Ситуационные задачи по биохимии для студентов лечебного факультета

ЗАДАЧА №1

У лиц, длительное время употребляющих этанол, развивается цирроз печени и появляются отеки.

Какова причина развития отеков?
Какие функции выполняют альбумины?
Что такое домены и какова их роль в формировании белков?
Какие методы используются для определения альбуминов?
Как меняется соотношение белковых фракций крови при разных заболеваниях?

Эталон ответа

При циррозе печени нарушается ее блокинезирующая функция, вследствие чего в крови снижается содержание альбуминов. Вода, которая в норме связывается с альбуминами, задерживается в тканях, что приводит к развитию отеков.
Альбумины: 1)регулируют онкотическое давление в крови и осмотическое давление в тканях

2) осуществляют транспортную функцию, перенося в крови свободные жирные кислоты, билирубин, Са²⁺, лекарственные вещества

3) связывают ионы металлов с переменной валентоностью (Zn, Cu, Fe), препятствуя тем самым образованию активных форм О₂.

3. Доменами называются структурно и функционально обособленные участки белковой молекулы. Многие белки имеют домены, для выполнения определенных функций (альбумины, фибронектин, ламинин и др.)

4. Широко используются колориметрический метод с биуретовым реактивом.

5. При остром воспалении g-глобулины повышаются, а при иммунодефиците – снижаются. Альбумины понижаются при циррозе печени, гломерулонефритах, голодании. b- и a-глобулины увеличиваются при атеросклерозе, ишемической болезни сердца и других видах патологии.

ЗАДАЧА №2

Кофеин повышает секрецию соляной кислоты обкладочными клетками слизистой оболочки желудка.

Какова биологическая роль HCl?
Откуда поступают ионы для образования HCl в обкладочных клетках желудка?
Каким образом происходит регуляция синтеза HCl?
Какой механизм обеспечивает передачу сигнала, активирующего синтез HCl?
Какой фермен инактивирует вторичный посредник?

Эталон ответа

HCl выполняет в организме следующие функции: 1) осуществляет превращение пепсиногена в активный пепсин; 2) создает рН опт. Для действия пепсина (1,5-2,0); 3) осуществляет денатурацию пищевых белков, подготавливая субстраты для действия пепсина; 4) осуществляет антибактериальную защиту содержимого желудка; 5) способствует всасыванию железа и витамина В12, способствуя гемопоэзу; 6) стимулирует выработку энтероцитами гормонов, регулирующих процессы пищеварения
Ионы хлора поступают из плазмы крови в обмен на бикарбонат, а протоны образуются в результате карбоангидразной реакции при диссоциации угольной кислоты.
Синтез HCl в желудке активируется гистамином по аденилатциклазному механизму
Активация карбоангидразы осуществляется путем фосфорилирования карбоангидразы под действием активированной цАМФ протеинкиназы
Фосфодиэстераза

ЗАДАЧА №3

У больного врожденная гемолитическая анемия, обусловленная высоким содержанием активных форм кислорода.

Какие активные формы кислорода вы знаете?
Какой процесс в биомембранах активируется активными формами кислорода?
Приведите реакцию, которую катализирует супероксиддисмутаза?
Приведите реакцию, которую катализирует глутатионпероксидаза?
Какой процесс поставляет НАДФН для восстановления глутатиона?

Эталон ответа.

В результате одноэлектронного восстановления кислорода образуются высокореакционные свободные радикалы: - супероксидный анион радикал, - гидроксильный радикал
Активные формы кислорода инициируют в мембранах процессы ПОЛ
О₂^- + О₂^- + 2Н⁺ ® Н₂О₂ + О₂
Н₂О₂ + 2GSH ® 2Н₂О + GSSG
Пентозофосфатный путь окисления глюкозы

ЗАДАЧА №4

У новорожденных детей в области шеи и верхней части спины имеется особая жировая ткань (бурый жир), содержащая большое количество митохондрий. Коэффициент Р/О ‹ 1.

Назовите комплексы цепи переноса электронов в митохондриях.
Что такое трансмембранный электрохимический потенциал?
Какой процесс называется окислительным фосфорилированием?
Что такое коэффициент Р/О, его максимальное значение?
Какой разобщитель присутствует в митохондриях бурой жировой ткани?

Эталон ответа.

В дыхательной цепи присутствуют 4 комплекса цепи переноса электронов:

1 – НАДН – убихинонредуктаза

2 – сукцинат-убихинонредуктаза

3 – убихинон-цитохром С редуктаза

4 – цитохромоксидаза.

Трансмембранный электрохимический потенциал ионов водорода (DmН⁺) формируется в результате накопления протонов в межмембранном пространстве митохондрий в ходе функционирования цепи переноса электронов. DmН⁺ = Dy + DрН, где Dy - электрический компонент, DрН – химический компонент
Окислительным фосфорилированием называется процесс образования АТФ при участии F₀, F₁ – АТФ-синтазы, сопряженный с окислительно-восстановительнымит реакциями цепи переноса электронов
Р/О £ 3. Это коэффициент сопряжения, показывающий количество синтезированного АТФ отнесенное к количеству потребленного кислорода
В митохондриях бурой жировой ткани локализуется белок-разобщитель термогенин

ЗАДАЧА № 5.

У работника птицефабрики, употреблявшего в пищу ежедневно 5 и более сырых яиц, появилась вялость, сонливость, боли в мышцах, выпадение волос, себорея.

1. С дефицитом какого витамина связано данное состояние?

2. Как называется кофермент, содержащий данный витамин?

3. Почему опасно употреблять сырые яйца?

4. Какова биологическая роль данного витамина?

5. Приведите примеры реакций с участием кофермента данного соединения.

Эталон ответа.

1. Недостаток витамина Н (биотина).

2. Карбоксибиотин, соединенный с остатком лизина в белке.

3. В сыром яичном белке содержится гликопротеин авидин, который образует с биотином нерастворимый комплекс, препятствуя его всасыванию.

4. Биоцитин участвует в реакциях карбоксилирования как источник активной формы СО₂.

СН₃ СО₂ АТФ АДФ + Ф_н СН₂–СОО^-

ç ç

С=О С=О

ç пируваткарбоксилаза ç

СОО^- СОО^-

пируват оксалоацетат

ЗАДАЧА № 6.

У крыс, находящихся длительное время на синтетическом рационе, прекратился рост, понизилась масса тела, стали выпадать волосы. На вскрытии выявлены дистрофические изменения в надпочечниках, сердце, почках.

1. С дефицитом какого витамина связано данное состояние?

2. Как называется кофермент, содержащий данный витамин?

3. Что входит в состав данного кофермента?

4. Каким образом данный кофермент выполняет интегральную роль, т.е. связывает все виды обменов?

5. Приведите пример реакции с участием данного кофермента.

Эталон ответа.

1. Недостаток пантотеновой кислоты.

2. Коэнзим А (HSКоА).

3. Тиоэтиламин, пантотеновая кислота и 3’-фосфоаденозин-5’-дифосфат

4. Коэнзим А участвует в активации ацильных радикалов. При b - окислении жирных кислот, в декарбоксилировании пирувата. Все эти процессы ведут к образованию ацетил-КоА, который вступает в ЦЦК, где сгорает до СО₂ и водородов, которые поступают в ЦТЭ, где образуется эндогенная Н2О и АТФ. Ацетил-КоА и пируват – центральные метаболиты обмена липидов, белков и углеводов.

R HSKoA АТФ АДФ + Ф_н R

ç ç

С=О С=О

ç ацилКоА-синтетаза ç

ОH SKoA ацил ацилКоА

ЗАДАЧА №7.

У ребенка младшего возратса с нормальным развитием появилась стойкая диарея, рвота, боли в животе после приема пищи. Исключение из рациона молока не дало положительного результата. После нагрузки сахарозой уровень глюкозы в крови повышался незначительно.

В чем причина наблюдаемых симптомов?
К какой группе углеводов относится сахароза? Состав сахарозы; укажите тип связи.
Напишите уравнение реакции, катализируемой дефектным ферментом.
Опишите механизм всасывания углеводов в кишечнике.
Изменится ли клиническая картина, если вместо сахарозной нагрузки использовать нагрузку глюкозой или фруктозой?

Эталон ответа.

1. Наследственная недостаточность сахаразо-изомальтазного комплекса.

2. Дисахарид, состоящий из a-D-глюкозы и b-D-фруктозы; a(1®2) гликозидная связь.

3. сахароза + Н₂О ® фруктоза + глюкоза

4. Глюкоза всасывается путем вторично активного транспорта вместе с ионами Na⁺ с участием белка-переносчика против градиента концентрации. Фруктоза всасывается с помощью белка-переносчика, т.е. облегченной диффузией.

5. Больные дети с наследственной недостаточностью сахаразо-изомальтазного комплекса хорошо переносят глюкозу и фруктозу; при этом не наблюдается расстройство кишечника.

ЗАДАЧА №8

В клинической практике барбитураты применяют в качестве снотворных средств.

Объясните биохимический механизм действия барбитуратов
Как связаны барбитураты с ЦТЭ
Какие еще вещества действуют на ЦТЭ подобным образом?
Опишите мишень воздействия барбитуратов в ЦПЭ.
Как связать процесс, который блокируют барбитураты, с ЦТК?

Эталон ответа

Барбитураты – ингибиторы ЦТЭ
Барбитураты являются ингибиторами ЦТЭ, 1 комплекса
Большие дозы прогестерона, ротенон ингибируют 1 комплекс, малонат - 2 комплекс, цианиды - 4 комплекс, олигомицин - 5 комплекс.
1 комплекс НАДН – убихинон-оксидоредуктаза. Содержит ФМН и FeS (железосодержащие белки). Окисляет НАДН+Н⁺, направляя электроны на коэнзим Q (убихинон), а в ММП (межмембранное пространство) - 4 Н⁺
ЦТК поставляет в ЦТЭ восстановленные эквиваленты, НАДН+Н⁺ и ФАД×Н₂.

ЗАДАЧА №9

При отсутствии в диете свежих овощей и фруктов у пациента наблюдаются повышенная утомляемость, подверженность инфекционным заболеваниям, кровоточивость десен.

Назовите заболевание, для которого характерны данные признаки
Назовите витамин, с недостаточностью связано данное заболевание
Какова биологическая роль данного витамина?
Почему при данном авитаминозе проявляются перечисленные симптомы?
Приведите примеры реакций, где участвует данный витамин

Эталоны ответов

Заболевание цинга
Гиповитаминоз витамина С (аскорбиновой кислоты)
Аскорбиновая кислота участвует в реакциях гидроксилирования (синтез коллагена, синтез гормонов мозгового и коркового слоев надпочечников) и во многих других окислительно-восстановительных реакциях, аскорбат является антиоксидантом
При недостатке овощей и фруктов, которые богаты аскорбатом, нарушается созревание коллагена, который обеспечивает организм на 30%. Из них 50% коллагена идет на построение скелета, 40% - соединительной ткани и кожи, а 10% - внутренние органы. Пародонт на 80 – 90% состоит из коллагена, отсюда кровоточивость десен. А нарушение синтеза гормонов коры надпочечников ведет к снижению сопротивляемости организма.

2оксоглу О₂ глу СО₂

коллаген Fe²⁺ коллаген

незрелый пролилгидроксилаза зрелый

про (аскорбат) о – про

ЗАДАЧА №10

Пациент жалуется на понижение температуры тела, увеличение массы тела, вялость, сонливость. В плазме крови снижено количество Т4 и Т3.

Назовите патологию, для которой характерны данные признаки
Как изменяются биохимические показатели крови и мочи при данной патологии?
Каков биологический эффект Т4 и Т3?
Объясните механизм действия Т4 и Т3
Объясните, в чем разница в недостаточности Т4 и Т3 в детском и взрослом возрасте

Эталон ответа

Микседема (слизистый отек)
В крови снижается количество гормона тироксина Т4 и Т3, снижается потребление кислорода, тормозится работа ЦТЭ, снижается количество АТФ
Гормоны Т4 и Т3 – йодсодержащие гормоны щитовидной железы, производные тироксина. Связываясь с рецепторами внутри клетки, тироксин увеличивает потребление О₂, ускоряет процессы биосинтеза белков, усиливает рост и дифференцировку клеток
Гормоны Т4 и Т3 связываются с внутриклеточным рецептором, образуя гормон-рецеторный комплекс, затем деспирализующих ДНК, и влияниют на процессы транскрипции и трансляции определенных генов.
При недостатке Т4 и Т3 в детстве возникает кретинизм (уродливое строение тела, умственная отсталость) – это связано с нарушением процесса дифференцировки тканей. У взрослых – микседема (вялость, сонливость, отечность, снижение температуры тела) – это связано с понижением потребления О₂ и замедлении обменных процессов

ЗАДАЧА №11

У пациента отсутствуют пигменты в коже, волосах, радужке глаза, снижена острота зрения и наблюдается светобоязнь.

1. Назовите причину данной патологии

2. Приведите схемы реакций, связанных с данной патологией.

3. Объясните разницу в распределении пигментов в коже, волосах, радужке глаза

4. В каких тканях их фенилаланина и тирозина образуются биологически активные вещества?

5. Напишите формулы фенилаланина и тирозина

Эталон ответа

У пациента нарушен синтез меланинов (пигментов), в связи с наследственной недостаточностью фермента тирозиназы

О₂ Н₂О ТГБП ДГБП

Фенилаланин тирозин

тирозиназа

О₂ Н₂О ТГБП ДГБП

ДОФА дофахром меланины

тирозиназа (Cu²⁺)

Бывают эумеланины (черный и коричневый цвет). Данный процесс идет в радужке глаза. Цвет кожи зависит от распределения меланоцитов и их количества. В составе волос находится феомеланины (желтые или красновато-коричневые).
В нервной ткани и мозговом слое надпочечников.

5. ⁺H₃N – CH – COO^- ⁺H₃N – CH – COO^-