Токсичность и обезвреживание аммиака

Ситуационные задачи к модулю № 5

«Обмен и функции азотсодержащих соединений»

(повышение рейтинга)

 

Подготовительный этап

№1

Желудочный сок содержит большое количество соляной кислоты, одна из функций которой — денатурация поступающих с пищей белков. Какое значение имеет денатурация пищевых и бактериальных белков в желудке для их переваривания и защиты организма от патогенных микроорганизмов, поступающих с пищей и водой?

При ответе:

а) представьте схемы строения всех уровней структурной организации белков и дайте определение термину «нативный белок»;

б) укажите связи, которые разрывают протеолитические ферменты в процессе переваривания белков, и их доступность в структуре нативных белков для гидролитического расщепления;

в) объясните влияние низкого значения pH (1,5) желудочного сока на конформацию белков, поступающих с пищей, эффективность их переваривания и гибель микроорганизмов в желудке.

 

№2

В некоторых африканских странах дети получают однообразную пищу преимущественно растительного происхождения. В результате такого питания у детей часто наблюдаются малокровие, отставание в росте и развитии, светлый цвет кожи, гипоальбуминемия и отеки, сопровождающиеся увеличением живота (заболевание квашиоркор

— «золотой, красный мальчик»). Объясните молекулярные механизмы возникновения перечисленных симптомов.

Для этого:

а) объясните, какие по составу белки необходимы для полноценного питания, назовите незаменимые компоненты белковой пиши;

б) дайте определение понятию «азотистый баланс» и укажите, каков азотистый баланс у детей при белковом голодании и какой должен быть в норме;

в) перечислите биологически активные вещества, которые синтезируются из аминокислот в организме;

г) укажите пути обмена аминокислот, которые ускоряются и тормозятся при белковом голодании.

 

№3

Биологическая ценность яичного альбумина составляет 100 условных единиц, тогда как ценность белков кукурузы — 36. Чем обусловлена биологическая ценность яичного альбумина?

 Для ответа:

а) назовите группу аминокислот, от которой зависит пищевая ценность белка; перечислите аминокислоты этой группы;

б) напишите формулу пентапептида, состоящего из аминокислот этой группы;

в) назовите эндопептидазы, участвующие в переваривании яичного альбумина и других белков в кишечнике, их проферменты и механизм активации;

г) ответьте на основной вопрос задачи.

 

№ 4

В желудочном соке больного обнаружен высокий уровень лактата. Предположите причины его появления; укажите, какие заболевания могут вызвать присутствие этого вещества в желудке. Для ответа:

а) назовите процесс, продуктом которого является лактат, перечислите здоровые и патологические ткани, в которых этот процесс происходит наиболее активно;

б) укажите компоненты и pH желудочного сока в норме;

в) перечислите функции соляной кислоты желудочного сока;

г) назовите фермент, участвующий и переваривании белков в желудке, укажите его активаторы и механизм активации;

д) ответьте на основной вопрос задачи, назовите компоненты желудочного сока, которые нужно определить

дополнительно, чтобы уточнить диагноз.

 

Метаболизм АМК

(трансаминирование, трансдезаминирование,

Диагностическое значение аминотрансфераз и ГГТ)

№5

Для изучения обмена аминокислот лабораторным мышам ввели аланин, содержащий меченый атом азота (N₁₅) в а-аминогруппе. Проведенные анализы показали, что метка быстро появляется в а-аминогруппах  других аминокислот печени (кроме лизина и треонина). Объясните, в ходе каких реакций это происходит.

Для ответа:

а) напишите реакцию превращения Ала, которая наиболее активно происходит в печени, назовите фермент, кофермент:

б) укажите, при каких заболеваниях уровень этого фермента в крови человека повышается;

в) составьте схему переноса меченого атома азота из Ала в другие аминокислоты;

г) предположите, в каких еще веществах может присутствовать меченый атом азота;

д) объясните, почему меченый атом отсутствует в лизине и треонине.

 

 

№6

У пациента с подозрением на инфаркт миокарда определяли активность трансаминаз АЛТ и ACT в крови. Активность какой из трансаминаз в наибольшей степени увеличится при такой патологии и почему?

Для ответа:

а) напишите реакции, катализируемые этими ферментами, дайте полное название ферментов по прямой и обратной реакциям, назовите  кофермент;

б) укажите активность трансаминаз в крови в норме, нарисуйте график изменения активности этих ферментов при инфаркте миокарда;

в) дайте ответ на основной вопрос задачи;

г) назовите другие ферменты, активность которых определяют в крови для подтверждения указанной патологии;

д) перечислите принципы, лежащие в основе энзимодиагностики.

 

№ 7

При безжелтушных формах гепатита высокочувствительным тестом является повышение в крови активности фермента γ-глутамилтранспептидазы (γ-ГТ),  уровень которой возрастает в 10-15 раз по сравнению с нормой (30-50МЕ/л). Объясните диагностическое значение этого фермента.

Для этого:

а) назовите основные свойства ферментов, определение активности которых в крови больных используется для диагностики заболеваний;

б) назовите систему, в работе которой участвует γ-ГТ, объясните ее роль в организме;

в) приведите примеры других ферментов, определение активности которых можно использовать для диагностики патологии печени.

 

Обмен аммиака,

токсичность и обезвреживание аммиака

№ 8

У больного гриппом ребенка отмечаются головокружение, тошнота,  судорожные припадки. Содержание аммиака в крови составляет 1,0 мг/дл. Известно, что вирус гриппа оказывает повреждающее действие на гепатоциты, в том числе подавляя синтез карбамоилфосфатсинтетазы I. Для объяснения молекулярных механизмов развития указанных симптомов:

а) укажите концентрацию аммиака в сыворотке крови в норме;

б) напишите схему основного процесса обезвреживания аммиака в печени, отметьте реакцию, скорость которой снижается при гриппе;

в) перечислите вещества, которые накапливаются в крови больного;

г) опишите механизмы токсического действия аммиака; укажите, для каких клеток токсическое действие NH₃ наиболее опасно;

д) предположите, какую диету можно рекомендовать в данной ситуации.

 

 

№ 9

У больного с тяжелой формой вирусного гепатита (поражение до 80% клеток паренхимы печени) наблюдалось снижение концентрации мочевины в сыворотке крови до 1,4 ммоль/л (в норме — 2,5—8,4  ммоль/л), с мочой выделялось 16 r/сут (в норме — 25 г/сут). Объясните возможные причины обнаруженных изменений.

Для этого:

а) напишите схему синтеза основного конечного продукта азотистого обмена, укажите его локализацию в организме и название процесса;

б) назовите вещества, концентрация которых может увеличиться в крови таких больных;

в) укажите симптомы, которые могут сопровождать повышение их концентрации в крови больного, объясните механизмы токсического действия названных веществ;

г) предположите, какие рекомендации можно дать для снижения проявления указанных симптомов.

 

№ 10

При обследовании новорожденного в его крови была обнаружена высокая концентрация цитруллина. Объясните, каковы причины повторяющейся рвоты и судорожных притыков, наблюдавшихся у этого ребенка.

Для этого:

а) приведите схему процесса, в котором участвует цитруллин;

б) напишите реакцию, которая блокирована при данной патологии;

в) объясните механизмы развития перечисленных симптомов; укажите, как изменится суточное выделение мочевины при этой патологии;

г) объясните причину улучшения состояния больного при малобелковой диете.

 

№11

При биохимическом исследовании крови и мочи больного обнаружили, что концентрация мочевины в моче составляет 180 ммоль/сут (в норме — 330-580 ммоль/сут), а в крови — 2,0 ммоль/л (в норме — 3,5-9,0  ммоль/л). Предположите, нарушение какого метаболического пути  может вызвать такие изменения показателей крови и мочи.

Для этого:

а) напишите схему этого метаболического пути;

б) перечислите возможные причины и последствия его нарушения;

в) укажите, поражение какого органа приводит к таким изменениям;

г) назовите симптомы, которые могут сопровождать данную патологию, объясните механизмы их развития.

 

№12

При тяжелых вирусных гепатитах у больных иногда развивается  печеночная кома, обусловленная токсическим действием аммиака на клетки мозга. Объясните причины гипераммониемии при заболеваниях данного типа.

Для этого:

а) назовите источники аммиака в организме;

б) приведите схему процесса, нарушение которого в печени приводит к накоплению аммиака в крови;

в) напишите реакции этого процесса, протекающие с затратой АТФ;

г) покажите на схеме реакции, компенсирующие эти затраты.

 

№ 13

В 1962 году впервые было описано наследственное заболевание семейная гипераммониемия (передается по аутосомно-рецессивному типу). Это заболевание характеризуется стойким увеличением содержания в крови аммиака и снижением содержания цитруллина. Основные клинические симптомы связаны с поражением центральной нервной системы. Объясните молекулярные механизмы развития симптомов данного заболевания.

Для того:

а) напишите реакцию, которая блокирована при данной патологии;

б) перечислите механизмы токсического действия аммиака на центральную нервную систему;

в) укажите, как изменится суточное выделение мочевины при этой патологии;

г) предположите причины улучшения состояния больных после введения глутаминовой кислоты.

Метаболизм АМК

(глико-, кето-, глико-кетогенные АМК)

№14

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, но с использованием лактата) 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 этого:

а) напишите схемы включения названных аминокислот в   глюконеогенез;

б) объясните причину различия скорости процесса при использовании разных аминокислот;

в) назовите, к каким группам по использованию углеродного скелета относятся все перечисленные аминокислоты.

№ 15

У группы добровольцев, голодающих более 2 сут, концентрация   глюкозы в крови снизилась до 60 мг/дл (3,33 ммоль/л). После введения глутамата и аспартата было обнаружено, что концентрация глюкозы в их крови увеличилась до 130 мг/дл (7,22 ммоль/л). Каковы причины указанных изменений?

Для объяснения полученных результатов:

а) напишите первую реакцию катаболизма Глу и Асп;

б) назовите, к какой группе аминокислот по судьбе безазотистого   остатка относятся Глу и Асп;

в) напишите схему использования безазотистых остатков этих   аминокислот при снижении содержания глюкозы в крови.