Сборник задач по биохимии - Нижегородская государственная

СБОРНИК СИТУАЦИОННЫХ
ЗАДАЧ
ПО БИОХИМИИ
Нижний Новгород
ГБОУ ВПО НИЖЕГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ
АКАДЕМИЯ МЗ РФ
Кафедра биохимии им. Г.Я. Городисской
СБОРНИК СИТУАЦИОННЫХ ЗАДАЧ
ПО БИОХИМИИ
под ред. д.б.н., проф. Ерлыкиной Е.И.
Нижний Новгород 2014
1
УДК 577. 1 (0,75)
ББК 28.072я73
С232
С о с т а в и т е л и:
д.б.н., проф Е.И. Ерлыкина; доценты: д.б.н. Л.М. Обухова, к.м.н. П.П. Загоскин,
к.б.н. Е.И. Кузьмина; старшие преподаватели: к.б.н. И.К. Лялина, к.б.н. А.А.
Анашкина; ассистенты: к.б.н. А.Б. Языкова, В.П. Французова.
Печатается по решению Центрального Методического Совета
(протокол №6 от 24.03.2014)
С232 Сборник ситуационных задач по биохимии /сост. Е.И. Ерлыкина [и
др.]. – Н. Новгород: Издательство НижГМА, 2014. – 42 с.
Предлагаемые ситуационные задачи составлены в соответствии с ФГОС
3 высшего профессионального образования, рекомендованным МЗ РФ для
медицинских ВУЗов. Сборник содержит разделы, соответствующие рабочей
программе, ситуационные задачи и кейсовые задания, относящиеся к
интерактивным формам обучения. Сборник предназначен для самостоятельной
подготовки студентов к контролю знаний по курсу биохимии.
УДК 577.1(075)
ББК 28.072я73
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Список сокращений…………………………………………………………..…..4
Введение…...………………………………………………………………………5
Модуль 1. Структурная организация и свойства белков. Ферменты……….....6
Модуль 2. Биологическое окисление. Цикл Кребса…………………………..11
Модуль 3. Гормоны………………………………………………………….......14
Модуль 4. Обмен белков и аминокислот……………………………………....16
Модуль 5. Обмен нуклеотидов. Матричные биосинтезы……………………..22
Модуль 6. Обмен углеводов……………………………………………………..25
Модуль 7. Обмен липидов…………………………………………………….…29
Модуль 8. Биохимия нервной системы……………………………………...…35
Модуль 9. Биохимия крови и печени……….………………………………….36
Модуль 10. Биохимия соединительной и мышечной ткани……………...…..38
Модуль 11. Биохимия минерализованных тканей…………………………….40
Рекомендуемая литература……………………………………………………..42
Библиографический список…………………………………………………….42
3
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АДФ – аденозиндифосфорная кислота
АЛТ – аланинаминотрансфераза
АСТ – аспартатаминотрансфераза
АТФ – аденозинтрифосфорная кислота
АХЭ – ацетилхолинэстераза
ЛДГ – лактатдегидрогеназа
ЛПВП – липопротеины высокой плотности
ЛПНП – липопротеины низкой плотности
ЛХАТ – лецитин-холестерол-ацил-трансфераза
МАО – моноаминооксидаза
НАД – никотинамиддинуклеотид
ПЦР – полимеразноцепная реакция
ФАД – флавинадениндинуклеотид
ХС – холестерин
ЭТЦ – электронтранспортная цепь
4
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие «Сборник ситуационных задач по биохимии» составлено
коллективом сотрудников кафедры биохимии им. Г.Я. Городисской
Нижегородской государственной медицинской академии в соответствии с
рабочими программами «Биохимия» и «Клинические аспекты биохимии» и
предназначено для обучения и самоконтроля знаний студентов лечебного
факультета.
Целями данного сборника являются:
 Учебная: изучение биохимических основ функционирования организма
человека.
 Развивающая: формирование связей не только между отдельными
разделами биохимии, но и с другими дисциплинами, предусмотренными
программами медицинского образования.
 Воспитательная: развитие культуры мышления, обучение навыкам
использования на практике знаний по биологической химии в различных видах
профессиональной и социальной деятельности.
Решение ситуационных задач в соответствии с ФГОС 3 призвано решить
следующие задачи:
1. Способность и готовность определять молекулярные механизмы,
лежащие в основе проблем профессиональной деятельности, использовать для
их решения биохимические знания при диагностике, лечении и
предупреждении заболеваний, определять молекулярные механизмы, лежащие
в основе развития патологических процессов.
2. Способность и готовность к формированию системного подхода к
анализу медицинской информации, опираясь на принципы доказательной
медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических
знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной
деятельности.
3. Способность и готовность использовать компьютерную технику,
получать информацию из различных источников, работать с информацией в
компьютерных сетях; применять возможности современных информационных
технологий для решения профессиональных задач.
4. Способность и готовность научно анализировать социально значимые
проблемы и процессы, использовать на практике методы естественнонаучных
наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности.
Для решения задач из сборника требуются знания по биологической химии,
полученные на лекциях, практических занятиях, при самостоятельной работе с
материалами учебников, научных статей, информацией из компьютерных сетей
и баз данных. Кроме того, для понимания смысла некоторых заданий
требуются знания по биологии, химии, физике, молекулярной биологии,
анатомии, гистологии, нормальной физиологии, фармакологии и терапии.
Данный сборник способствует подготовке студентов к дальнейшему
изучению клинических дисциплин.
5
Модуль 1. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И СВОЙСТВА БЕЛКОВ.
ФЕРМЕНТЫ
Задача 1
Белки, осуществляющие транспорт молекул или ионов через мембрану,
часто классифицируются как трансмембранные белки. Такие белки имеют в
своей структуре область, заключенную в липидном бислое мембраны, и
области, обращенные внутрь клетки (в цитоплазму) и во внеклеточное
пространство. Исходя из классификации аминокислот по полярности радикала,
предположите, какие аминокислоты должны преобладать в различных участках
данного трансмембранного протеина.
Задача 2
Ниже приведены названия 19 природных белков и 7 функций которые
они выполняют в организме. Назовите функцию, которую выполняет каждый
из перечисленных белков. Результаты представьте в виде таблицы.
Название белка
Функция
1. Рибонуклеаза
I. Ферментантивная
2. Антитела
II. Транспортная
3. Гемоглобин
III. Пищевая и запасающая
4. Актин
IV.Сократительная, двигательная
5. Сывороточный альбумин
V. Структурная
6. Инсулин
VI. Защитная
7. Казеин (молоко)
VII. Регуляторная
8. Кератин
9. Ферритин
10. Трипсин
11. Тромбин
12. Гормон роста
13. Коллаген
14. Миозин
15. Яичный альбумин
16. Эластин
17. Тубулин
18. Глюкагон
19. Пепсин
Задача 3
Ниже перечислены основные характеристики фибриллярных белков α- и
β-кератинов – важнейших структурных белков организма. Определите, какие
из них относятся к α-кератинам, какие – к β-кератинам, а какие – к обеим
группам. Представьте результаты в виде таблицы.
1. Это основной тип фибриллярных белков, из которых состоят защитные
покровы организма: волосы, ногти, значительная часть наружного слоя кожи.
2. Примером является фиброин – белок шёлка и паутины.
3. Имеют конформацию α-спирали.
6
4. Периодичность вторичной структуры составляет 0,54 нм, или 3,6
аминокислотных остатка.
5. Структура стабилизирована водородными связями.
6. Периодичность вторичной структуры составляет 0,70 нм.
7. Практически нерастяжимы.
8. Не могут содержать аминокислотные остатки пролина.
9. Имеют конформацию β-складчатого слоя.
10. Богаты аминокислотными остатками цистеина.
11. Структура стабилизирована межцепочечными водородными связями
(между соседними полипептидными цепями).
12. В структуре отсутствуют дисульфидные мостики.
13. Не растворимы в воде вследствие многочисленных аминокислотных
остатков с неполярными радикалами.
14. Можно растянуть с помощью пара почти вдвое.
15. Структура стабилизирована внутрицепочечными водородными связями.
16. Представляют собой мягкие и гибкие нити.
Задача 4
Найдите, в какой зоне рН (нейтральной, кислой или щелочной) лежит
ИЭТ полипептида, состоящего из следующих аминокислотных остатков: арггис-глу-цис. В каком направлении будет двигаться данный пептид при
разделении пептидов методом электрофореза в буферном растворе с
нейтральным значением рН? Как изменится заряд и направление движения
пептида в электрическом поле, если в составе пептида аргинин заменить
лейцином?
Задача 5
Почему свежее молоко не свёртывается при кипячении, а подкисшее
свёртывается? Что можно сделать, чтобы избежать сворачивания подкисшего
молока?
Задача 6
Ожоги кожи, вызванные кислотами или щелочами заживают медленнее,
чем механические повреждения кожи. Объясните возможные причины данного
отличия.
Задача 7
При химической завивке волос вначале восстанавливают (первый флакон
- восстановитель), а затем окисляют (второй флакон - окислитель) тиоловые
группы белка волос α-кератина. Исходя из особенностей пространственного
строения α-кератина, объясните причину изменения формы волос.
Задача 8
Объясните, почему биуретовым методом можно определить содержание
белков, а не аминокислот в растворе. Как можно определить наличие
отдельных аминокислот? Дадут ли одинаковую окраску с биуретовым
реактивом 1000 молекул альбумина и 1000 молекул гамма-глобулина?
Обоснуйте Ваш ответ.
7
Задача 9
Чем объяснить возможное снижение растворимости белков при
отщеплении от них пептидов (как в случае с пепсиногеном)? При этом:
1. Дайте определение изоэлектрической точки белка.
2. Как меняются свойства белков в изоэлектрической точке?
3. Что такое растворимость белков, чем она обусловлена?
Задача 10
Что из нижеперечисленного показывает линейную последовательность
атомов, соединенных ковалентной связью в пептидном скелете?
1. –N–C–C–N–C–C–N–C–C
2. –N–C–O–N–C–O–N–C–O–
3. –N–C–C–O–N–C–C–O–N–C–C–O–
4. –N–H–C–C–N–H–C–C–N–H–C–C–
5. –N–H–C–O–H–N–H–C–O–H–N–H–C–C–
Задача 11
Белки в организме человека подвергаются гидролизу до аминокислот,
которые лишены антигенных свойств, и иммунных реакций не вызывают.
Почему у некоторых людей возникает иммунная реакция на прием белка
(пищевая аллергия)?
Задача 12
Протеиновые киназы фосфорилируют белки только по определенным
гидроксильным
группам
в
радикалах
аминокислот.
Какие
из
нижеперечисленных групп аминокислот содержат гидроксильные группы в
радикале?
1. асп, глу, сер
2. сер, тре, тир
3. тре, фен, арг
4. лиз, арг, про
5. ала, асн, сер
Задача 13
Изучалась устойчивость двух разных ферментов (гексокиназы и
рибонуклеазы) к действию температуры. Выяснилось, что при нагревании
ферментов при температуре 50° в течение 15 минут гексокиназа теряет 70%
своей активности, в то время как рибонуклеаза - только 30%. При сравнении
структурной организации этих ферментов выяснилось, что рибонуклеаза
содержит в своей структуре 4 дисульфидные связи. Исходя из приведенных
выше данных, объясните отличия в устойчивости двух ферментов к тепловой
денатурации.
Задача 14
Фермент изоцитратдегидрогеназа катализирует реакцию превращения
изоцитрата в α-кетоглутарат. АТФ является отрицательтным эффектором
фермента, а АДФ - его положительным эффектором. Объясните механизм
регуляции фермента. Дайте графическое изображение кинетики данной
ферментативной реакции.
8
Задача 15
Фермент пепсин способен расщеплять пептидные связи белков. Почему
воздействие пепсина приводит к инактивации многих ферментов? Для
обоснования ответа вспомните:
1. Что такое ферменты?
2. К какому классу ферментов относится пепсин?
3. Какие аминокислоты (какие пептидные связи) подвергаются его действию?
Задача 16
Фосфорорганические соединения являются мощными ядами и обладают
нервно-паралитическим действием. Симптомы отравления связаны с
необратимым ингибированием ацетилхолинэстеразы (АХЭ), которая ускоряет
гидролиз ацетилхолина, функционирующего в качестве нейромедиатора.
Увеличение количества ацетилхолина в синаптической щели при
ингибировании АХЭ приводит к стойкой деполяризации постсинаптической
мембраны и может вызвать паралич. Объясните механизм ингибирования АХЭ.
Задача 17
У Роберта Коха, заново открывшего в 1883 году холерный вибрион (лат.
Vibrio cholerae), был коллега, очень скептически отнесшийся к этому
открытию. Как-то раз этот коллега в пылу научного спора выпил все
содержимое колбы с холерным вибрионом, но не только не умер, а даже не
заболел. Дайте объяснение этому явлению.
Задача 18
Протеолитические ферменты и дезоксирибонуклеазы используют для
лечения гнойных ран. На чем основано их применение? Для ответа вспомните:
1. Какие реакции катализируют эти ферменты?
2. Как изменится вязкость гнойного содержимого, если она зависит от
концентрации макромолекул в его составе?
3. Можно ли в этих целях использовать пепсин, коллагеназу и гиалуронидазу?
Задача 19
Фермент киназа гликогенфосфорилазы в печени может находиться в
двух формах с различной активностью: в виде простого белка
и
фосфопротеина.
1. Объясните, каким путем одна форма фермента переходит в другую?
2. Почему этот переход сопровождается изменением активности фермента?
Задача 20
У пациента врожденная мутация фермента, серьезно нарушающая его
способность связывать кофакторы трансфераз, например коэнзим А. Как
следствие этого:
1. Фермент не будет способен связывать субстрат.
2. Фермент не будет способен формировать фермент-субстратный комплекс
3. Фермент будет использовать другой кофактор трансфераз
4. Фермент будет заменять функциональные группы аминокислот активного
центра для связывания с коферментом
9
5. Реакция может протекать в присутствии свободного кофермента,
получаемого с пищей при соблюдении диеты с адекватным содержанием его
витамина-предшественника.
Задача 21
Метанол - очень токсичное соединение: прием внутрь 30 мл метанола
может привести к смерти. Такая токсичность обусловлена действием
формальдегида - продукта его превращения. Метанол окисляется под
действием фермента печени - алкогольдегидрогеназы. Один из методов
лечения при отравлении метанолом состоит в том, что больному назначают
внутрь или внутривенно этанол в дозах, которые вызывают интоксикацию у
здорового человека. Объясните, почему такое лечение эффективно?
Задача 22
Фермент лактатдегидрогеназа (ЛДГ) имеет 5 изоферментов и
катализирует обратимую реакцию превращения пирувата в лактат. В таблице
приведены величины Км для пирувата. В культуре клеток показано, что при
снижении парциального давления кислорода в тканях повышается синтез Мсубъединиц, а синтез Н-субъедниц практически не меняется. Объясните роль
изоферментов ЛДГ в регуляции метаболизма. Как меняется состав
изоферментов ЛДГ при недостатке кислорода? В каком направлении идет
лактатдегидрогеназная реакция в этих условиях?
ИЗОФЕРМЕНТЫ
Км
ЛДГ1 (Н4)
8,9х10-3М
ЛДГ3 (Н2М2)
5,2х10-3М
ЛДГ5 (М4)
3,2х10-3М
Задача 23
Известно, что употребление в пищу сырых яиц может вызвать
гиповитаминоз витамина Н. В составе яиц содержится белок авидин, который
способен взаимодействовать с витамином Н и препятствовать его всасыванию
в желудочно-кишечном тракте. Объясните, почему вареные яйца таким
эффектом не обладают?
Задача 24
Хотя коферменты, казалось бы, способны катализировать реакции
независимо от ферментов, сами они не обладают каталитической активностью,
если не связаны с активным центром фермента. Почему?
Задача 25
У некоего М, 44-летнего алкоголика, был очень плохой аппетит.
Однажды в выходные он почувствовал себя очень плохо после употребления
натощак большого количества алкоголя. При обращении в больницу были
отмечены: пульс – 104 удара в минуту, пониженное кровяное давление,
хроническая сердечная недостаточность, дезориентация во времени и
пространстве. Недостаток какого витамина может быть этому причиной?
10
Задача 26
Во время Битвы за Британию английская авиация приняла на себя
основной удар, и сумела противостоять превосходящим во много раз силам
противника, в основном благодаря мастерству английских летчиков. Однако,
многие летчики испытывали трудности при ночных полетах из-за нарушения
зрения. После введения в рацион повышенного количества молока, сливочного
масла, яиц и моркови эта проблема полностью исчезла. Объясните, почему.
МОДУЛЬ 2. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ. ЦИКЛ КРЕБСА
Задача 1
Объясните, почему при интенсивной физической работе
активируется скорость реакций цитратного цикла? Напишите реакции,
скорость которых при этом возрастает. Объясните, почему?
Задача 2
Непосредственно в реакциях цикла Кребса кислород не участвует. Тем не
менее, цитратный цикл - аэробный процесс. Объясните, почему он тормозиться
в условиях гипоксии.
Задача 3
В эксперименте к гомогенату, содержащему все ферменты цитратного
цикла и дыхательной цепи добавляли ацетил-КоА. Что покажут измерения
количественного содержания оксалоацетата и ацетил-КоА до и после
инкубации:
1. Происходило ли увеличение оксалоацетата? Объясните роль оксалоацетата в
этом процессе.
2. Изменилось ли содержание ацетил-КоА? Что происходит с ним в цикле
Кребса?
Задача 4
После перенесенного тяжелого заболевания у больного возникло
гипоэнергетическое состояние. Врач порекомендовал больному витамины
группы В. Обоснуйте назначение врача.
Задача 5
При дефиците витаминов группы В возможно снижение активности
процесса окислительного декарбоксилирования пирувата. Объясните причину
этого
снижения.
Напишите
суммарную
реакцию
окислительного
декарбоксилирования пирувата, заполните таблицу:
названия ферментов
коферменты витамины выполняемая
пируватдегидрогеназного кофакторы
реакция
комплекса
Задача 6
В эксперименте с изолированными
окисляемого субстрата использовали малат.
11
митохондриями
в
качестве
1. Может ли суспензия митохондрий окислять малат, если в среду добавить
ротенон?
2. Может ли такая суспензия окислять янтарную кислоту в присутствии
ротенона? Аргументируйте ответ.
Задача 7
Как влияет энергетический потенциал клетки (АДФ/АТФ) на скорость
реакций цикла трикарбоновых кислот? Ответ обоснуйте. Напишите реакции
цикла, чувствительные к изменению энергетического потенциала.
Задача 8
При изучении тканевого дыхания мышц in vitro исследователи
использовали в качестве субстрата окисления сукцинат. Дополнительное
добавление в эту среду малоновой кислоты прекращало поглощение кислорода
и в среде накапливался промежуточный метаболит цикла Кребса. Ответьте на
вопрос:
1. Какова причина остановки дыхания?
2. Возможно ли снять ингибирование, вызванное малонатом? Если Да, то
каким образом?
Задача 9
На экспериментальных животных изучалось влияние антимицина А и
ротенона. Показано, что оба эти вещества токсичны для организма. Зная точки
приложения действия антимицина А и ротенона на ферменты
электронпереносящей цепи, объясните:
1. Чем объясняется их токсичность?
2. Решите, какое из этих 2-х соединений более токсично.
Задача 10
В физиологических условиях температура тела человека выше
температуры окружающей среды (36.6 оС против 20 оС). Объясните, чем
обусловлена эта разница? Какую роль в этом играют митохондрии? Ответ
обоснуйте.
Задача 11
Длительное использование разобщающего агента 2,4-динитрофенола как
препарата в борьбе с ожирением имело негативные последствия: развивалось
недомогание, повышалась температура тела, в некоторых случаях наблюдался
летальный исход. Объясните:
1. На чем основывалось применение 2,4-динитрофенола в качестве препарата,
снижающего массу тела
2. Объясните причины развивающихся осложнений.
Задача 12
В эксперименте с изолированными митохондриями в качестве
изучаемого
субстрата
окисления
использовали
альфа-кетоглутарат.
Проводилось измерение поглощения О2 и неорганического фосфора, на основе
чего измерялся коэффициент Р/О. Представьте схему транспорта электронов и
протонов по ЭТЦ от альфа-кетоглутарата до кислорода.
12
1. Чему равен коэффициент Р/О при полном сопряжении дыхания с
окислительным фосфорилированием?
2. Как повлияет на скорость дыхания и коэффициент сопряжения добавление в
среду ротенона?
3. Как изменятся эти параметры, если вместе с ротеноном добавить сукцинат?
4. Как изменится коэффициент Р/О при добавлении протонофора 2,4динитрофенола?
Задача 13
При увеличении концентрации АДФ в клетке скорость цикла
трикарбоновых кислот быстро увеличивается. Увеличение активности какого
фермента (ферментов) приводит к ускорению реакций всего цикла? Каков
механизм активирующего эффекта избытка АДФ?
Задача 14
Увеличение концентрации АТФ и НАДН2 приводит к уменьшению
скорости цикла трикарбоновых кислот. Активность каких ферментов
снижается при увеличении концентрации АТФ и НАДН 2 в клетке? Каков
механизм ингибирующего эффекта избытка АТФ и НАДН2?
Задача 15
При выделении митохондрий и использовании их для изучения скорости
окислительного фосфорилирования к буферной системе, содержащей
окисляемый субстрат, АДФ и Н3РО4, обычно добавляют небольшое количество
чистого цитохрома С, выделенного из любого источника. Почему необходимо
добавлять цитохром С? Почему его не обязательно выделять из того же
источника, что и митохондрии?
Задача 16
Может ли суспензия митохондрий в присутствии ротенона окислять
сукцинат? Почему?
Задача 17
У новорожденных детей в области шеи и верхней части спины имеется
особая жировая ткань - так называемый "бурый жир", количество которого
сокращается у взрослых. Бурая окраска зависит от высокого содержания
митохондрий, в которых на каждый атом поглощенного кислорода образуется
менее одной молекулы АТФ.
1. Чему будет равен коэффициент Р/О в бурой жировой ткани?
2. Какой физиологической функцией определяется низкое значение Р/О в
буром жире новорожденных?
Задача 18.
У больного с повышенной функцией щитовидной железы наблюдается
уменьшение
веса,
субфебрильная
температура,
повышенная
раздражительность. Объясните причины наблюдаемых симптомов заболевания.
Задача 19
Большинство субстратов в цикле Кребса окисляется под действием НАДзависимых дегидрогеназ. Исключением является сукцинатдегидрогеназа,
простетической группой которой является ФАД. Почему НАД не может
13
использоваться в качестве акцептора протонов и электронов (принимать
электроны) в данной реакции? Ответ объясните, используя известные данные:
окислительно-восстановительный потенциал НАД/НАДН2=-0.32 в, а
ФАД/ФАДН2=+0.05 в и фумарат/сукцинат = +0.03 в.
Задача 20
Человек страдает от бессонницы. Обратившись к врачу, он получил
соответствующие рекомендации. В частности, врач назначил прием на ночь
небольших доз амитала. Больной длительное время принимал этот препарат, в
результате чего у него появилась быстрая утомляемость, резкая мышечная
слабость. Объясните причины и механизм возникших осложнений.
Задача 21
Во время пожара из горящего дома вынесен пострадавший, который не
имел ожогов, но находился в бессознательном состоянии. С большим трудом
удалось вернуть его к жизни. В чем причина тяжелого состояния
пострадавшего и какие меры нужно принять для спасения больного.
Задача 22
Если
к
дышащим
митохондриям,
выделенным
из
ткани
экспериментального животного, добавить малат и АДФ, то как при этом
изменится скорость дыхания и как будет изменяться концентрация этих
веществ при инкубации? Какие метаболиты образуются в процессе дыхания?
Какие ферменты катализируют реакции ЭТЦ митондрий?
Модуль 3. ГОРМОНЫ
Задача 1
К эндокринологу поступил пациент с жалобами на раздражительность,
уменьшение веса, субфебрильную температуру, тахикардию, учащение пульса
(до 120 уд/мин), сухость («песок») в глазах. Какое гормональное нарушение
можно предположить у данного пациента? Какие анализы необходимо
назначить? Предположите, какой может быть результат исследования?
Задача 2
У больного резко повышено кровяное давление, основной обмен,
содержание глюкозы, уровень свободных жирных кислот в крови. Количество
адреналина в плазме крови повышено в 500 раз. О патологии какого органа
свидетельствуют эти данные?
Задача 3
Фармацевтическая промышленность выпускает анаболические стероиды
– синтетические производные андрогенов, почти лишенные андрогенных
свойств, но стимулирующих окислительное фосфорилирование, биосинтез
белка. Целесообразно ли применение данных препаратов спортсменами для
стимуляции развития мускулатуры? Выскажите свое мнение.
Задача 4.
Пациенту с явлениями гипофизарного нанизма (карликовость)
проводится лечение соматотропином. Через некоторое время у него появились
признаки сахарного диабета. Имеется ли связь с проведенным лечением?
14
Задача 5
Если кальмодулин добавить к фосфодиэстеразе, то это не отразится на
скорости превращения цАМФ в АМФ. Однако, если к этой системе добавить
ионы Са, то активность фосфодиэстеразы повысится. Почему?
Задача 6
Гипертиреоз по уровню дисфункции щитовидной железы бывает
первичным (патология щитовидной железы) и вторичным (патология
гипофиза). Объясните биохимические причины развития гипертиреоза каждого
типа. Можно ли провести дифференциальную диагностику уровня
дисфункции, исходя из показателей содержания в крови различных гормонов?
Какие гормоны для этого нужно оценивать?
Задача 7
У слепых детей иногда развиваются нарушения сна из-за того, что в их
мозг не поступает информация о свете и темноте. Какую заместительную
терапию необходимо назначить такому ребенку для лечения расстройства сна?
Почему?
Задача 8
Найдите метаболические изменения, которые возникают под действием
кортизола и глюкагона.
А. Характерно для кортизола.
1. Стимулирует мобилизацию
Б. Характерно для глюкагона.
гликогена в печени.
С. Характерно для обоих гормонов.
2. Стимулирует глюконеогенез.
Д. Ни характерно ни для одного из них.
3. Стимулирует распад белков в
мышцах.
4. Стимулирует синтез жиров из
углеводов.
5. Стимулирует мобилизацию
гликогена в мышцах.
Задача 9
Животному проведена операция по удалению гипофиза. После этого у
животного появились признаки атрофии надпочечников (гипотензия,
мышечная слабость, гипонатриемия, потеря массы тела). Какая часть
надпочечников подверглась атрофии и чем объяснить патологическую
симптоматику?
Задача 10
У больного обнаружена опухоль надпочечников, продуцирующая
повышенное количество кортизола. Какие изменения биохимических
показателей крови характерны для этой патологии?
1. Как изменится обмен у данного больного?
2.
Влияет
ли
гиперпродукция
кортизола
на
образование
адренокортикотропного гормона?
Задача 11
Больному в стационаре проводилось лечение преднизолоном по поводу
инфекционного полиартрита. Больной почувствовал улучшение и самовольно
15
прекратил приём преднизолона. Вскоре он почувствовал ухудшение и при
обследовании определили снижение концентрации глюкозы в крови, снижение
артериального давления, в моче снизилось содержание 17-кетостероидов.
Почему в результате отмены преднизолона состояние больного ухудшилось?
1. Назовите гормон, продукция которого была подавлена у больного до отмены
преднизолона.
2. Объясните, наступит ли улучшение состояния пациента при назначении
кортикотропина.
3. Покажите схематично влияние кортикотропина на эффекторные клетки.
Задача 12
В отделение поступил больной с жалобами на обильную многократную
рвоту и диарею в течение дня. Объясните, какие механизмы предотвращают
обезвоживание организма?
1. Назовите гормоны, регулирующие водно-солевой обмен в организме.
2. Опишите механизм действия и эффект стероидного гормона, участвующего в
этом процессе.
Задача 13
Если фракцию мембран, осажденных при центрифугировании гомогената
печени отделяли и обрабатывали адреналином, то наблюдалось образование
нового вещества. Это вещество было выделено и очищено. В отличие от
адреналина при добавлении к надосадочной жидкости гомогената оно
активировало гликогенфосфорилазу. Объясните полученные данные.
Задача 14
Вода Нижегородской области крайне бедна по содержанию йода. Почему
в данном регионе так высока заболеваемость патологиями щитовидной железы
(по данным Минздрава РФ за 2011 год количество впервые
зарегистрированных случаев заболеваний щитовидной железы на 100 тыс. чел.
в Нижегородской области составило 406,2, тогда как, например, в
Краснодарском крае только 189.0 заболевших)? Подтвердите ответ
уравнениями реакций. Должен ли врач проводить меры профилактики данных
заболеваний среди своих пациентов? Как можно восполнить дефицит йода в
организме?
Модуль 4. ОБМЕН БЕЛКОВ И АМИНОКИСЛОТ
Задача 1
Здоровых крыс длительное время содержали на искусственной белковой
диете, исключающей ТРИПТОФАН. Изменится ли азотистый баланс у этих
животных? Если изменится то КАК и ПОЧЕМУ? Дайте характеристику
азотистого баланса.
Задача 2
Здоровых крыс длительное время содержали на искусственной белковой
диете, исключающей АЛАНИН и АСПАРТАТ. Изменится ли азотистый
баланс у этих животных? Если изменится, то КАК и ПОЧЕМУ? Дайте
характеристику азотистого баланса.
16
Задача 3
После введения мышам аминокислоты серина, содержащей меченый
атом (N15) в α-положении, обнаружили, что метка быстро появляется в αаминогруппе других аминокислот печени. Объясните, почему это происходит,
аргументируя ответ соответствующей схемой.
Задача 4
В африканских странах дети получают пищу преимущественно
растительного происхождения, связанную с определенной культурой
(монодиета). При этом часто наблюдается малокровие, мышечные дистрофии,
отставание в росте и развитии, светлый цвет кожи. Объясните появление этих
симптомов.
Задача 5
У детей часто вирус гриппа нарушает синтез фермента
карбомоилфосфатсинтетазы. При этом возникает рвота, головокружение,
судороги, возможна потеря сознания. Укажите причину наблюдаемых
симптомов. Для этого:
1. Напишите схему орнитинового цикла.
2. Укажите, концентрация какого вещества повышается в крови больного.
3. Объясните механизм его токсического действия на нервную систему.
4. Объясните, какую диету можно рекомендовать при данном нарушении.
Задача 6
У больного с характерными признаками токсического отравления
центральной нервной системы (рвота, головокружение, недомогание, потеря
сознания ) выявлено в моче до 3 г в сутки аргининосукцината ( в норме он
отсутствует). Укажите возможную причину этого заболевания. Для этого:
1. Напишите схему орнитинового цикла.
2. На схеме укажите место ферментного блока.
3. Перечислите вещества, содержание которых повышено в крови у данного
больного.
Задача 7
У больного развился острый панкреатит, при этом стенки протока
поджелудочной железы воспалились и отекли, просвет протока уменьшился,
наблюдаются застойные явления. Таким больным необходима срочная
медицинская помощь. Объясните, чем опасно затруднение оттока сока
поджелудочной железы. Для этого:
1. Назовите ферменты, которые синтезируются в поджелудочной железе;
2. Укажите пути их активации, назовите активаторы проферментов;
3. Объясните, к каким последствиям приведет их активация в ткани
поджелудочной железы.
Задача 8
В желудочном соке больного обнаружен высокий уровень лактата.
Укажите, какие заболевания возможны в этом случае. Для ответа:
1. Назовите процесс, продуктом которого является лактат.
2. Перечислите компоненты и рН желудочного сока в норме;
17
3. Перечислите функции соляной кислоты желудочного сока;
4. Предположите, какие компоненты желудочного сока нужно определить
дополнительно, чтобы уточнить диагноз.
Задача 9
У ребенка с характерными признаками отравления центральной нервной
системой (повторяющаяся рвота, потеря сознания) в крови обнаружена высокая
концентрация цитруллина. Каковы причины данных симптомов?
1. Ответ проиллюстрируйте схемой нарушенного процесса, указав место
ферментного блока.
2. Объясните механизмы развития перечисленных симптомов.
3. Почему состояние больного улучшается при назначении малобелковой
диеты?
Задача 10
При биохимическом исследовании крови и мочи больного обнаружили,
что содержание мочевины в моче составляет 15 г в сутки (в норме 30 г в сутки),
в крови больного мочевины 2,0 ммоль/л (в норме 3,3-6,6 ммоль/л). Объясните
причину
указанной
патологии.
Ответ
проиллюстрируйте
схемой
метаболического пути, который нарушен в данном случае.
Задача 11
После введения голодающим крысам глутамата концентрация глюкозы в
крови животных увеличилась. Как можно объяснить это? Ответ поясните. Для
этого:
1. Напишите схему использования безазотистых остатков аминокислот при
снижении уровня глюкозы в крови.
2. Проследите схематично судьбу азотистого остатка глутаминовой кислоты.
Задача 12
У новорожденного ребенка наблюдается потемнение мочи при контакте с
воздухом. Вспомнив энзимопатии обмена аминокислот, объясните,
накоплением какого продукта обусловлен этот симптом. Обмен какой
аминокислоты нарушен при данном заболевании? Назовите это заболевание,
напишите схему соответствующего процесса.
Задача 13
У пациента отсутствуют механизмы защиты от ультрафиолетовых лучей,
он быстро получает солнечные ожоги, загар - не появляется. Укажите причины
появления данных признаков (симптомов). Для этого:
1. Назовите синтез какого вещества нарушен в организме этих людей?
2. Напишите схему его образования.
3. Назовите фермент, дефект которого вызывает перечисленные симптомы.
Задача 14
При дефиците витамина В6 у грудных детей, находившихся на
искусственном вскармливании, описаны поражения нервной системы.
Объясните биохимические механизмы развития патологии, вспомнив роль
этого витамина в обмене нейромедиаторов и аминокислот. Для этого:
18
1. Перечислите основные предшественники медиаторов и сами медиаторы,
метаболизм которых связан с витамином В6,
2. Приведите примеры реакций образования некоторых биогенных аминов,
3. Укажите, как происходит их инактивация, написав соответствующие
реакции.
Задача 15
Витамин В6 часто назначают при состояниях, связанных с
недостаточностью катехоламинов. Объясните, на чем основано действие
пиридоксина. Для этого:
1. Напишите схему синтеза катехоламинов,
2. Укажите на схеме реакцию, для которой необходим витамин В6.
Задача 16
Пациенту с болезнью Паркинсона назначили препарат ипранизид
(ингибитор моноаминоксидазы). Укажите возможные причины заболевания и
механизм действия этого лекарственного препарата. Напишите реакции,
связанные
с
образованием
биологически
активного
соединения,
нейтрализуемого моноаминооксидазой.
Задача 17
У пациента с жалобами на боли в печени определяли активность
аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ) в крови.
Активность какого фермента увеличится в большей степени при нарушении
функции печени и почему?
Задача 18
Больного беспокоят боли в области желудка после приема пищи,
отрыжка с неприятным запахом тухлых яиц.
1. Чем вызваны такие нарушения?
2. Какие процессы могут быть причиной появления такого запаха?
3. Какие обследования требуются провести больному?
4. Что следует рекомендовать больному для процесса нормализации
пищеварения?
Задача 19
Объясните, почему у больного с тяжелой формой вирусного гепатита
(поражение до 80% клеток паренхимы печени) концентрация мочевины в
сыворотке крови составила 1,4 ммоль/л, в моче - 16 г/сут. Для ответа:
1. Назовите, в составе какого соединения выводится из организма 90% азота,
укажите место его синтеза;
2. Напишите схему процесса, конечным продуктом которого является это
соединение;
3. Назовите вещества, концентрация которых может увеличиться в крови таких
больных;
4. Объясните, нужно ли ограничивать потребление белков пищи при этом
заболевании.
19
Задача 20
Больной в возрасте 22 лет с аргининосукцинатурией вводили кетоаналоги
лейцина и изолейцина на фоне малобелковой диеты в течение 2 недель, что
вызвало снижение концентрации аммиака в плазме с 90 до 40 мкг/дл, а
выведение аргининосукцината снизилось с 2 до 0,8 г в сутки. Объясните
механизм лечебного действия кетоаналогов, написав соответствующие реакции
и схемы.
Задача 21
Объясните, каковы причины повторяющейся рвоты, судорожных
припадков с потерей сознания у 4-месячного ребенка, если в его крови
обнаружена высокая концентрация цитруллина. Для этого:
1. Напишите схему нарушенного процесса, на схеме покажите место
ферментного блока;
2. Напишите реакцию, которая блокирована при данной патологии;
3. Объясните механизмы развития перечисленных симптомов; укажите, как
изменится суточное выделение мочевины при этой патологии;
4. Предположите, как повлияет на состояние больного малобелковая диета.
Задача 22
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) 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:
1. Напишите схему соответствующего процесса, используя в качестве
субстрата аланин;
2. Назовите, к какой группе относятся все перечисленные аминокислоты.
Задача 23
Вычислите, сколько моль аспарагиновой кислоты может образоваться из
6 моль глюкозы. Для ответа:
1. Напишите схему распада глюкозы до пирувата;
2. Напишите реакцию образования кетоаналога аспартата из пирувата, укажите
фермент, кофермент;
3. Напишите реакцию трансаминирования между глутаматом и этим
кетоаналогом, укажите фермент и кофермент.
Задача 24
При тяжелых вирусных гепатитах у больных может развиться печеночная
кома, обусловленная, в частности, токсическим действием аммиака на клетки
мозга. Какова причина столь значительного накопления аммиака в крови? Для
обоснования ответа вспомните, что происходит с аммиаком в печени здорового
человека? Напишите схему этого процесса.
20
Задача 25
Для лечения депрессий легкой и средней тяжести, сопровождающихся
тревожными состояниями, для улучшения настроения и повышения
психической и физической активности используют препараты Деприм,
Негрустин, содержащие сухой экстракт зверобоя продырявленного (Hypericum
perforatum). Установлено, что основные действующие вещества препаратов биофлавоноиды - повышают количество серотонина в клетках мозга,
ингибируя МАО. Объясните механизм терапевтического действия
лекарственных препаратов. Для этого:
1. Укажите место синтеза и функции серотонина в организме;
2. Напишите схему синтеза и инактивации серотонина, назовите ферменты и
коферменты;
3. Назовите вещества, содержание которых может повышаться в нервной
системе при приеме ингибитора МАО; назовите аминокислоты - их
предшественники.
Задача 26
У ребенка 1,5 месяца содержание фенилаланина в крови составляет 34
мг/дл (норма 1,4-1,9 мг/дл), содержание фенилпирувата в моче - 150 мг/сут
(норма 8-10 мг/сут). Предположите, какой патологии соответствуют результаты
анализа крови и мочи. Для ответа:
1. Назовите причину данного заболевания;
2. Напишите реакцию, которая блокирована при данном заболевании;
3. Напишите схему альтернативного пути метаболизма субстрата.
Задача 27
Пожилой пациент страдает болезнью, ранее известной как
«дрожательный паралич». Основными ее симптомами являются ригидность
мышц, скованность движения, непроизвольное дрожание рук и головы.
Предположите, каким заболеванием страдает данный пациент. Для ответа:
1. Назовите причину заболевания;
2. Напишите реакции, скорость которых снижена в этом случае;
3. Перечислите подходы к лечению этой патологии в медицинской практике.
Задача 28
У новорожденного ребенка в роддоме обнаружили на мокрых пеленках
темные пятна. При обследовании в моче обнаружено большое количество
гомогентизиновой кислоты. Объясните возможную причину наблюдаемого
нарушения. Для ответа:
1. Назовите соединения, накапливающиеся в моче больного, укажите, при
каком заболевании наблюдается такой симптом;
2. Напишите схему метаболического пути, в котором это соединение является
промежуточным метаболитом; укажите ферменты и кофакторы;
3. Назовите фермент, отсутствие которого является причиной заболевания.
Задача 29
У пациента установлено отсутствие соляной кислоты в желудочном соке.
Как это отразится на пищеварении? Для обоснования ответа назовите:
21
1. Роль соляной кислоты для переваривания белков;
2. Происхождение соляной кислоты в желудочном соке.
Задача 30
Известно, что при цинге в моче больных могут появляться парагидроксифенилпируват и гомогентизиновая кислота. Почему в моче больных
цингой появляются указанные метаболиты? Напишите схему реакций обмена
фенилаланина, укажите реакции, которые нуждаются в витамине С.
Задача 31
Объясните, почему при гиперхлоргидрии (повышение общей соляной
кислоты в желудочном соке) наблюдается защелачивание мочи?
Задача 32
Возможно ли для компенсации дефицита соляной кислоты в желудочном
соке использовать другие кислоты, например, уксусную, лимонную, масляную
и т. д.? Обоснуйте свой ответ.
Задача 33
Во время обследования и лечения больных с тяжелым приступом
подагры врачи используют так называемую беспуриновую диету. Какие из
перечисленных ниже продуктов могут быть использованы в данной диете, а
какие должны быть исключены:
1. мясо
6. рыба
2. яблочный сок 7. молоко
3. кофе
8. овощи
4. фрукты
9. кисель
5. чай
10. кисломолочные продукты (кефир, сметана, творог)
Задача 34
При различных видах ишемической болезни сердца (стенокардия, острая
левожелудочковая недостаточность), при проведении диагностических и
хирургических манипуляций, связанных с необходимостью в контролируемой
артериальной гипотонии, применяют нитроглицерин. На чём основан его
лечебный эффект?
Модуль 5. ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ. МАТРИЧНЫЕ БИОСИНТЕЗЫ
Задача 1
Пациент жалуется на повторяющиеся приступы острого воспаления
суставов (чаще всего мелких). Под кожей у больного выявлены образования в
виде подагрических узлов и образование камней в мочевыводящей системе.
1. Укажите возможную причину вызываемых симптомов, название болезни.
2. Какие биохимические показатели нужно определить для уточнения дигноза?
3. Назовите причины данного заболевания и пути его коррекции.
Задача 2
В печени крысы есть фермент, в полипептидную цепь которого входит
192 аминокислотных остатка. Этот фермент кодируется геном, включающим
1440 пар оснований. Объясните взаимосвязь между числом пар оснований в
соответствующем гене и числом аминокислот в белке-ферменте.
22
Задача 3
В составе РНК-содержащих вирусов ДНК нет, в них присутствует лишь
РНК, которая выполняет роль вирусной хромосомы. Это значит, что в таких
вирусах гены находятся в РНК, а не в ДНК. Опровергает ли это центральную
догму молекулярной генетики? Обоснуйте свой ответ.
Задача 4
ДНК-полимеразы могут выявлять и исправлять ошибки, тогда как РНКполимеразы такой способностью, по-видимому, не обладают. Поскольку
ошибка даже в одном основании как при репликации, так и транскрипции
может привести к ошибке в синтезе белка, можете ли Вы дать биологическое
объяснение этому поразительному различию?
Задача 5
В клетке эукариотов имеется несколько десятков тРНК и несколько
десятков тысяч мРНК. Чем объяснить такое различие в количестве разных
типов нуклеиновых кислот? Для ответа на этот вопрос поясните, как это
различие связано с функциями молекул в клетках.
Задача 6
В эксперименте была проведена модификация гистонов путем
ферментативного присоединения фосфатных групп. При фосфорилировании
гистонов наблюдали увеличение скорости ДНК-зависимого синтеза РНК.
Объясните причины данного повышения скорости процесса.
Задача 7
В парафолликулярных клетках щитовидной железы в ходе транскрипции
гена кальцитонина и последующих ковалентных модификаций образуется
мРНК, участвующая в синтезе гормона кальцитонина. В головном мозге из
того же первичного транскрипта после посттранскрипционных модификаций
формируется мРНК, участвующая в синтезе кальцитонинподобного белка,
ответственного за вкусовое восприятие. Каким образом из одного и того же
первичного транскрипта возможно образование разных “зрелых” мРНК? Для
ответа на этот вопрос поясните, каким модификациям подвергается
синтезированная нуклеиновая кислота, чтобы служить матрицей для
последующего синтеза белка?
Задача 8
В химиотерапии опухолей широко используется антибиотик дауномицин,
который внедряется между основаниями ДНК, и аналог фолиевой кислоты –
метотрексат. Активность каких синтетических процессов снижается при
использовании этих препаратов?
Задача 9
Сколько богатых энергией фосфатных связей затрачивается на синтез
белка из 200 остатков, если исходить из готовых аминокислот?
Задача 10
Действие стероидного гормона кортизола на печень приводит к
увеличению синтеза ключевых ферментов, участвующих в синтезе глюкозы.
Какой матричный процесс индуцирует кортизол? Для ответа на вопрос
23
составьте схему происходящих процессов от поступления гормона в клетку до
синтеза белков-ферментов глюконеогенеза (включить все этапы синтеза белка).
Каким модификациям подвергается вновь синтезированная рибонуклеиновая
кислота, чтобы служить матрицей для последующего синтеза белка?
Задача 11
В больницу обратилась молодая женщина с жалобами на состояние
общего дискомфорта, мышечную слабость, насморк, плохо поддающийся
лечению. При анализе крови были обнаружены ВИЧ-антитела и поставлен
диагноз СПИД. Для лечения больной была рекомендована химиотерапия с
использованием
азотимидина
(AZT),
а
также
искусственные
дидезоксинуклеозиды – ddI (дидезоксиинозин) и ddC (дидезоксицитозин)
следующей структуры (рис. 1):
Азотимидин
Дидезоксинуклеозид
Рис. 1. Препараты, применяемые для лечения СПИДа.
Почему эти соединения оказывают положительный терапевтический
эффект при СПИДе? Каков механизм их ингибирующего влияния на
репликацию вируса СПИДа?
Задача 12.
Болезнь Гюнтера (эритропоэтическая порфирия) - наследственное
заболевание, обусловленное мутацией в гене фермента биосинтеза гема уропорфириноген
III
синтазы,
катализирующей
превращение
гидроксиметилбилана в уропорфириноген III. Симптомами данного
заболевания являются повышение содержания в эритроцитах (до 25 раз)
уропорфириногена III, сопровождающееся снижением в них гемоглобина,
фоточувствительность, появлением в моче порфирина (красный цвет мочи),
отложением его в дентине и эмали (зубы окрашиваются в красный цвет),
значительная деформация сухожилий, ведущая в некоторых случаях к
скручиванию пальцев. Причиной данного заболевания является рецессивная
мутация гена, расположенного в аутосомной (неполовой) хромосоме 10q25.2q26.3. В ходе генетического обследования семьи на носительство данной
мутации гена методом полимеразной цепной реакции (ПЦР), при проведении
электрофореза, получили результаты, представленные на рис. 2.
24
Рис. 2. Результат ПЦР обследуемой семьи.
Какие выводы можно сделать на основе результатов анализа? Ребенок
здоров, болен, является носителем рецессивной мутации гена, приводящей к
развитию болезни Гюнтера? При ответе поясните, на чем основан метод ПЦР.
Задача 13
Информационная РНК имеет кодирующий участок 3’УАЦ5’. Какая
аминокислота будет включаться в полипептидную цепь при синтезе белка?
Какое биологически активное соединение может образоваться из этой
аминокислоты при ее декарбоксилировании? Укажите его физиологическую
роль.
Задача 14
Участок ДНК, ответственный за синтез инсулина, с 5’ конца имеет
нуклеотидную
последовательность
АТА-ГАА-ЦАГ.
Какова
последовательность нуклеотидов во вновь синтезируемом комплементраном
участке информационной РНК? Какая аминокислотная последовательность
будет в синтезируемом участке полипептиной цепи?
Модуль 6. ОБМЕН УГЛЕВОДОВ
Задача 1
Какие дисахариды могут образоваться из гликогена при его
переваривании в желудочно-кишечном тракте. Перечислите действующие в
этом случае на него ферменты. Приведите формулы дисахаридов.
Задача 2
У некоторых людей с возрастом развивается непереносимость цельного
молока (при его употреблении – газы, диарея, тошнота, рвота). С
недостаточностью какого фермента желудочно-кишечного тракта это связано?
Почему при употреблении кисломолочных продуктов таких симптомов не
возникает? С чем может быть связана подобная картина у грудных детей?
Каковы принципы лечения?
25
Задача 3
Рис. 3. Изменение активности фосфофруктокиназы от концентрации АТФ.
Фосфофруктокиназа является аллостерическим ферментом. Активность
фосфофруктокиназы с повышением концентрации АТФ сначала возрастает
(рис. 3), а затем наступает перелом - дальнейшее повышение концентрации
АТФ вызывает ингибирование фермента. Напишите уравнение реакции,
катализируемой данным ферментом. Объясните, как может АТФ быть и
субстратом и ингибитором фосфофруктокиназы?
Задача 4
Гликогенфосфорилаза из скелетных мышц характеризуется гораздо более
высокой величиной Vmax , чем тот же фермент из ткани печени. Какую
физиологическую функцию выполняет гликогенфосфорилаза в скелетной
мышце и ткани печени? Почему величина Vmax для мышечного фермента
должна быть больше, чем для фермента из печени?
Задача 5
Возможен ли реальный синтез глюкозы из пирувата в условиях, когда
цикл лимонной кислоты и окислительное фосфорилирование полностью
ингибированы? Аргументируйте свой ответ.
Задача 6
Печеночный экстракт, способный катализировать все обычные
метаболические реакции, инкубируют в отдельных опытах со следующими
предшественниками, меченными 14C: 1) НО-14СОО- – бикарбонат, 2) СН3-CО14
СОО- – пируват. Проследите путь каждого из этих двух предшественников в
глюконеогенезе. В каком положении обнаружится метка во всех
промежуточных продуктах и в конечном продукте, т.е. в глюкозе?
Задача 7
Как влияет повышение концентрации АТФ и АМФ на каталитическую
активность фруктозобисфосфатазы и фосфофруктокиназы? Как сказываются
эти эффекты на величине потоков метаболитов глюконеогенеза и гликолиза?
Почему?
Задача 8
Чтобы определить, может ли то или иное соединение служить
предшественником глюкозы, поступают обычно следующим образом:
животное оставляют голодать, пока у него не истощится запас гликогена, а
потом дают ему исследуемое соединение. Те соединения, под влиянием
которых количество гликогена в печени увеличивается, принято называть
26
глюкогенными, потому что вначале они превращаются в глюкозо-6-фосфат.
Ниже приведены названия некоторых соединений. На основе известных
ферментативных реакций укажите, какие из них являются глюкогенными: а)
сукцинат, б) глицерол, в) ацетил-КоА, г) пируват, д) бутират. Дайте схему
синтеза глюкозы из выбранных Вами соединений.
Задача 9
Рис. 4. Изменение концентрации лактата в крови во время физических нагрузок
На рис. 4 показана концентрация лактата в крови до бега на 400 м и после
него. Чем вызвано быстрое повышение концентрации лактата? Что является
причиной снижения уровня лактата после бега? Подтвердите объяснение
схемой. Почему снижение происходит медленнее, чем подъем? Почему в
состоянии покоя концентрация лактата в крови не равна нулю? Могла бы
работать напряженно мышца, т.е. с большой скоростью образовывать АТФ
путем гликолиза, если бы в ней отсутствовал фермент лактатдегидрогеназа?
Задача 10
Подсчитайте сколько молекул АТФ образуется при превращении
глюкозы до 1,3-дифосфоглицерата в аэробных условиях.
Задача 11
Рассчитайте, сколько молекул АТФ потребуется для синтеза в печени
одной молекулы глюкозы из лактата. Как изменится синтез глюкозы при
снижении отношения АТФ/АДФ? Объясните почему.
Задача 12
При
некоторых
заболеваниях
(например,
злокачественные
новообразования поджелудочной железы) наблюдается повышенный синтез
инсулина. У больных при этом наблюдается усиленное чувство голода,
повышенная утомляемость, слабость. В дальнейшем присоединяется
нарушение мозговой деятельности. Почему развиваются описанные симптомы?
Каков механизм наблюдаемых нарушений мозговой деятельности?
Задача 13
В приёмный покой доставлен человек с улицы с подозрением на
голодный обморок или диабетическую кому.
1. Какие лабораторные исследования надо провести для диагностики?
2. Выберите симптомы, характерные для:
А. голодания
1. Гиперглюкоземия
Б. сахарного диабета
2. Кетонемия
С. обоих случаев
3. Гипоглюкоземия
Д. ни для одного из состояний
4. Глюкозурия
27
5. Полиурия
6. Алкалоз
7. Ацидоз
Задача 14
Больной обследуется на скрытую форму сахарного диабета. У него
провели тест на толерантность к глюкозе и определили в крови
гликозилированный гемоглобин.
1. Что даёт определение гликозилированного гемоглобина?
2. Изобразите «сахарную кривую», характерную для данного случая.
3. Объясните, какие изменения в характере «сахарной кривой» дали
возможность поставить диагноз.
Задача 15
При стрессе выделение адреналина стимулирует распад гликогена в
печени, сердце и скелетных мышцах. Продуктом распада гликогена в печени
является глюкоза, в скелетных же мышцах гликоген расщепляется в ходе
гликогенолиза. Почему конечные продукты расщепления гликогена в этих
тканях оказываются разными?
Задача 16
Объясните, как меняется под влиянием инсулина:
- уровень глюкозы в крови
- активность гликолиза
- активность распада гликогена
- интенсивность синтез гликогена
Объясните механизм действия инсулина для каждого указанного случая.
Какие изменения произойдут в углеводном обмене больного сахарным
диабетом при передозировке инсулина?
Задача 17
У грудного ребёнка отмечена рвота, диарея, помутнение хрусталика
через несколько дней после рождения. В крови и моче повышено содержание
галактозы. Какое заболевание можно диагностировать у такого пациента?
Каковы принципы развития гипергалактоземии? Какую диету необходимо
назначить?
Задача 18
У пациента диагностировали инфаркт миокарда, активность каких
изоформ лактатдегидрогеназы (ЛДГ) повыслась у него в крови? Активность
еще каких ферментов повысится в крови в этом случае? Ответ обоснуйте.
Задача 19
При остановке сердца пациенту ввели раствор адреналина. Как
изменился уровень глюкозы в крови? Объясните механизм данных изменений.
Задача 20
У пациента обнаружена гипергликемия, глюкозурия, ацетонемия,
ацетонурия. Какую патологию можно предположить? Можно ли сразу
назначать гормональную терапию? Ответ обоснуйте.
28
Задача 21
При ишемии миокарда нарушается процесс окислительного
фосфорилирования, это приводит к снижению синтеза АТФ. Изменится ли при
этом активность гликолиза? Ответ обоснуйте.
Задача 22
При обследовании у пациента в крови обнаружено содержание глюкозы
8,0 мМ/л. Каковы могут быть причины гипергликемии? Будет ли наблюдаться
глюкозурия? Какие дополнительные анализы целесообразно провести?
Задача 23
Через 30 минут после приема 100 г сахара содержание глюкозы в крови
возросло в 1,5 раза, а через 30 минут после употребления такого же количества
хлеба уровень глюкозы в крови существенно не изменился. Объясните
установленную разницу.
Задача 24
Оптимум рН фермента 6,8. Субстратом этого фермента является
природный полимер, характерно окрашивающийся йодом. Продукты
взаимодействия фермента и субстрата дают положительную реакцию
Троммера. Назовите фермент его класс, субстрат и продукты реакции.
Задача 25
Объясните, почему у пациентов с сахарным диабетом сохраняется
чувство голода, хотя потребляется большое количество пищи (полифагия), а в
крови повышено содержание глюкозы?
Задача 26
Если в инкубационную смесь, содержащую дышащие митохондрии,
выделенные из ткани экспериментального животного, и какой-либо субстрат
окисления, например малат или сукцинат, добавить смесь глюкозы и
гексокиназы, то скорость потребления кислорода митохондриями резко
возрастет. Объясните почему.
Модуль 7. ОБМЕН ЛИПИДОВ
Задача 1
Симптомы стеатореи, характеризующейся избытком липидов в кале,
могут быть обусловлены двумя причинами: либо недостаточной секрецией
желчных кислот, либо отсутствием секрета поджелудочной железы. Почему
эти причины приводят к появлению липидов в кале? Как на основе анализа
кала можно отличить, какая из этих двух причин лежит в основе заболевания?
Дайте объяснение.
Задача 2
В крови больного после ее хранения в холодильнике в течение 16 - 24
часов появляется сливкообразный слой над прозрачной сывороткой. В крови
значительно увеличено содержание триглицеридов, концентрация холестерина
слегка повышена. Клинических признаков атеросклероза нет. К какому типу
можно отнести данную гиперлипопротеинемию? Каков механизм
обнаруженных нарушений в липидном обмене?
29
Задача 3
Двуокись углерода - обязательный участник биосинтеза жирных кислот.
Объясните, в чем заключается специфическая роль СО2? Будет ли
пальмитиновая кислота, образованная при инкубации растворимой фракции с
14
СО2 и другими компонентами, необходимыми для биосинтеза жирных кислот,
содержать 14С? Докажите.
Задача 4
Животному ввели меченую по углероду глюкозу. Метка обнаружена в
молекуле холестерина. Покажите схематично этапы участия глюкозы в синтезе
холестерина.
Задача 5
В эксперименте использовали препарат, содержащий все ферменты и
кофакторы, необходимые для синтеза жирной кислоты из ацетил-КоА и
малонил-КоА. Поставлены два варианта экспериментов. Сколько атомов
дейтерия (тяжелого изотопа водорода) включится в молекулу пальмитиновой
кислоты, если: 1) в качестве субстратов использовали меченый дейтерием
ацетил-КоА (CD3 CО~ S - KoA) и избыток немеченого малонил-КоА. В каких
положениях будет находиться метка? 2) в качестве субстратов использовать
немеченый ацетил-КоА и меченый дейтерием малонил-КоА (НООС- СD2CО~S-КоА). В каких положениях будeт находиться метка? Напишите
уравнения реакций.
Задача 6
Пальмитиновая кислота, меченая 14С в положении 9, окисляется в
условиях нормальной работы цикла Кребса. В каком положении обнаружится
метка: 1) в ацетил-КоА, 2) в лимонной кислоте, 3) в бутирил-КоА? Докажите
уравнениями реакций.
Задача 7
Родители обеспокоены излишним весом ребенка. Без рекомендаций
врача они резко уменьшили потребление углеводов, не изменив количества
потребляемого жира и увеличили содержание белка в рационе. Через
несколько недель у ребенка ухудшилось самочувствие, появилась рвота. Какие
изменения в обмене возникли у ребенка? Какое биохимическое исследование
необходимо сделать? Какие изменения в рационе питания необходимо было
внести, чтобы избежать ошибок? Почему Вы так думаете?
Задача 8
Одной из причин развития такого эндокринного заболевания как
сахарный диабет является недостаточная выработка инсулина. При недостатке
инсулина нарушается транспорт глюкозы из крови в ткани. Объясните, почему
первичные нарушения в углеводном обмене вызывают изменения в обмене
липидов? Покажите схематично точки приложения действия инсулина в
липидном обмене. Как при этом изменятся биохимические показатели крови?
30
Задача 9
У спортсмена перед ответственным стартом повысилось содержание
глюкозы до 6,5 ммоль/л и уровень свободных жирных кислот до 1,2 ммоль/л
(норма – 0,4 – 0,9 ммоль/л). Какова причина этих изменений?
Задача 10
Экспериментальные животные получали с пищей только глюкозу,
содержащую радиоактивные атомы углерода. Через несколько часов
исследовали жиры, содержащиеся в адипоцитах, и обнаружили радиоактивный
углерод и в составе глицерола и радикалов жирных кислот. Объясните это,
написав соответствующие схемы реакций.
Задача 11
Сердечная мышца использует в качестве "горючего" жирные кислоты, а
скелетная мышца - глюкозу. Объясните это различие в субстратах окисления и
подсчитайте энергетический эффект окисления одной молекулы глюкозы и
одной молекулы стеариновой кислоты.
Задача 12
У человека, длительно не употреблявшего в пищу жиров, но получавшего
достаточное количество углеводов и белков, обнаружены дерматит, плохое
заживление ран, ухудшение зрения, снижена половая функция. При назначении
терапевтической диеты, содержащей рыбий жир, симптомы исчезли.
Объясните возможные причины нарушения обмена.
Задача 13
Яд некоторых змей содержит фосфолипазу А-2. Если к цельной крови
добавить небольшое количество яда, то быстро наступает гемолиз. Напишите
реакцию, которая будет происходить под действием этого фермента компонента яда. Объясните, почему в данном случае произошел гемолиз.
Задача 14
В эксперименте лабораторным животным дали с пищей около 30 г
тристеароглицерина. Будет ли депонированный жир отличаться от пищевого?
Аргументируйте свой ответ.
Задача 15
У мальчика 6 лет наблюдается быстрая утомляемость, неспособность к
выполнению физической работы. При биопсии клеток мышц обнаружили
включение триацилглицерина. При определении их количества концентрация
оказалась в несколько раз выше, чем в норме, а концентрация карнитина в 5 раз
меньше. Почему при данном заболевании резко снижается способность
выполнять длительную физическую нагрузку.
Задача 16
Рассчитайте количество молей глюкозы, которое должно окислиться в
пентозофосфатном пути с целью получения НАДФН2 , необходимого для
биосинтеза 1 моля пальмитиновой кислоты.
31
Задача 17
Сколько молей глюкозы должно окислиться до ацетил-КоА, чтобы из
него синтезировать 1 моль пальмитиновой кислоты? Принимайте в расчет
только количество углерода.
Задача 18
В результате 3х-дневного полного голодания происходит существенное
изменение метаболизма.
1. Как изменится концентрация жирных кислот в крови? Действие,
какого гормона вызывает изменение их концентрации в крови в этих условиях?
2. Нарисуйте схему действия этого гормона на жировую клетку.
3. Какой путь обмена жирных кислот - синтез или распад - будет
преобладать в печени в этих условиях? Напишите реакции этого пути.
Задача 19
У маленького ребенка имеются нарушения функций легких, мозга,
мышц. В биоптате печени и фибробластах кожи отсутствует ацетил-Ко-Акарбоксилаза.
1. Напишите биохимическую реакцию, которая у ребенка протекает с
нарушением.
2. Какой метаболический путь нарушен?
3. Сделайте предположение, почему нарушены функции разнообразных
тканей.
Задача 20
В какой фракции липопротеинов активно протекает ацилирование
холестерина, катализируемое лецитин-холестерол-ацил-трансферазой (ЛХАТ)?
Назовите и напишите формулу соединения, которое является донором жирной
кислоты в этой реакции.
Задача 21
Если с пищей человек получил 1-1,5 г холестерина, то его синтез в
организме снижается за счет снижения активности и уменьшения количества
ферментов, принимающих участие в синтезе холестерина. Объясните причины,
приводящие к снижению синтеза холестерина.
Задача 22
В результате специальной диеты и интенсивных физических упражнений,
регулярно выполняемых в течение 2 месяцев, в крови обследуемой группы
людей концентрация холестерина в ЛПВП увеличилась примерно на 10%, а
концентрация общего холестерина уменьшилась примерно на 20 мг/дл.
Способствуют ли такие изменения уменьшению риска заболевания
атеросклерозом? Аргументируйте свой ответ.
Задача 23
В стационар поступил юноша 24 лет с симптомами ишемической болезни
сердца. В ходе обследования обнаружилось, что у больного липопротеины
содержат малоактивный фермент лецитин-холестерол-ацилтрансферазу
(ЛХАТ).
1. Напишите реакцию, катализируемую ЛХАТ.
32
2. Какие фракции липопротеинов богаты ЛХАТ?
3. Почему недостаток ЛХАТ может привести к развитию атеросклероза?
Задача 24
В печени часть неэтерифицированного холестерина идет на образование
желчных кислот.
1. Какие желчные кислоты образуются в клетках печени?
2. Перечислите функции желчных кислот в организме.
3. К каким нарушениям обмена веществ ведет снижение секреции желчных
кислот в желчь или прекращение поступления желчи в кишечник?
Задача 25.
Действие токсических веществ, например, длительное употребление
алкоголя, может привести к жировому перерождению печени. Для лечения
этого заболевания одним из препаратов является метионин. Объясните
механизмы жирового перерождения печени, используя схему синтеза
триглицеридов и фосфатидов. Какова роль метионина в этих процессах?
Задача 26
Если инкубировать пировиноградную кислоту, содержащую С-14-метку в
положении 2, с тканью печени, то какой из атомов углерода β - окси-βметилглутарил-КоА быстро окажется меченым?
Задача 27
Молекула холестерина легко встраивается в бислой мембран, особенно в
местах дефектов. Механизм защиты клеток от избытка холестерина - реакция
этерификации с образованием эфира холестерина.
1. Как изменится содержание холестерина в бислое при снижении активности
фермента, катализирующего реакцию образования эфиров холестерина?
2. Какие изменения в структуре бислоя наблюдаются при этой патологии?
Задача 28
Объясните, почему β-окисление жирных кислот не происходит, если в
клетке начинается синтез жирных кислот. Почему синтез высших жирных
кислот активируется с увеличением поступления углеводов?
Задача 29
Некоторые лекарственные препараты- кофеин и теофиллин- угнетают
действие фермента фосфодиэстеразы, катализирующего реакцию расщепления
ц-АМФ. Как изменится количество жирных кислот в крови при введении этих
препаратов? Покажите схему действия адреналина на жировую клетку и
укажите место действия этих препаратов.
Задача 30
Известно, что для подавления воспалительного процесса используют
лекарственные препараты, снижающие синтез эйкозаноидов. Синтетитические
аналоги кортизола, такие как дексаметазон и гидрокортизон активируют в
клетках пораженной ткани синтез белков липокортинов. В результате чего
снижается высвобождение арахидоновой кислоты из клеточных мембран и
синтез эйкозаноидов. Какой механизм лежит в основе синтеза эйкозаноидов?
33
Задача 31
Напишите формулу дипальмитоилфосфатидилхолина. Этот фосфолипид
является основным компонентом сурфактанта - вещества, выстилающего
альвеолы легких и предотвращающего слипание альвеол во время выдоха.
Объясните, почему фосфолипиды сурфактанта содержат только насыщенные
жирные кислоты, учитывая, что эти кислоты постояно контактируют с O2.
Задача 32
В эксперименте одна группа людей получала высококолорийную диету,
другая низкоколорийную.
1. В какой группе испытуемых соотношение инсулин/адреналин будет выше и
почему?
2. В какой группе возможно увеличение активности фермента ацетил-КоАкарбоксилазы и почему?
3. Напишите схему синтеза жиров из углеводов и покажите роль ацетил-КоАкарбоксилазы.
Задача 33
При сахарном диабете I типа уменьшается количество депонированных
жиров. Объясните причину этого явления и напишите схему действия инсулина
на жировую ткань.
Задача 34
Есть ли различия в обмене холестерина у вегетарианцев и людей, в
рационе которых много мяса, молока и яиц. Покажите схему синтеза
холестерина и его регуляцию, а также происхождение субстратов для синтеза
холестерина.
Задача 35
Если сразу потребить примерно 300 г углеводов и в течение 2-х часов
отдыхать лежа, какой процесс будет активироваться - синтез или распад
жиров? Аргументируйте свой ответ и напишите схему метаболического пути
обмена жира. Покажите, какой гормон и как будет стимулировать этот путь.
Задача 36
Для профилактики гиперхолестеринемии можно пользоваться диетой с
пониженным количеством углеводов и жиров. Объясните, почему эта диета
может повлияеть на концентрацию холестерина в крови. Напишите схему связи
обмена углеводов и холестерина.
Задача 37
Одним из факторов профилактики гиперхолестеринемии и атеросклероза
является поступление с пищей витаминов С, Е, и А. Объясните роль этих
витаминов в профилактике гиперхолестеринемии, а также нарисуйте схему,
объясняющую роль ЛПНП в транспорте холестерина.
Задача 38
Одним из осложнений сахарного диабета является гиперхолестеринемия.
Дайте объяснение механизмам этого явления и укажите возможные причины
гиперхолестеринемии при сахарном диабете.
34
Задача 39
Творог содержит все незаменимые аминокислоты. Известно, что при
жировом перерождении печени больным рекомендуют употреблять в пищу
много творога. Объясните, почему такая диета может улучшить состояние
больного.
Задача 40
Дайте биохимическое обоснование расхожей фразе «жир прогоркает».
Объясните это явление, используя знания о перекисном окислении липидов.
Модуль 8. БИОХИМИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Задача 1
При душевных переживаниях и затянувшемся плохом настроении
рекомендуется употребление в пищу продуктов, богатых триптофаном
(красная икра, мясо, бананы, шоколад). Обоснована ли такая рекомендация?
Подтвердите ответ уравнениями реакций.
Задача 2
В организме присутствуют три изоформы фермента цитоплазматической
креатинфосфокиназы - ВВ, МВ и ММ. Какую реакцию катализирует
креатинфосфокиназа? В каких органах содержатся разные изоформы
креатинфосфокиназы? Какие патологии позволяет диагностировать повышение
активности в крови этих изоформ? Объясните, почему в клинической практике
крайне редко оценивают активность в крови изоформы ВВ?
Задача 3
Глицин применяется в клинической практике как лекарственный
препарат. С другой стороны, его высокий уровень в моче свидетельствует о
нарушениях в нервной ткани. Докажите целесообразность клинического
значения этой аминокислоты.
Задача 4
Ишемический инсульт встречается в 75% случаев инсультов. Даже при
своевременном введении фибринолитиков (препаратов, разрушающих тромб),
часть нервных клеток погибает. Объясните это явление. Какие изменения
происходят в нервной ткани в данном случае?
Задача 5
При рассеянном склерозе повреждается миелиновая оболочка нервных
волокон. Среди наиболее частых симптомов наблюдается потеря
чувствительности конечностей, трудности при ходьбе, нарушение зрения,
рассеянность. Объясните эти симптомы, для этого:
1. Приведите состав миелина;
2. Перечислите функции миелина.
Задача 6
Нейроны, в синапсах которых медиаторами служат катехоламины
называются адренергическими. Перечислите эти медиаторы, их функции и
приведите схему их синтеза.
35
Задача 7
Некоторые свободные аминокислоты и их производные обнаружены в
нервной ткани в довольно высоких концентрациях. В чем причина этого
феномена? Перечислите эти аминокислоты и охарактеризуйте их
нейромедиаторные функции.
Задача 8
Нервная
ткань
характеризуется
высокой
интенсивностью
энергетического обмена. При этом, в качестве субстрата окисления мозг
использует глюкозу, а не жирные кислоты, как, например, сердечная мышца.
Почему?
Задача 9
Почему в нервной ткани нет значительных запасов АТФ? Перечислите
пути использования энергии АТФ.
Задача 10
Объясните, почему детям раннего и дошкольного возраста
противопоказано голодание? Для этого:
1. Укажите особенности гормонального статуса детей данного возраста;
2. Расскажите об их особенностях углеводного обмена;
3. Поясните, как голодание отразится на активно развивающемся мозге
ребенка?
Задача 11
Широко обсуждается вопрос о пищевой добавке на основе глутаминовой
кислоты – глутамате натрия, точки зрения различны:
1. Достаточно известен синдром "китайских ресторанов" – неврологические
проявления в виде онемения, тошноты, головных болей.
2. Советские ученые в свое время разработали состав поливитамина
"Глутамевит", содержащего глутамат, для адаптации к различным стрессам.
3. При нарушениях орнитинового цикла в качестве терапии применяют
глутамат.
Объясните
такие
разнонаправленные
биологические
эффекты
глутаминовой кислоты с биохимической точки зрения. Вспомните значения
глутамата для обмена аминокислот. Выразите свое мнение по этой проблеме.
Модуль 9. БИОХИМИЯ КРОВИ И ПЕЧЕНИ
Задача 1
В больницу поступил пациент с заболеванием печени. Проведено
исследование содержания мочевины в крови.
1. С какой целью был назначен данный анализ?
2. Какие ферменты можно определить в крови, чтобы убедиться в заболевании
именно печени?
3. Для чего может быть назначено определение общего билирубина и его
фракций?
4. Какие анализы мочи нужно провести для подтверждения диагноза?
36
Задача 2
В женскую консультацию за советом обратилась молодая женщина с
малым сроком беременности. В анамнезе - перенесенная болезнь Боткина
(инфекционный гепатит). Среди рекомендаций врача были такие: остерегаться
принимать в пищу копчености, консервы, уменьшить прием различных
лекарственных препаратов, ограничить применение косметики. Объясните с
биохимических позиций рекомендации врача.
Задача 3
У пациента в крови содержится 12 мкМ/л билирубина, в кале обнаружен
стеркобилин, в моче - следы стеркобилиногена, билирубина нет. 1. Каково
содержание общего билирубина в норме?
2. Каково соотношение прямого и непрямого билирубина в норме?
3. Какие пигменты содержатся в моче в норме?
4. Почему в норме в моче нет билирубина?
Задача 4
У пациента появились боли в области печени, желтушность склер,
кожных покровов. Кал обесцвечен, моча цвета крепкого чая.
1. Какая патология может вызвать данное состояние?
2. Какие анализы следует назначить для обследования данного пациента?
3. Чем объяснить обесцвечивание кала?
4. Какие выводы позволяет сделать изменение цвета мочи?
5. Будет ли изменение соотношения прямого и непрямого билирубина при
данной патологии?
Задача 5
У ребенка желтушность кожи, склер. Билирубин в крови повышен за
счет непрямого билирубина, кал интенсивно окрашен, в моче повышено
содержание стеркобилиногена, билирубина нет.
1. При каких условиях повышается уровень непрямого билирубина в плазме
крови?
2. Изменится ли в плазме крови соотношение прямого и непрямого
билирубина?
3. На что указывает повышение в моче стеркобилиногена?
4. Как можно оценить лабораторные данные у этого ребенка?
Задача 6
Больной жалуется, что в последнее время у него появилась желтушность
кожных покровов и выделяется темная моча.
1. Какова Ваша тактика биохимического обследования больного для
постановки правильного диагноза?
2. Какие виды желтух могут вызвать данное состояние?
3. На какие показатели биохимического анализа надо обращать особое
внимание для дифференцировки патологического состояния?
4. На что указывает присутствие или отсутствие мезобилиногена в моче?
Задача 7
При приеме большой дозы алкоголя у человека возможно развитие
37
гипогликемии. Каковы причины гипогликемии? При ответе укажите:
1. Какое соединение образуется в организме из этанола? Проследите
дальнейший путь превращения этого вещества в организме.
2. Возможен ли синтез из него глюкозы? Объяснения подтвердите схемами.
Задача 8
Спортсмены перед важными соревнованиями тренируются в условиях
разреженного воздуха в горах. Зная строение и свойства гемоглобина,
объясните положительное влияние таких тренировок.
Задача 9
Пациентка принимала снотворное амитал (барбитурат). Через некоторое
время она обнаружила, что эффект препарата быстрее исчезает и менее
выражен, однако, при увеличении дозировки проявляется снова. Кроме того
стероидные препараты, которые она принимала, в прежних концентрациях
также становились малоэффективны. Почему изменилось время и степень
воздействия препаратов? Зная механизм биотрансформации барбитуратов и
стероидов, объясните причину таких изменений.
Задача 10
При попадании в кровь препаратов, содержащих нитриты, лидокаин и
производные бензола, может развиться метгемоглобинемия. Какие изменения
произошли в стуктуре гемоглобина? Почему аскорбиновая кислота улучшает
состояние пациента?
Задача 11
Молодая женщина была доставлена в госпиталь в бессознательном
состоянии. Установлено, что она приняла суицидальную дозу парацетамола.
Биохимический анализ крови показал: АСТ – 5500м/л, щелочная фосфатаза –
125 м/л, билирубин - 70 мкм/л, креатинин – 350 мкм/л, глюкоза – 2.6 мм/л, рН
крови 7.1. Как вы оцениваете полученные данные? Объясните основные
механизмы биотрансформации лекарственных препаратов.
Задача 12
Какие
органоспецифичные
ферменты
печени
целесообразно
исследовать для оценки состояния этого органа?
Модуль 10. БИОХИМИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ И МЫШЕЧНОЙ
ТКАНЕЙ
Задача 1
Волокно коллагена диаметром в 1 мм выдерживает груз до 10 кг.
Используя схему синтеза и посттрансляционных превращений коллагена,
объясните механизм образования таких прочных волокон.
Задача 2
При каких патологических состояниях в межклеточном веществе
соединительной
ткани
увеличивается
количество
кислых
гликозаминогликанов? С генетическим дефектом каких ферментов связано
формирование этой группы наследственных заболеваний?
38
Задача 3
Какие изменения метаболизма соединительной ткани при старении
приводят к снижению эластичности кожи и формированию морщин? Для этого
перечислите: как меняются содержание воды, соотношение основное
вещество/волокна, физико-химические свойства коллагена, снижение
содержания каких компонентов происходит, какие волокна в дерме становятся
преобладающими при старении.
Задача 4
Больной жалуется на хроническую боль в суставах. В моче в
значительных количествах обнаружены пролин и оксипролин. Нарушение
метаболизма какого вещества наблюдается у этого пациента?
Задача 5
Почему при гиповитаминозе С наблюдается кровоточивость мелких
сосудов?
Задача 6
У ребенка в возрасте 13 месяцев наблюдаются: задержка и нарушение
физического развития, в том числе отставание в росте, деформация скелета
(короткая шея, деформация грудной клетки), грубые черты лица; пупочная и
паховая грыжа. При биохимических исследованиях выявлены значительное
повышение экскреции с мочой гликозаминогликанов, недостаточность
ферментов обмена гликозаминогликанов в культуре клеток фибробластов
кожи. Какая наследственная патология метаболизма соединительной ткани
наблюдается у этого пациента?
Задача 7
В какой последовательности будут использоваться разные источники
энергии в скелетной мускулатуре при беге, начиная с первых секунд
мышечного сокращения и до завершения дистанции 5 км?
Задача 8
В моче 30-летнего мужчины выявлен уровень суточной экскреции
креатинина, равный 39 мМоль/24часа. Учитывая, что референтные значения
содержания креатинина в моче: женщины: 6,2 – 15 ммоль/24 ч; мужчины: 8,8 –
22,0 ммоль/24 ч, выскажите предположения о причинах такого состояния.
Задача 9
Больной жалуется на прогрессирующую мышечную слабость,
уменьшение мышечной массы. Какие анализы должен назначить врач при
биохимическом обследовании больного?
Задача 10
В моче ребёнка и взрослого мужчины обнаружен креатинин и креатин.
Является ли это отклонением от нормы?
Задача 11
В крови больного выявлена высокая активность креатинфосфокиназы
(МВ-изоформ), миоглобина и тропонина Т. Каков предположительный
диагноз? Ответ обоснуйте.
39
Задача 12
У тренированных людей в скелетных мышцах увеличивается количество
митохондрий и миоглобина. Каким образом у тренированных людей изменится
продукция лактата мышцами по сравнению с нетренированными при сходной
физической нагрузке? Отвечая на вопрос:
1. Напишите схему метаболического пути, конечным продуктом которого
является лактат;
2. Объясните, почему активность этого метаболического пути будет отличаться
у тренированных людей и не тренированных.
Задача 12
В крови пациента было обнаружено высокое содержание
лактатдегидрогеназы (изоформы ЛДГ1, ЛДГ2) и тропонина Т.
Какой
предположительный диагноз может быть поставлен этому пациенту?
Задача 14
В каких условиях концентрация жирных кислот в крови увеличивается и
может использоваться скелетной мускулатурой в качестве источника энергии?
Напишите схему, описывающую использование жирных кислот в качестве
источника энергии.
Задача 15
При длительной физической работе в крови повышается концентрация
лактата. Объясните, как лактат может использоваться в мышечной ткани,
напишите схему соответствующего метаболического пути.
Задача 16
В моче молодого мужчины обнаружен креатин (выявлена креатинурия).
Симптомом каких заболеваний может быть креатинурия?
Модуль 11. БИОХИМИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ТКАНЕЙ
Задача 1
У 9-месячного ребенка выявлен рахит. Расстройств пищеварения не
отмечается. Ребенок много находится на солнце, получал витамин D3, но
проявления рахита не уменьшилось. Почему для лечения рахита у данного
ребенка врач назначил кальцитриол? Для обоснования ответа:
1. Перечислите причины возникновения рахита у детей
2. Назовите причину рахита у данного ребенка
3. Какой гормон образуется из витамина D3?
Задача 2
При наличии загрязнения окружающей среды стронцием (Sr40) у людей
наблюдаются частые переломы и недоразвитие конечностей. Объясните
влияние радиоактивного стронция на прочность костной ткани. Для этого:
1. представьте формулу основного апатита костной ткани здорового человека;
2. опишите изменения, происходящие в структуре апатитов костной ткани
жителей данной местности;
3. объясните, как изменение состава апатитов костной ткани влияет на ее
прочность.
40
Задача 3
Почему у женщин в период менопаузы наблюдается повышенная
хрупкость костей?
Задача 4
У женщины с хроническим заболеванием почек развился остеопороз.
Недостаток какого вещества является основной причиной этого осложнения?
Задача 5
В сыворотке крови ребенка выявлено понижение содержания фосфата
кальция. При осмотре выявлено позднее закрытие родничка, асимметрия
головы, позднее прорезывание зубов. Какой предположительный диагноз
может быть поставлен этому пациенту? Какие еще специфические симптомы
могут подтвердить диагноз? Каков механизм возникновения этих симптомов?
Что нужно делать для профилактики этого заболевания?
Задача 6
У больного с хроническим гепатитом и нефритом наблюдается
рахитоподобное
заболевание,
сопровождающееся
интенсивной
деминерализацией костей, несмотря на меры профилактики. Объясните
механизм данного осложнения у больных, для чего укажите роль витамина D и
его активной формы в организме. Почему нарушение функций печени и почек
приводят к нарушению их образования?
Задача 7
Известно, что даже однократное введение глюкокортикоидов снижает
уровень маркера костного синтеза – остеокальцина, а длительное их
применение приводит к развитию остеопороза с вымыванием неорганического
компонента костной ткани и нарушением структуры органического матрикса
кости. Какова химическая природа глюкокортикоидов? В чем состоит
механизм влияния данных гормонов на метаболизм костной ткани.
Задача 8
Остеобласты синтезируют белок остеокальцин, содержащий 49
аминокислотных остатков. Глутаминовая кислота в составе остеокальцина
подвергается посттрансляционному карбоксилированию. Напишите данную
реакцию карбоксилирования. Укажите роль остеокальцина в минерализации
костной ткани.
41
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Биохимия. Под ред. Е.С. Северина , М., ГЭОТАР –Медиа, 2008 г. – 784 с.
2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: Медицина., 2004 г. –
704 с.
Дополнительная:
1. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэл В. Биохимия человека (в двух
томах). М., 2004.
2. «Биохимия: краткий курс с упражнениями и задачами», под ред. Северина
Е.С., 2001 г.
3. Интернет-ресурсы: MedLine, PubMed.
4. Базы данных: Электронная база данных «Консультант студента».
Электронная библиотека медицинского вуза.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Биохимия. Под ред. Е.С. Северина , М., ГЭОТАР –Медиа, 2008 г. – 784 с.
2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: Медицина., 2004 г. –
704 с.
3. Биохимия с упражнениями и задачами: Учебник / под ред. Чл.-корр. РАН,
проф. Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – 384 с.
4. Вавилова Т.П. Биохимия тканей и жидкостей полости рта: учебное пособие.
2-е изд., испр. И доп. – М: ГЭОТАР-Медиа, 2011. – 208 с.
5. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего
профессионального образования по направлению подготовки (специальности)
060101 Лечебное дело: приказ М-ва образования и науки Рос. Федерации №
1118 от 18 ноября 2010 г. – 49 с.
42