанов. Эти заболевания характеризуются избыточным накоплением гликозаминогликанов в тканях, приводящим к деформации скелета и увеличению органов, содержащих большие количества внеклеточного матрикса. В лизосомах при этом накапливаются не полностью разрушенные гликозаминогликаны, а с мочой выделяются их олигосахаридные фрагменты. Известно несколько типов мукополисахаридозов, вызванных дефектами разных ферментов гидролиза гликозаминогликанов. Так как только один мукополисахаридоз не сопровождается отставанием в умственном развитии, и больные могут даже проявлять выдающиеся способности, а Тулуз Лотрек был именно таким, можно предположить, что у художника была болезнь Моркио. При этом заболевании дефектным ферментом является хондроитин-N-ацетил-галактозамин-6-сульфатсульфатаза, а продуктами накопления – кератансульфат и хондроитин-6-сульфат.

Задача №2.

Пожилая женщина была доставлена в больницу после того, как она упала дома и сломала бедро. Она жила затворницей и выходила из дома только в тех случаях, когда некому было сделать для нее необходимые покупки. Помимо перелома бедра при рентгенографическом исследовании были обнаружены типичные признаки остеомаляции. Лабораторные данные: сыворотка: калций 1,75 ммоль/л; фосфат 0,7 ммоль/л; щелочная фосфатаза 440 МЕ\л; альбумин 30 г/л. В чем причина остеомаляции у пожилой женщины? Что подтверждает диагноз?

Ответ на задачу №2.

Низкая концентрация кальция в сыворотке (даже учитывая низкое содержание альбумина), несколько сниженное содержание фосфата (показатель вторичного гиперпаратиреоза) и увеличенная активность щелочной фосфатазы (отражение повышения активности остеокластов) типичны для остеомалации. Остеомаляция чаще наблюдается у лиц старшего возраста, и в патогенезе ее могут играть роль и недостаточное питание (подтверждением этого является низкое содержание альбумина) и снижение эндогенного синтеза витамина Д (из-за отсутствия действия солнечного света). Концентрация 25-гидроксихолекальциферола в плазме обычно низкая. Типичная рентгенологическая картина наблюдается не всегда; методом окончательного подтверждения диагноза является гистологическое исследование биоптата кости, но биопсия представляет собой специальную инвазивную процедуру, и на практике диагноз обычно подтверждается ответом на пробную терапию витамином Д.

Задача №3.

Установлено, что рост человека к вечеру на 1-2 см меньше, чем утром. В тоже время у космонавтов в условиях невесомости отмечается увеличение роста даже на 5 см. Объясните эти факты с биохимических позиций.

Ответ на задачу №3.

Основными компонентами межклеточного хрящевого матрикса являются коллаген II типа, агрекан, гиалуроновая кислота и вода. Кроме них в матриксе находятся малые протеогликаны, коллагены VI, IX, XI типов, связывающий белок, другие неколлагеновые белки (фибронектин, анкорин, хрящевой олигомерный белок, хондроадгерин), разнообразные ростовые факторы. Высокомолекулярные агрегаты, состоящие из агрекана и гиалуроновой кислоты, являются полианионами, так как содержат большое количество кислых групп. Это способствует высокой гидратации хрящевого матрикса и обеспечивает выполнение им рессорных функций. Содержание воды в суставном хряще непостоянно. При нагрузке жидкость вытесняется, пока давление набухания не уравновесит внешнюю нагрузку, когда нагрузка прекращается, вода вновь возвращается в хрящ. Очень наглядно это проявляется в межпозвоночных дисках. Утром после ночного сна на долю воды приходится около 75% массы диска. При внешней нагрузке на диски в течение дня содержание воды уменьшается примерно на 20%. Поэтому рост человека к вечеру уменьшается на 1-2 см, а космонавты в невесомости становятся выше почти на 5 см.

Задача №4.

Хроническая печеночная недостаточность, как правило, сопровождается остеомаляцией. То же самое наблюдается и при хронической почечной недостаточности. Объясните с биохимических позиций наблюдаемые симптомы.

Ответ на задачу № 4.

Остеомаляция наблюдается при гиповитаминозе Д. Образующийся в подкожножировом слое витамин Д, а также пищевой витамин Д при участии витамин-Д-связывающего белка переносится в печень, где гидроксилируется в 25-м положении, превращаясь в 25-гидроксихолекальциферол. Повторное гидроксилирование в 1-м положении происходит в эпителии проксимальных извитых канальцев почек под влиянием зависимой от паратгормона митохондриальной -гидроксилазы. При этом образуется 1,25-дигидроксихолекальциферол или кальцитриол, который является наиболее активным метаболитом витамина Д . Первое гидроксилирование витамина Д нарушается при печеночной недостаточности. Второе гидроксилирование сильно страдает при хронической почечной недостаточности. И хотя кроме кальцитриола у человека образуются альтернативные дигидроксильные формы витамина (24, 25 или 25, 26-дигидроксивитамин Д), их вырабатывают кости, хрящ и тонкий кишечник, эти формы витамина Д являются гораздо менее активными. Кроме того, при хронической почечной недостаточности остеомаляция может быть связана еще, по крайней мере, с тремя патогенетическими механизмами:

1. При нефросклерозе замедлено выведение метаболитов парат-гормона, которые накапливаются в крови и усиливают остеопороз, в то же время, если имеется протеинурия, то может теряться витамин-Д-связывающий белок.

2. В организме при ХПН аккумулируется экзогенный алюминий (из пищи и принимаемых многими почечными больными антацидов), который откладывается в костях и конкурирует с кальцием, нарушая ход минерализации.

3. Наконец, антациды, принимаемые из-за уремического гастрита, препятствуют всасыванию фосфатов.

Задача №5.

Известно наследственное рахитоподобное заболевание, которое проявляется задержкой физического развития, тяжелыми ранними рахитическими изменениями скелета, гипоплазией эмали зубов, вторичным гиперпаратиреозом, гипокальцифосфатемией, высоким уровнем сывороточной щелочной фосфатазы, аминоацидурией. Что это за заболевание, какие биохимические дефекты лежат в его основе, какое лечение поможет пациенту?

Ответ на задачу №5.

Это витамин-Д-зависимый наследственный рахит. Известно два типа наследственного рахита. При I типе имеется дефект почечной -гидроксилазы. При II типе гидроксилирование протекает нормально, но имеется дефект тканевых рецепторов дигидроксивитамина Д, снижающий чувствительность клеток-мишеней. Клинически это заболевание сходно с первым, отличительными чертами являются алопеция (облысение), эпидермальные кисты, мышечная слабость. Отсутствие этих симптомов позволяет отнести заболевание к наследственному рахиту I типа. Лечение: пожизненное заместительное введение малых доз кальцитриола. Большие дозы обычного витамина тоже имеют терапевтический эффект.