Ингибирование фермента расщепляющего медиатор. Необратимое ингибирование

Ингибирование ферментов

Лекарства чаще подавляют активность ферментов

Ковалентная (химическая) модификация

Активация протеинкиназы А при помощи цАМФ

Ковалентная модификация заключается в обратимом присоединении или отщеплении определенной группы, благодаря чему изменяется активность фермента. Чаще всего такой группой является фосфорная кислота, реже метильные и ацетильные группы. Фосфорилирование фермента происходит по остаткам серина и тирозина. Присоединение фосфорной кислоты к белку осуществляют ферменты протеинкиназы , отщепление – протеинфосфатазы .

Изменение активности фермента
при фосфорилировании-дефосфорилировании

Ферменты могут быть активны как в фосфорилированном, так и в дефосфорилированном состоянии . Например, ферменты гликогенфосфорилаза и гликогенсинтаза при потребности организма в глюкозе фосфорилируются, при этом фосфорилаза гликогена становится активной и начинает расщепление гликогена, а гликогенсинтаза неактивна . При необходимости синтеза гликогена оба фермента дефосфорилируются, синтаза при этом становится активной, фосфорилаза – неактивной.

Зависимость активности ферментов обмена
гликогена от наличия в структуре фосфорной кислоты

В медицине активно разрабатываются и используются соединения, изменяющие активность ферментов с целью регуляции скорости метаболических реакций и уменьшения синтеза определенных веществ в организме.

Подавление активности ферментов обычно называют ингибированием , однако это не всегда корректно. Ингибитором называется вещество, вызывающее специфичное снижение активности фермента. Таким образом, неорганические кислоты и тяжелые металлы ингибиторами не являются, а являютсяинактиваторами , так как снижают активность любых ферментов, т.е. действуют неспецифично .

Можно выделить два основных направления ингибирования

· по прочности связывания фермента с ингибитором ингибирование бывает обратимым и необратимым .

· по отношению ингибитора к активному центру фермента ингибирование делят на конкурентное инеконкурентное .

При необратимом ингибировании происходит связывание или разрушение функциональных групп фермента, необходимых для проявления его активности.

Например, вещество диизопропилфторфосфат прочно и необратимо связывается с гидроксигруппой серина в активном центре фермента ацетилхолинэстеразы , гидролизующей ацетилхолин в нервных синапсах. Ингибирование этого фермента предотвращает распад ацетилхолина в синаптической щели, в результате чего медиатор продолжает оказывать воздействие на свои рецепторы, что бесконтрольно усиливает холинергическую регуляцию. Аналогичным образом действуют боевые фосфоорганические вещества (зарин, зоман) и инсектициды (карбофос, дихлофос).

При необратимом ингибировании происходит связывание или разрушение функциональных групп фермента, необходимых для проявления его активности.

Например, вещество диизопропилфторфосфат прочно и необратимо связывается с гидроксигруппой серина в активном центре фермента ацетилхолинэстеразы , гидролизующей ацетилхолин в нервных синапсах. Ингибирование этого фермента предотвращает распад ацетилхолина в синаптической щели, в результате чего медиатор продолжает оказывать воздействие на свои рецепторы, что бесконтрольно усиливает холинергическую регуляцию. Аналогичным образом действуют боевые фосфоорганические вещества (зарин, зоман) и инсектициды (карбофос, дихлофос).

Механизм необратимого ингибирования ацетилхолинэстеразы

Еще один пример связан с ингибированием ацетилсалициловой кислотой (аспирином) ключевого фермента синтеза простагландинов –циклооксигеназы . Эта кислота входит в состав противовоспалительных средств и используется при воспалительных заболеваниях и лихорадочных состояниях. Присоединение ацетильной группы к аминогруппе в активном центре фермента вызывает инактивацию последнего и прекращение синтеза простагландинов.

Механизм необратимого ингибирования циклооксигеназы

Обратимое ингибирование

При обратимом ингибировании происходит непрочное связывание ингибитора с функциональными группами фермента, вследствие чего активность фермента постепенно восстанавливается.

Примером обратимого ингибитора может служить прозерин , связывающийся с ферментом ацетилхолинэстеразой в ее активном центре. Группа ингибиторов холинэстеразы (прозерин, дистигмин, галантамин) используется при миастении, после энцефалита, менингита, травм ЦНС.

Конкурентное ингибирование

При таком виде ингибирования ингибитор по своей структуре похож на субстрат фермента. Поэтому он соперничает с субстратом за активный центр, что приводит к уменьшению связывания субстрата с ферментом и нарушению катализа. В этом состоит особенность конкурентного ингибирования – возможность усилить или ослабить ингибирование через изменение концентрации субстрата.

Например:

1. Конкурентное взаимодействие этанола и метанола за активный центр алкогольдегидрогеназы .

2. Ингибирование сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой , структура которой схожа со структурой субстрата этого фермента – янтарной кислоты (сукцината).

В медицине активно разрабатываются и используются соединения, изменяющие активность ферментов с целью регуляции скорости метаболических реакций и уменьшения синтеза определенных веществ в организме.

Подавление активности ферментов обычно называют ингибированием , однако это не всегда корректно. Ингибитором называется вещество, вызывающее специфичное снижение активности фермента. Таким образом, неорганические кислоты и тяжелые металлы ингибиторами не являются, а являются инактиваторами , так как снижают активность многих ферментов, т.е. действуют неспецифично .

В научной деятельности для более точного описания процессов ингибирования пользуются кинетикой Михаэлиса-Ментен и ее терминами - максимальная скорость (Vmax) и константа Михаэлиса (Km).

Ингибирование ферментов

Можно выделить два основных направления ингибирования

• по прочности связывания фермента с ингибитором ингибирование бывает обратимым и необратимым .
• по отношению ингибитора к активному центру фермента ингибирование делят на конкурентное и неконкурентное .

Необратимое ингибирование

При необратимом ингибировании происходит связывание или разрушение функциональных групп фермента, необходимых для проявления его активности.

Например, вещество диизопропилфторфосфат прочно и необратимо связывается с гидроксигруппой серина в активном центре фермента ацетилхолинэстеразы , гидролизующей ацетилхолин в нервных синапсах. Ингибирование этого фермента предотвращает распад ацетилхолина в синаптической щели, в результате чего медиатор продолжает оказывать воздействие на свои рецепторы, что бесконтрольно усиливает холинергическую регуляцию.

Аналогично диизопропилфторфосфат ингибирует химотрипсин и другие протеазы, имеющие в активном центре серин (сериновые протеазы).

Диизопропилфторфосфат относится к нервно-паралитическим ядам, аналогичным образом действуют боевые фосфоорганические вещества (зарин, зоман). Сюда же относится вещество "малатион", включенный в инсектициды (карбофос, дихлофос) и превращающийся в организме насекомых в ингибитор ацетилхолинэстеразы, а в организме животных и человека разрушающийся до безвредных продуктов.

Механизм необратимого ингибирования ацетилхолинэстеразы

Еще один пример связан с ингибированием ацетилсалициловой кислотой (аспирином) ключевого фермента синтеза простагландинов – циклооксигеназы . Эта кислота входит в состав противовоспалительных средств и используется при воспалительных заболеваниях и лихорадочных состояниях. Присоединение ацетильной группы к гидроксильной группе серина в активном центре фермента вызывает инактивацию последнего и прекращение синтеза простагландинов.

Механизм необратимого ингибирования циклооксигеназы

Третьим показательным примером необратимого ингибирования является влияние антибиотика пенициллина на фермент транспептидазу , сшивающую цепи пептидогликана как последний шаг в синтезе клеточной стенки бактерий.

Обратимое ингибирование

При обратимом ингибировании происходит непрочное связывание ингибитора с функциональными группами фермента, вследствие чего активность фермента постепенно восстанавливается.

Примером обратимого ингибитора может служить прозерин , связывающийся с ферментом ацетилхолинэстеразой в ее активном центре. Группа ингибиторов холинэстеразы (прозерин, дистигмин, галантамин) используется при миастении, после энцефалита, менингита, травм ЦНС.

Конкурентное ингибирование

При таком виде ингибирования ингибитор по своей структуре похож на субстрат фермента. Поэтому он соперничает с субстратом за активный центр (за контактный участок), что приводит к уменьшению связывания субстрата с ферментом и нарушению катализа. В этом состоит особенность конкурентного ингибирования – возможность усилить или ослабить ингибирование через изменение концентрации субстрата. При данном ингибировании максимальная скорость реакции остается вполне достижимой при создании высоких концентраций субстрата.

Например:

1. Ингибирование фермента цикла трикарбоновых кислот сукцинат-дегидрогеназы малоновой кислотой , структура которой схожа со структурой субстрата этого фермента – янтарной кислоты (сукцината).

Конкурентное ингибирование сукцинатдегидрогеназы

2. Также к конкурентным ингибиторам относят антиметаболиты или псевдосубстраты , например, антибактериальные средства сульфаниламиды , схожие по структуре с пара-аминобензойной кислотой, компонентом фолиевой кислоты . При лечении сульфаниламидами в бактериальной клетке возникает конкуренция между сульфаниламидом и пара-аминобензойной кислотой при синтезе дигидрофолиевой кислоты, что и вызывает лечебный эффект.

3. В качестве других примеров лекарственных конкурентных ингибиторов можно привести

• ингибитор синтеза холестерина ловастатин , обратимо ингибирующий ГМГ-S-КоА-редуктазу ,
• противоопухолевый препарат метотрексат , необратимо подавляющий дигидрофолатредуктазу ,
• непрямой антикоагулянт дикумарол , конкурент витамина К ,
• антигипертензивный препарат метил-ДОФА , подавляющий активность ДОФА-декарбоксилазы ,
• средство для лечения подагры аллопуринол , ингибирующий ксантиноксидазу .

Примером конкуренции, но не ингибирования (!) , является взаимодействие этанола и метанола за активный центр алкогольдегидрогеназы . В данном случае ингибирование, как таковое, отсутствует, но с активным центром фермента связывается тот спирт, концентрация которого больше. Данный эффект используют у пациентов с отравлением метанолом для которого этиловый спирт является антидотом.

Неконкурентное ингибирование

Данный вид ингибирования связан с присоединением ингибитора не в активном центре, а в другом месте молекулы. Но при этом меняется структура активного центра и связь с субстратом становится невозможной. Это может быть аллостерическое ингибирование, когда активность фермента снижается естественными модуляторами, или связывание с ферментом каких-либо веществ вне активного и аллостерического центра. Например:

• синильная кислота (цианиды) связывается с гемовым железом ферментов дыхательной цепи и блокирует клеточное дыхание,
• связывание ионов тяжелых металлов (Cu 2+ , Hg 2+ , Ag +) с SH-группами белков.

Также примером может служить фруктозо-1,6-дифосфат, который ингибируя аденилосукцинатсинтетазу (синтез пуриновых нуклеотидов), синхронизирует в мышце функционирование пуриннуклеотидного цикла и гликолиза, поставлющего энергию для мышечного сокращения.

Особенностью неконкурентного ингибитора является его способность связываться с ферментом независимо от субстрата, т.е. изменение концентрации субстрата никак не влияет на образование комплекса фермент-ингибитор.

Бесконкурентное ингибирование

В этом случае ингибитор связывается в активном центре с фермент-субстратным комплексом. Повышение концентрации субстрата, увеличивая количество фермент-субстратного комплекса, усиливает и связывание ингибитора с ним. Таким образом, бесконкурентное ингибирование более сложно, чем другие типы ингибирования.

В качестве примера бесконкурентного ингибирования обычно называют связывание пенициллина и фермента транспептидазы , обеспечивающей сшивку цепей пептидогликана при синтезе клеточной стенки бактерий.

Пенициллин встраивается в активный центр фермента и его лактамное кольцо мимикрирует под переходное состояние фермента - фермент-субстрат. Хотя ситуация похожа на конкурентное ингибирование, из-за одновременного снижения Vmax и Km этот случай относят к бесконкурентному.

На примере пенициллина также рассматривается т.н. суицидное ингибирование . При нем субстрат первоначально связывается с ферментом обратимо, а затем образует устойчивое ковалентное соединение с активным центром, что приводит к ингибированию активности фермента.

Смешанное ингибирование

При таком ингибировании ингибитор способен присоединяться везде – не только в активном центре, но и в других частях молекулы. Но после этого фермент еще способен частично сохранять свою активность. Примером является влияние мертиолата (ртутьорганическое вещество) на сахаразу грибов микромицетов для подавления их роста.

Неспецифические ингибиторы . Ингибиторы к вирусам гриппа в нормальных сыворотках крови человека и животных обнаружил в 1942 г. Херст.

Клетки организма вырабатывают особые вирусотропные вещества - ингибиторы, способные взаимодействовать с вирусами и подавлять их активность. Так, сывороточные ингибиторы обладают широким диапазоном действия: одни подавляют гемагглютинирующие свойства вирусов, другие - их инфекционную активность. Сывороточные ингибиторы разделяют на: термолабильные (Chu-ингибиторы, β-ингибиторы), которые инактивируются при температуре 60-62 °С. Они способны нейтрализовать инфекционную и гемагглютинирующую активность вирусов гриппа, кори, болезни Ньюкасла и др.; термостабильные (Френсиса, α- и γ-ингибиторы). Они блокируют гемагглютинирующую активность вируса.

Различные вирусы (даже одного вида) различаются по чувствительности к ингибиторам. Есть штаммы ингибиторочувствительные и ингибиторорезистентные.

Установлены глубокие отличия биохимической природы ингибиторов и их количественное содержание в сыворотках крови животных различных видов.

Между ингибиторами и антителами имеется разница во взаимодействии их с вирусом. Так, в отличие от антител комплекс ингибитор - вирус не фиксирует комплемент; вирус соединяется с антителами при одновременном присутствии антител и ингибиторов; вирус с антителами образует более прочную связь.

Помимо сывороточных ингибиторов описаны ингибиторы в тканях, секретах и экскретах животных, в том числе птиц, а также в клеточных культурах.

Система интерферонов (ИФН) . В 1957г. английские вирусологи А. Айзекс и Ж. Линдеман обнаружили, что клетки, зараженные вирусом, вырабатывают особое вещество, угнетающее размножение как гомологичных, так и гетерологичных вирусов, которое они назвали интерфероном. Установлено, что существует не один интерферон, а целая система их, в которой выделены три основных типа.

Номенклатура интерферонов разработана специальной комиссией ВОЗ в 1980 г.

Внутри каждого типа существуют подтипы, так, у α-интерферона их около 20. По природе интерфероны - гликопротеиды. Они закодированы в генетическом аппарате клетки. У человека гены интерферона локализованы на 2, 5, 9 и 11-й хромосомах.

Система интерферона не имеет центрального органа, так как способностью вырабатывать интерферон обладают все клетки организма позвоночных животных, хотя наиболее активно его вырабатывают клетки белой крови (лейкоциты, Т-лимфоциты, NK, макрофаги и др.).

Интерферон спонтанно не продуцируется клетками. Для его образования нужен индуктор (вирусы, бактериальные токсины, синтетические вещества, двунитчатые вирусные РНК).

Индукция интерферона происходит вследствие дерепрессии его гена (оперон для α-интерферона имеет 12 структурных генов). Происходят транскрипция иРНК для интерферона и ее трансляция на рибосомах клетки.

Промежуток времени между взаимодействием индуктора и клетки и появлением интерферона (lag-период) обычно длится 4-8 ч. Интерферон не взаимодействует непосредственно с вирусом, не препятствует адсорбции вируса на клетке и его проникновению в нее.

Антивирусное действие интерферона не связано с синтезом какого-то нового белка, а проявляется в повышении активности ряда ключевых ферментов клеточного обмена веществ (протеинкиназы и синтетазы). В результате блокируются стадии инициации, трансляции и происходит разрушение вирусных иРНК - это и обусловливает универсальный механизм действия интерферона при инфекциях, вызываемых разными вирусами. Наиболее характерные свойства интерферона: видотканевая специфичность. Он активен в гомологичных системах и резко снижает активность в гетерогенных организмах (поэтому для лечения человека используют интерфероны человеческого происхождения);

универсальность против широкого круга вирусов, т. е. не обладает специфичностью в отношении вирусов, хотя разные вирусы обладают неодинаковой чувствительностью к интерферону;

высокая эффективность. Небольшие дозы его обладают противовирусной активностью.

Изучение свойств интерферонов показало, что они обладают и антибактериальными свойствами (особенно к грамположительным бактериям), противоопухолевым действием и иммуномодулирующим свойством. Интерфероны стимулируют активность природных клеток-киллеров и цитотоксических Т-лимфоцитов, повышают чувствительность к ним клеток-мишеней, стимулируют фагоцитоз, антителообразование, фиксацию комплемента и т. д.

Биологическая активность у разных интерферонов может быть выражена в разной степени, например, α- и β-интерфероны обладают более высокой противовирусной активностью, чем γ-интерфероны, которые имеют во много раз большую иммуномодулирующую активность.

Одним из факторов, определяющих резистентность организма, является способность его тканей вырабатывать интерферон. У разных животных она неодинакова и определяется врожденными особенностями организма, возрастом (интерферон новорожденных проявляет меньшее антивирусное действие по сравнению с интерфероном взрослых животных). Кроме того, на выработку интерферона тканями организма влияют и внешние условия, например, погода, температура воздуха (зимой и осенью организм производит интерферонов меньше, чем в теплое время года), ионизирующее облучение животных ведет к снижению продукции эндогенного интерферона.

В практике известно два пути использования интерферона: применение готового экзогенного гомологичного интерферона для профилактики и лечения ряда вирусных инфекций (при гриппе, гепатите В, герпесе и злокачественных новообразованиях). Препарат эффективнее на ранних стадиях заболевания; индукция в организме эндогенного интерферона. Проявление его хорошо известно при введении птице вакцинных штаммов вируса болезни Ньюкасла, а также лапинизированного штамма L3 и ЛT вируса чумы крупного рогатого скота.

В настоящее время интерфероны получают генно-инженерным методом.

Киллерные клетки . В 1976 г. в лимфоидной ткани были обнаружены природные киллеры - клетки NK (от англ. Natural killer - природный убийца), их еще обозначают как естественные киллеры (ЕК-клетки). Они происходят из клеток-предшественников костного мозга. Содержание ЕК-клеток в крови составляет 5-20 % от общего числа лимфоцитов, в печени - 42 %, в селезенке - 36, в лимфоузлах - 3, в легких - 5, в тонкой кишке - 3 и в костном мозге - 2%. В отличие от Т-цитотоксических лимфоцитов киллерная активность ЕК-клеток не зависит от представления им чужеродных антигенов молекулами главного комплекса гистосовместимости класса I.

Распознавание и уничтожение ЕК-клетками клеток-мишеней не требует предварительной сенсибилизации (иммунизации) и не сопровождается образованием клеток памяти. Однако ЕК-клетки играют важную роль в защите организма против опухолевого роста, метастазов опухолей и вирусных инфекций - в элиминации мутированных и вирусинфицированных клеток, отторжении трансплантанта. По существу, естественные киллеры участвуют в первой защитной реакции организма до включения других, специфических, иммунных механизмов. ЕК-клетки вызывают лизис клеток-мишеней, независимых от антител и комплемента, и в то же время не обладают способностью к фагоцитозу. Цитотоксическим фактором ЕК-клеток является особый белок, который по своим физико-химическим и иммунологическим свойствам сходен с белком перфорином, который обусловливает образование пор в мембране клеток-мишеней. В ЕК-клетках содержатся также гранзимы, обусловливающие индукцию апоптоза (программированная гибель клетки) при проникновении в клетки-мишени.

После лизиса клеток-мишеней ЕК-клетки остаются жизнеспособными, освобождаются от мишеней и могут вступать во взаимодействие с новой клеткой-мишенью (рециклированные ЕК-клетки). ЕК-клетки убивают клетки-мишени быстро (1-2 ч) без подготовки в виде иммунного ответа, это отличает их от Т-лимфоцитов.

Помимо ЕК-клеток естественной цитотоксичностью, не вызванной предшествующей иммунизацией, обладают антителозависимые К-клетки (антителозависимая клеточноопосредованная цитотоксичность - АЗКЦ).

Благодаря хорошо скоординированному взаимодействию систем макрофагов, интерферонов, комплемента, главного комплекса гистосовместимости, Т-лимфоцитов и природных киллеров еще до приобретения специфического иммунитета обеспечивается своевременное распознавание и уничтожение всех генетически чужеродных веществ (микроорганизмов и мутантных клеток). В результате сохраняется структурная и функциональная целостность организма.

Вместе с тем эти системы служат основой для формирования приобретенного (специфического) иммунитета, и на их уровне видовой и приобретенный иммунитет смыкаются, образуя единую и наиболее эффективную систему самозащиты организма.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Билет 9.
1. Ингибиторы ферментов: обратимые и необратимые. Лекарственные препараты как ингибиторы ферментов К ингибиторам следует относить вещества, вызывающие снижение активности фермента.
Ингибиторы способны взаимодействовать с ферментами с разной степенью прочности. На основании этого различают обратимое и необратимое ингибирование. По механизму действия ингибиторы подразделяют на конкурентные и неконкурентные.
Обратимое ингибирование.Обратимые ингибиторы связываются с ферментом слабыми нековалентными связями и при определённых условиях легко отделяются от фермента. Обратимые ингибиторы бывают конкурентными и неконкурентными.
Конкурентное ингибирование. К конкурентному ингибированию относят обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся с активным центром фермента и препятствующим образованию фермент-субстратного комплекса. Такой тип ингибирования наблюдают, когда ингибитор - структурный аналог субстрата, в результате возникает конкуренция молекул субстрата и ингибитора за место в активном центре фермента(ингибирование сукцинатдегидрогеназной реакции малоновой кислотой).Лекарственные препараты как конкурентные ингибиторы Многие лекарственные препараты оказывают своё терапевтическое действие по механизму конкурентного ингибирования.(препараты - прозерин, эндрофоний и др.)
Неконкурентное ингибирование Неконкурентным называют такое ингибирование ферментативной реакции, при котором ингибитор взаимодействует с ферментом в участке, отличном от активного центра. Неконкурентные ингибиторы не являются структурными аналогами субстрата. Неконкурентный ингибитор может связываться либо с ферментом, либо с фермент-субстратным комплексом, образуя неактивный комплекс. Присоединение неконкурентного ингибитора вызывает изменение конформации молекулы фермента таким образом, что нарушается взаимодействие субстрата с активным центром фермента, что приводит к снижению скорости ферментативной реакции.
Необратимое ингибирование.Необратимое ингибирование наблюдают в случае образования ковалентных стабильных связей между молекулой ингибитора и фермента. Чаще всего модификации подвергается активный центр фермента, В результате фермент не может выполнять каталитическую функцию. К необратимым ингибиторам относят ионы тяжёлых металлов, например ртути (Hg2+), серебра (Ag+) и мышьяка (As3+), которые в малых концентрациях блокируют сульфгидрильные группы активного центра. Субстрат при этом не может подвергаться химическому превращению.Необратимые ингибиторы ферментов каклекарственные препараты Пример лекарственного препарата, действие которого основано на необратимом ингибировании ферментов, - широко используемый препарат аспирин. Противовоспалительный нестероидный препарат аспирин обеспечивает фармакологическое действие за счёт ингибирования фермента циклооксигеназы, катализирующего реакцию образования простагландинов из арахидоновой кислоты. В результате химической реакции ацетильный остаток аспирина присоединяется к свободной концевой NH2-группе одной из субъединиц циклооксигеназы.Это вызывает снижение образования продуктов реакции простагландинов (см. раздел 8), которые обладают широким спектром биологических функций, в том числе являются медиаторами воспаления.

2.Глюконеогенез, ключевые ферменты, значение для организма. Регуляция гликолиза и гликонеогенеза в печени. Цикл Кори. Глюкозо-аланиновый цикл.
Глюконеогенез – синт глюкозы из неуглеводных продуктов(молочная к-та,ПВК, так называемые гликогенные аминокислоты, глицерол. Иными словами, предшественниками глюкозы в глюконеогенезе может быть пируват или любое соединение, превращающееся в процессе катаболизма в пируват или один из промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот.У позвоночных наиболее интенсивно глюконеогенез протекает в клетках печени и почек (в корковом веществе).
Как известно, в гликолизе существуют три необратимые реакции: пируваткиназная (десятая), фосфофруктокиназная (третья) и гексокиназная (первая). В этих реакциях происходит высвобождение энергии для синтеза АТФ. Поэтому в обратном процессе возникают энергетические барьеры, которые клетка обходит с помощью дополнительных реакций.

Обход десятой реакции гликолиза.На этом этапе глюконеогенеза работают два ключевых фермента – в митохондриях пируваткарбоксилаза и в цитозоле фосфоенолпируват-карбоксикиназа. Обход третьей реакции гликолиза.Второе препятствие на пути синтеза глюкозы – фосфофруктокиназная реакция – преодолевается с помощью фермента фруктозо-1,6-дифосфатазы. Этот фермент есть в почках, печени, поперечно-полосатых мышцах. Таким образом, эти ткани способны синтезировать фруктозо-6-фосфат и глюкозо-6-фосфат. Обход первой реакции гликолиза.Последняя реакция катализируется глюкозо-6-фосфатазой. Она имеется только в печени и почках, следовательно, только эти ткани могут продуцировать свободную глюкозу.

Глюкозо-лактатный цикл(Кори) –объед реакции глюконеогенеза и реакции анаэробного гликолиза.
Целью глюкозо-аланинового цикла– уборка лишнего азота из мышцы.При мышечной работе и в покое в миоците распадаются белки и образуемые аминокислоты трансаминируются с α-кетоглутаратом. Полученный глутамат взаимодействует с пируватом. Образующийся аланин является транспортной формой азота и пирувата из мышцы в печень. В гепатоците идет обратная реакция трансаминирования, аминогруппа передается на синтез мочевины, пируват используется для синтеза глюкозы.Кроме мышечной работы, глюкозо-аланиновый цикл активируется во время голодания, когда мышечные белки распадаются и многие аминокислоты используются в качестве источника энергии, а их азот необходимо доставить в печень.

Регуляция гликолиза и глюконеогенеза в печениСуществуют три основных участка, на которых происходит регуляция этих процессов:первая реакция гликолиза,третья реакция гликолиза и обратимая ей,десятая реакция гликолиза и обратимые ей.
Регуляция глюконеогенеза.Гормональная активация глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы. Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования.
Также имеется метаболическая регуляция, при которой аллостерически активируется пируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатаза при участии АТФ.
Регуляция гликолиза. Гликолиз стимулируется инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы.
В печени активность глюкокиназы регулируется гормонами: активацию вызывает инсулин и андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены.
Для метаболической регуляции чувствительной является фосфофруктокиназа. Она активируется АМФ и собственным субстратом, ингибируется – АТФ, лимонной кислотой, жирными кислотами. Пируваткиназа активируется фруктозо-1,6-дифосфатом. Гексокиназа непеченочных клеток ингибируется продуктом собственной реакции – глюкозо-6-фосфатом.

3. гемолитическая желтуха.Концентрация общего билирубина 75% непрямой белируб.дефект мембраны эритроцитов= повышение хрупкости и снижение эластичности мембраны=Ускоренное их разрушение в сосудистом русле и селезенке = усиление образования свободного гемоглобина= усиленное образование билирубина, превышающее способность печени к его выведению = накопление в кровяном русле, тканях= желтушность кожных покровов и слизистых оболочек.

Билет 10
1.Различия ферментного состава органов и тканей. Энзимодиагностика и энзимотерапия. Кофакторы ферментов – ионы металлов Органоспецифичность.Ферментный состав различ клеток неодинаков. Ферменты, выполняющие функцию жизнеобеспечения клетки, находятся во всех клетках организма. В процессе дифференцировки клеток происходит изменение ферментного состава клеток. Если говорить об узко специализированных клетках, то ферментов, выполняющих функции в этих клетках, находится больше, чем в других клетках. Например, в клетках сердечной мышцы имеется повышенное количество ферментов креатинкиназы и аспартатаминотрансферазы, в клетках печени - аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы, в остеобластах - щелочной фосфатазы и т.д. Компартментализация. Клетка - сложнофункциональная система, регулирующая своё жизнеобеспечение.. Так, в ядре находятся ферменты, связанные с синтезом молекул ДНК и РНК, в цитоплазме - ферменты гликолиза, в лизосомах - гидролитические ферменты и тд.Энзимодиагностика заключается в постановке диагноза заболевания (или синдрома) на основе определения активности ферментов в биологических жидкостях человека. Принципы энзимодиагностики основаны на следующих позициях:
при повреждении клеток в крови или других биологических жидкостях (например, в моче) увеличивается концентрация внутриклеточных ферментов повреждённых клеток;
количество высвобождаемого фермента достаточно для его обнаружения;
активность ферментов в биологических жидкостях, обнаруживаемых при повреждении клеток, стабильна в течение достаточно длительного времени И отличается от нормальных значений;
ряд ферментов имеет преимущественную или абсолютную локализацию в определённых органах (органоспецифичность);
существуют различия во внутриклеточной локализации ряда ферментов.
При многих заболеваниях происходит повреждение клеток, и их содержимое, в том числе и ферменты, высвобождаются в кровь. К причинам, вызывающим высвобождение внутриклеточного содержимого в кровь, относят нарушение проницаемости мембраны клеток (при воспалительных процессах) или нарушение целостности клеток (при некрозе). Однако повышение концентрации ферментов не всегда связано с повреждением тканей. При избыточной клеточной пролиферации, например при онкопролиферативных процессах, при повышенной скорости синтеза некоторых ферментов в клетках или при нарушенном клиренсе наблюдают повышение концентрации в крови определённых ферментов.Энзимотерапия.Заместительная энзимотерапия эффективна при ЖКТ заболеваниях, связанных с недостаточностью секреции пищеварительных соков. В качестве дополнительных терапевтических средств ферменты используют при ряде заболеваний. Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин) применяют при местном воздействии для обработки гнойных ран с целью расщепления белков погибших клеток, для удаления сгустков крови или вязких секретов при воспалительных заболеваниях дыхательных путей. Ферментные препараты рибонуклеазу и дезоксирибонуклеазу используют в качестве противовирусных препаратов при лечении аденовирусных конъюнктивитов, герпетических кератитов.
Кофакторы. Ионы металла выполняют функцию стабилизаторов молекулы субстрата, активного центра фермента и конформации белковой молекулы фермента, а именно третичной и четвертичной структур. Для некоторых ферментов субстратом служит комплекс превращаемого вещества с ионом металла. Например, для большинства киназ в качестве одного из субстратов выступает не молекула АТФ, а комплекс Mg2+-ATФ.
В некоторых случаях ионы металла служат "мостиком" между ферментом и субстратом. Они выполняют функцию стабилизаторов активного центра, облегчая присоединение к нему субстрата и протекание химической реакции. В ряде случаев ион металла может способствовать присоединению кофермента. Перечисленные выше функции выполняют такие металлы, как Mg2+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Мо2+.Ионы металлов обеспечивают сохранение вторичной, третичной, четвертичной структуры молекулы фермента. Такие ферменты в отсутствие ионов металлов способны к химическому катализу, однако они нестабильны. Их активность снижается и даже полностью исчезает при небольших изменениях рН, температуры и других незначительных изменениях внешнего окружения.
2.Метаболизм фруктозы и галактозы. Наследственные нарушения их обмена.
Метаболизм фруктозы начин с реакции фосфорилирования, катализир фруктокиназой с обр фруктозо-1-фосфата. Фермент обнаруж в печени, а также в почках и кишечнике. Этот фермент обладает абсолют специф, поэтому, в отличие от глюкокиназы, инсулин не влияет на его активность. Фруктозо-1-фосфат далее расщепл фруктозо-1-фосфатальдолазой (альдолаза В) на глицеральдегид и дигидроксиацетон-3-фосфат. Последний является промежуточным продуктом. Глицеральдегид может вкл в гликолиз после его фосфорилирования с участием АТФ. Две молекулы триозофосфатов либо распадаются по гликолитическому пути, либо конденсируются с образованием фруктозо-1,6-бисфосфата и далее участвуют в глюконеогенезе. Фруктоза в печени вкл главным образом во второй путь. Часть дигидроксиацетон-3-фосфата может восстанавливаться до глицерол-3-фосфата и участвовать в синтезе триацилглицеролов. Следует отметить, что вкл фруктозы в метаболизм через фруктозо-1-фосфат минует стадию, катализируемую фосфофруктокиназой, которая является пунктом метаболитического контроля скорости катаболизма глюкозы. Этим обстоятельством можно объяснить, почему увеличение количества фруктозы ускоряет в печени процессы, ведущие к синтезу жирных кислот, а также их этерификацию с образованием триацилглицеролов.Недостаточность фруктокиназы. Фруктоза накапливается в крови и выделяется с мочой, где её можно обнаружить лабораторными методами. Очень важно не перепутать эту безвредную аномалию с сахарным диабетом.Наследственная непереносимость фруктозы, возникающая при генетически обусловленном дефекте фруктозо-1-фосфатальдолазы, не проявляется, пока ребёнок питается грудным молоком, т.е. пока пища не содержит фруктозы. Симптомы возникают, когда в рацион добавляют фрукты, соки, сахарозу. Рвота, боли в животе, диарея, гипогликемия и даже кома и судороги возникают через 30 мин после приёма пищи, содержащей фруктозу. У маленьких детей и подростков, продолжающих принимать фруктозу, развиваются хронические нарушения функций печени и почек.
Метаболизм галактозы.Чтобы превратить галактозу в глюкозу, необходимо изм оптическую конфигурацию Н- и ОН-групп С4 атома в галактозе, т.е. провести реакцию эпимеризации. Эта реакция в клетке возможна только с УДФ-производным галактозы. Однако вкл галактозы в описанную реакцию эпимеризации предшествует её фосфорилирование с образованием галактозо-1-фосфата. Далее галактозо-1-фосфат замещает остаток глюкозы в УДФ-глюкозе с образованием УДФ-галактозы, т.е. прямая реакция фосфорилированной галактозы с УТФ не происходит. Реакцию2 можно рассматривать как перенос уридильного остатка с УДФ-глюкозы на галактозу, поэтому фермент назван галактозо-1 -фосфатуридилтрансферазой (ГАЛТ). атем галактоза в составе нуклеотида включается в реакцию эпимеризации, в которой участвует эпимераза - NAD-зависимый фермент, катализирующий окисление и восстановление галактозы по С4 углеродному атому. Глюкозо-1-фосфат, образованный в реакции 2, может включаться в разные метаболические пути: 1) синтез гликогена после реакции с УДФ и образования УДФ-глюкозы; 2) превращение в печени в свободную глюкозу и поддержание её концентрации в крови; 3) катаболизм, сопряжённый с синтезом АТФ, и т.д.

3. Механическая желтуха,вызвана закупоркой желчного хода камнем желчного пузыря. Билирубин в кишечник не попадает, продукт его катаболизма уробелин в моче и кале нет, кал обеспечен. Происходит утечка билирубина в кровь, поэтому у больного повышенное содержание конъюгированного билирубина. Растворенный билирубин выводится с мочой придавая ей насыщенный цвет. Общ билирубин 8,5-20,5 мкмоль/л.

Билет 11
1. Коферментные функции водорастворимых витаминов (на примере трансаминаз и дегидрогеназ, витаминов В6, РР, В2 и др.).
Водораствор витамины являются энзимовитаминами, то есть выполняют коферментные функции в составе ферментов. Проявления и механизмы гиповитаминозов по различным энзимовитаминам взаимосвязаны и перекрываются, хотя для большинства из них описаны и специфические авитаминозы.
Витамин В2, рибофлавин. входит в состав двух коферментов ФМН и ФАД, являющихся компонентами таких ферментов как сукцинатдегидрогеназа, дегидрогеназы жирных кислот, оксидаз аминокислот, МАО, цитохромредуктазы.Витамин В5, РР входит в состав коферментов НАД и НАДФ,которые являются коферментами более ста дегидрогеназ, участвующих в тканевом дыхании, окислении молочной, яблочной, кетоглутаровой, изолимонной кислот, фосфоглицеринового альдегида, жирных кислот и т.п.Витамин В6, пиридоксин Этот витамин в виде коферментов ПАЛФ (пиридоксальфосфата) и ПАМФ(пиридоксаминфосфата) входит в состав ферментов переаминирования, дезаминирования и декарбоксилирования аминокислот. В реакциях с участием пиридоксина, осуществляется всасывание и транспорт аминокислот, балансируется аминокислотный состав организма.Витамин Н, биотин служит коферментом карбоксилаз, таких как пируваткарбоксилаза, ацетил-КоА-карбоксилаза, пропионил-КоА-карбоксилаза. Биотин связывает молекулу углекислого газа и включает его в органическое вещество. Как кофермент витамин Н участвует т в синтезе жирных кислот, стеринов, пуриновых оснований, мочевины, превращении пиовиноградной кислоты в щавелевоуксусную кислоту.Витамин В3, пантотеновая кислота входит в состав кофермента ацетилирования (КоА), который активирует ацетат и ацильные группы, необходимые для синтеза жирных кислот, стеролов, ацетилхолина. Пантотеновая кислота участвует в биосинтезе жирных кислот
2.Классификация липидов. Нейтральные жиры, их биологическая роль. Эссенциальные жирные кислоты, витамин F.
Липиды - большая группа веществ биологического происхождения, хорошо растворимых в органических растворителях, таких, как метанол, ацетон, хлороформ и бензол. В то же время эти вещества нерастворимы или мало растворимы в воде. Слабая растворимость связана с недостаточным содержанием в молекулах липидов атомов с поляризующейся электронной оболочкой, таких, как О, N, S или P .Классификация липидов сложна, так как в класс липидов входят вещества весьма разнообразные по своему строению. Их объединяет только одно свойство – гидрофобность.По отношению к гидролизу в щелочной среде все липиды подразделяют на две большие группы: омыляемые и неомыляемые.

Триацилглицеролы (ТАГ, триглицериды, триацилглицерины, нейтральные жиры) являются наиболее распространенными липидами в организме человека. В среднем их доля составляет 16-23% от массы тела взрослого.
Функции триацилглицеролов резервно-знергетическая – у среднего человека запасов подкожного жира хватает на поддержание жизнедеятельности в течение 40 дней полного голодания,теплосберегающая – за счет толщины подкожного жира,в составе подкожной и брыжеечной жировой ткани механическая защита тела и внутренних органов.
В состав ТАГ входит трехатомный спирт глицерол и три жирные кислоты. Жирные кислоты могут быть насыщенные (пальмитиновая, стеариновая) и мононенасыщенные (пальмитолеиновая, олеиновая). По строению можно выделить простые и сложные ТАГ. В простых ТАГ все жирные кислоты одинаковые, например трипальмитат, тристеарат. В сложных ТАГ жирные кислоты отличаются, например, дипальмитоилстеарат, пальмитоилолеилстеарат.

Суточная потребность в нейтральных жирах принята на уровне 80-100 г, растительных масел должно быть не менее 30% от общего количества жира. Однако в связи с изменением образа жизни в развитых странах (переедание, гиподинамия) в последние годы появилась тенденция к пересмотру рекомендуемых величин в сторону снижения до 30-40 г/сут.
Эссенциальные ЖК (витамин F).Под этим названием - витамин F - объединяют ненасыщенные жирные кислоты, в первую очередь линолевую, линоленовую и арахидоновую, которые не синтезируются в организме и поэтому являются незаменимыми. Ненасыщенные жирные кислоты, как и остальные жирные кислоты, всасываются в тонком кишечнике и кровью транспортируются к органам. В тканях организма они используются для образования липидов, входящих в биологические мембраны и участвующих в регуляции обмена веществ. Ненасыщенные жирные кислоты необходимы для нормального роста и регенерации кожного эпителия, а также для выработки простагландинов - гормонов, имеющих важнейшее значение для нашего организма. Витамин F способствует снижению уровня холестерина в крови, предупрежрает его отложение в кровеносных сосудах.
Недостаточность витамина F у человека встречается редко. Гиповитаминоз F вызывает фолликулярный гиперкератоз, то есть избыточное ороговение кожного эпителия вокруг волосяных фолликулов. У подопытных животных при значительном недостатке витамина F наблюдались случаи бесплодия. Основной источник ненасыщенных жирных кислот - растительные масла, в первую очередь подсолнечное, соевое, арахисовое, а также миндаль, авокадо, рыбий жир.

3. 1. Это классич случай подагры. В данном случае присутствовали все признаки воспаления, и лабораторно была подтверждена гиперурикемия. Почечная колика могла быть обусловлена почечным уратным камнем. Подагра чаще встречается у мужчин, чем у женщин, страдающих ожирением, более распространена при гипертриглицеридемии, гипертензии, переедании и злоупотреблении алкоголем.
2. У человека мочевая кислота явл конечным продуктом обмена пуриновых нуклеотидов и выводится из организма с мочой. Полиморфизм ферментов, участвующих в синтезе пуриновых нуклеотидов (фосфорибозилпирофосфатсинтетаза - ФРПФ-синтетаза), сопровожд обр белков с низкой ферментативной активностью или нечувствительных к действию аллостерических эффекторов. При этом наруш регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов по механизму отрицательной обратной связи. Избыточно синтезир нуклеотиды подвергаются катаболизму, и обр мочевой кислоты повышается. Тот же результат получается при снижении активности путей реутилизации пуринов (фермент гипоксантин-гуанин-фосфорибозиптрансфераза). Аденин, гуанин и гипоксантин не используются повторно, а превращаются в мочевую кислоту, возникает гиперурикемия. Следствием гиперурикемии (состояния организма, при котором содержание мочевой кислоты в сыворотке крови превышает уровень растворимости) является кристаллизация уратов в мягких тканях и связках. Кристаллы урата натрия, формирующиеся в суставах, захватываются нейтрофилами, но повреждают мембраны их лизосом, вызывая разрушение клеток. Обр свободных супероксидных радикалов и высвобождение лизосомальных ферментов в полость сустава вызывают острую воспалительную реакцию. Выброс интерлейкина-1 из моноцитов и тканевых макрофагов обеспечивает дополнительный воспалительный стимул. Отложение уратов в ткани почек приводит к развитию почечной недостаточности - частому осложнению подагры. Ураты могут откладываться и в почечных лоханках, образуя почечные камни (примерно у половины больных подагрой).
3. Требуется назначить больному аллопуринол. Аллопуринол - это структур аналог гипоксантина. Ксантиноксидаза окисляет аллопуринол в оксипуринол (аналог ксантина), но этот продукт реакции остается прочно связан с активным центром фермента: таким образом, фермент оказывается инактивированным (суицидный катализ): При этом конечным продуктом катаболизма пуринов становится гипоксантин, растворимость которого в моче и в других жидкостях организма примерно в 10 раз больше, чем растворимость мочевой кислоты, и поэтому гипоксантин легче выводится из организма.

Билет№12
1.Обмен веществ: питание, метаболизм и выделение продуктов метаболизма. Состав пищи человека. Органические и минеральные компоненты. Основные и минорные компоненты.
Основные пищевые вещества: углеводы, жиры, белки; суточная потребность, переваривание; частичная взаимозаменяемость при питании. Незаменимые компоненты основных пищевых веществ. Незаменимые аминокислоты; пищевая ценность разных белков. Незаменимые жирные кислоты.
Обмен веществ: питание, метаболизм и выделение продуктов метаболизма. Состав пищи человека.
Белки: общая суточная потребность 80-100гр из них половина должна быть животного происхождения. Любые пищевые белки сравниваются по составу аминокислот с эталоном (в качестве эталона – белок куриного яйца, наиболее отвечающий физиологическим потребностям организма). Углеводы: биологическую ценность имеют полисахариды (крахмал гликоген), дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза). Основная функция углеводов – энергетическая, но они выполняют структурные и др. функции. Суточная потребность 400-500 гр. из них 400 приходится на крахмал. Жиры: суточная потребность 80-100 гр. из них 20-25 гр. растительные. С жирами пищи поступают не заменимые для организма жирорастворимые витамины и витаминоподобные соединения. Вода относится к незаменимым компонентам пищи, хотя небольшие количества воды образуются из белков, жиров и углеводов при обмене их с тканями. Суточная потребность 1750-2200 гр.
Пищевые вещества могут быть заменимыми и не заменимыми. К не заменимым относятся все минеральные соединения, витамины, некоторые аминокислоты (Валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, аргенин, лизин, фенилаланин, триптофан, гистидин) и полиненасыщенные жирные кислоты.

Обмен веществ складывается из 3 этапов: поступление веществ в организм, межуточный обмен (тканевое превращение веществ), образование и выведение конечных продуктов. Пища человека содержит множество химических соединений, как органических, так и минеральных, они делятся на основные пищевые вещества (белки, жиры, углеводы) и минорные (витамины и минеральные соединения). Основные пищевые вещества – полимеры в ЖКТ гидрализуются при участии ферментов до мономеров, которые проникают через клеточные мембраны кишечного эпителия. Полимеры практически не всасываются. С кровью мономеры транспортируются во все органы и ткани и используются клетками. Пищевые вещества могут быть заменимыми и не заменимыми. К не заменимым относятся все минеральные соединения, витамины, некоторые аминокислоты (Валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, аргенин, лизин, фенилаланин, триптофан, гистидин) и полиненасыщенные жирные кислоты (ленолевая, линоленовая). Метаболизм: выделяют 2 направления превращения веществ: катаболизм и анаболизм. При катаболизме органические вещества распадаются до СО2 и Н2О, процесс эгзэрганический (выделение энергии). У взрослого человека за сутки высвобождается 8-12 тысяч кДж. Анаболизм – превращение простых веществ в более сложные. Многие реакции анаболизма являются эндэргоническими (поглощение энергии) источником которой служит процесс катаболизма.

2 Стеролы и стериды. Холестерин, структура, содержание в сыворотке крови, биологическая роль.Стеролы и стериды. Холестерин, структура, содержание в сыворотке крови, биологическая роль.
Стероиды-это изопреноиды. Бльшинство стероидов являются спиртами, которые именуются стеринами или стеролами. Стерины животного происхождения-зоостерины, а растительные-фитостерины. Родоначальник этой группы-холестерин-важная составная часть клеточных мембран животных клеток.Суточная потребность в холестерине (1 г) может в принципе покрываться за счет биосинтеза. При смешанной диете примерно половина суточной нормы холестерина синтезируется в кишечнике, коже и главным образом в печени (примерно 50%), а остальной холестерин поступает с пищей. Значительная часть холестерина включена в липидный слой плазматических мембран. Большое количество холестерина расходуется в биосинтезе желчных кислот (см. с. 306), часть выделяется с желчью. Ежесуточно из организма выводится примерно 1 г холестерина. Очень небольшая часть холестерина используется для биосинтеза стероидных гормонов, включая кортизол, кортизон, альдостерон, женских половых гормонов эстрогенов и прогестерона, мужского полового гормона тестостерона, а по последним данным - играет важную роль в передаче нервных импульсов в головном мозге. В тканях он находится в свободном виде или в виде эфиров(стериды). Холестерином богаты ткани животных, в больших кол-ах содержится в нервной ткани, надпочечниках печени. Холестерин относят к стр-ным липидам. Стериды- это эфиры стеринов и жирных кислот. Чаще встречаются эфиры холестерина. Они содержатся в продуктах животного происхождение. Растительные стериды типа жирнокислотнык эфиров стигмастерина, эргостерина, бета-ситостерина составляют значительную часть общих стеринов растений.

3Описано наследственное заболевание, при котором в детском возрасте для больных характерно отставание
.Это заболевание - первичная наследственная оротовая ацидурия. Заболевание связано с утратой во всех тестированных типах клеток функции фермента, катализирующего две последние реакции синтеза УМФ образование и декарбоксилирование оротидиловой кислоты. В результате возникает недостаточность пиримидиновых нуклеотидов, необходимых для синтеза нуклеиновых кислот, а оротовая кислота, наоборот, накапливается. Накоплению оротовой кислоты способствует также и отсутствие в этих условиях регулирующего действия УТФ (аллостерического ингибитора фермента, способствующего образованию оротовой кислоты), поскольку концентрация в клетках УТФ, как и других пиримидиновых нуклеотидов, постоянно низка. Вследствие этого синтез оротовой кислоты происходит с большей скоростью, чем в нормё. При отсутствии лечения наследственная оротацидурия приводит к развитию необратимого резкого отставания умственного и физического развития; обычно больные погибают в первые годы жизни. Оротовая кислота не токсична, нарушения развития являются следствием "пиримидинового голода". Поэтому для лечения этой болезни применяют уридин (нуклеозид) в дозах 0,5-1,0 г в сутки. Это обеспечивает образование УМФ и других пиримидиновых нуклеотидов в обход нарушенных реакций:
Уридин + АТФ УМФ + АДФ Такое лечение устраняет "пиримидиновый голод" и, кроме того, снижает выделение оротовой кислоты, поскольку включается механизм ингибирования первой реакции метаболического пути. Лечение должно продолжаться без перерыва на протяжении всей жизни, уридин для таких больных является незаменимым пищевым фактором наряду с витаминами и незаменимыми аминокислотами.
Причиной оротацидурии может быть также введение аллопуринола при лечении подагры. Аллопуринол в организме частично превращается в аналог природного мононуклеотида (оксипуринолмононуклеотид), который является сильным ингибитором реакции декарбоксилирования оротидиловой кислоты, вследствие чего и вызывает накопление оротовой кислоты в тканях.

Билет 13
1. Витамины. Классификация, функции витаминов. Алиментарные и вторичные авитаминозы и гиповитаминозы. Гипервитаминозы
гиповитаминоз, является следствием относительного недостатка витаминов.
авитаминоз, или крайняя степень витаминной недостаточности. В настоящее время в социально-экономически развитых странах диагностируется редко.
Гипо– и авитаминозы подразделяют на:
1) экзогенные (первичные, алиментарные), связанные с дефицитом витаминов в пище;
2) эндогенные (вторичные), обусловленные нарушением всасывания, транспорта, метаболизма витаминов в организме. Эндогенные гиповитаминозы часто сопровождают: хронические заболевания желудочно-кишечного тракта (хронический энтерит, дисбактериоз, гельминтозы, хронический панкреатит), онкологические заболевания, затяжной инфекционный процесс, системные заболевания соединительной ткани.
2. Эйкозаноиды (простациклины, простагландины, тромбоксаны и лейкотриены), ферменты, принимающие участие в их синтезе, биологическая роль эйкозаноидов, лекарственные препараты, блокирующие их синтез, последствия их применения в лечебных целях.
К эйкозаноидам относят окисленные производные эйкозановых кислот: эйкозотриеновой (С20:3), арахидоновой (С20:4), тимнодоновой (С20:5) жирных кислот. Активность эйкозаноидов значительно разнится от числа двойных связей в молекуле, которое зависит от строения исходной жирной кислоты.
Простагландины (Pg) – синтезируются практически во всех клетках, кроме эритроцитов и лимфоцитов. Выделяют типы простагландинов A, B, C, D, E, F. Функции простагландинов сводятся к изменению тонуса гладких мышц бронхов, мочеполовой и сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, при этом направленность изменений различна в зависимости от типа простагландинов, типа клетки и условий. Они также влияют на температуру тела.Простациклины являются подвидом простагландинов (Pg I), вызывают дилатацию мелких сосудов, но еще обладают особой функцией – ингибируют агрегацию тромбоцитов. Их активность возрастает при увеличении числа двойных связей. Синтезируются в эндотелии сосудов миокарда, матки, слизистой желудка.Тромбоксаны (Tx) образуются в тромбоцитах, стимулируют их агрегацию и вызывают сужение сосудов. Их активность снижается при увеличении числа двойных связей.Лейкотриены (Lt) синтезируются в лейкоцитах, в клетках легких, селезенки, мозга, сердца. Выделяют 6 типов лейкотриенов A, B, C, D, E, F. В лейкоцитах они стимулируют подвижность, хемотаксис и миграцию клеток в очаг воспаления, в целом они активируют реакции воспаления, предотвращая его хронизацию. Также вызывают сокращение мускулатуры бронхов (в дозах в 100-1000 раз меньших, чем гистамин).
Депонироваться эйкозаноиды не могут, разрушаются в течение нескольких секунд, и поэтому клетка должна синтезировать их постоянно из поступающих жирных кислот ω6- и ω3-ряда.
Глюкокортикоиды ингибируют синтез всех типов эйкозаноидов, так как ингибируют фосфолипазу А2, и таким образом уменьшают количество субстрата для их синтеза. Аспирин и другие противовоспалительные препараты нестероидного действия ингибируют только циклооксигеназный путь.
Хотя действие всех типов эйкозаноидов до конца не изучено, имеются примеры успешного использования лекарств - аналогов эйкозаноидов для лечения различных заболеваний. Например, аналоги PG Е1 и PG Е2 подавляют секрецию соляной кислоты в желудке, блокируя гистаминовые рецепторы II типа в клетках слизистой оболочки желудка. Эти лекарства, известные как Н2-блокаторы, ускоряют заживление язв желудка и двенадцатиперстной кишки. Способность PG Е2 и PG F2α стимулировать сокращение мускулатуры матки используют для стимуляции родовой деятельности.

3. . Речь идет о синдроме Леша-Найхана. Эта болезнь связана с дефектом гипоксантин: - гуанин - фосфорибозилтрансферазы, катализирующий превращение гипоксантина и гуанина в ИМФ и ГМФ соответственно (путь реутилизации); активность этого фермента у больных в тысячи раз ниже, чем в норме или вообще не активен. Вследствие этого гипоксантин и гуанин не используются повторно для синтеза нуклеотидов, а целиком превращаются в мочевую кислоту, что ведет к гиперурикемии. Что вызывает неврологическую симптоматику, пока неизвестно.

Билет 14
1. Минеральные элементы. Классификация. Биологическая роль макро- , микро- и ультрамикроэлементов.
Особенности обмена железа в организме Под минеральными веществами в питании подразумевают необходимые в небольших количествах химические элементы, попадающие в организм с пищей в виде минеральных солей. Они не имеют энергетической ценности, но выполняют множество важных функций.
регулирование обмена веществ - участвуют в синтезе многих ферментов, гормонов и витаминов, а также входят в состав некоторых из них. Это позволяет им регулировать большинство биохимических реакций организма. Например, такие пищеварительные ферменты как пепсин и трипсин активны только в соединении с цинком.
поддержание кислотно-щелочного равновесия в крови и клетках тела. Это обеспечивается постоянным соотношением щелочных (натрий, калий и кальций) и кислотных (фосфор, хлор и сера) элементов.
регулирование водно-солевого обмена - поддерживают постоянное осмотическое давление внутри клеток и между ними.
пластическая - необходимы для построения и регенерации тканей, особенно костей (кальций, фосфор) и зубов (фтор).
входят в состав сложных органических соединений, например белков, среди которых гемоглобин (соединение железа с белком) и металлопротеиды (соединения металлов с белками).
генерация (калий, натрий) и передача (кальций) нервных импульсов - таким образом обеспечивается своевременный ответ на все внутренние и внешние раздражения.
участие в работе мышц - их сокращении (кальций) и расслаблении (магний, натрий, калий).
МакроэлементыК макроэлементам относят кислород (65-75 %), углерод (15-18 %), водород (8-10 %), азот (2,0-3,0 %), калий (0,15-0,4 %), сера (0,15-0,2 %), фосфор (0,2-1,0 %), хлор (0,05-0,1 %), магний (0,02-0,03 %), натрий (0,02-0,03 %), кальций (0,04-2,00 %), железо (0,01-0,015 %). Такие элементы, как C, O, H, N, S, P входят в состав органических соединений.
Углерод - входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, в виде CO2 фиксируется в процессе фотосинтеза и выделяется в ходе дыхания, в виде CO (в низких концентрациях) участвует в регуляции клеточных функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов.
Кислород - входит в состав практически всех органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды.
Водород - входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения энергии.
Азот - входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров - аминокислот и нуклеотидов. Из организма животных выводится в составе аммиака, мочевины, гуанина или мочевой кислоты как конечный продукт азотного обмена. В виде оксида азота NO (в низких концентрациях) участвует в регуляции кровяного давления.
Сера - входит в состав серосодержащих аминокислот, поэтому содержится в большинстве белков. В небольших количествах присутствует в виде сульфат-иона в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях.
Фосфор - входит в состав АТФ, других нуклеотидов и нуклеиновых кислот (в виде остатков фосфорной кислоты), в состав костной ткани и зубной эмали (в виде минеральных солей), а также присутствует в цитоплазме и межклеточных жидкостях (в виде фосфат-ионов).
Магний - кофактор многих ферментов, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК; поддерживает целостность рибосом и митохондрий, входит в состав хлорофилла. В животных клетках необходим для функционирования мышечных и костных систем.
Кальций - участвует в свёртывании крови, а также служит одним из универсальных вторичных посредников, регулируя важнейшие внутриклеточные процессы (в том числе участвует в поддержании мембранного потенциала, необходим для мышечного сокращения и экзоцитоза). Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов позвоночных и минеральных скелетов беспозвоночных.
Натрий - участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессах осморегуляции (в том числе в работе почек у человека) и создании буферной системы крови.
Калий - участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы.Содержится в межклеточных веществах.
Хлор - поддерживает электронейтральность клетки.
МикроэлементыК микроэлементам, составляющим от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ, относят ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк
Цинк - входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении, в состав инсулина
Медь - входит в состав окислительных ферментов, участвующих в синтезе цитохромов.
Селен - участвует в регуляторных процессах организма.
Ультрамикроэлементы составляют менее 0,0000001 % в организмах живых существ, к ним относят золото, серебро оказывают бактерицидное воздействие, ртуть подавляет обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты. Так же к ультрамикроэлементам относят платину и цезий. Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.
2. Фосфатиды-глицериды, структура, биологическая роль Глицерофосфолипиды. Структурная основа глицерофосфолипидов - глицерол. Глицерофосфолипиды (ранее используемые названия - фосфоглицериды или фосфоацилглицеролы) представляют собой молекулы, в которых две жирные кислоты связаны сложноэфирной связью с глицеролом в первой и второй позициях; в третьей позиции находится остаток фосфорной кислоты, к которому, в свою очередь, могут быть присоединены различные заместители, чаще всего аминоспирты.
Представители фосфоглицеридов: фосфатидные кислоты, этаноламинфосфатиды, холинфосфатиды, серинфосфатиды, инозидфосфатиды, кардиолипин и ацетальфосфатиды. Биологическая роль: они входят в состав клеточных мембран, образуя их липидную основу. Они явл. эмульгаторами для ацилглицеридов в кишечнике. Они стабилизируют растворимость холестерина в крови.

3. Агенты, вызывающие повреждения ДНК, разнообразны: внешние облучения
(ультрафиолетовое, инфракрасное, радиоактивное и пр.), самопроизвольные локальные
изменения температуры, свободные радикалы, химические мутагены и т.д. Повреждения
ДНК разделяются на: 1) повреждения оснований и 2) повреждения цепей.
Повреждения оснований:
1) Гидролитическое выщепление оснований происходит спонтанно или под влиянием вышеперечисленных факторов. Пентозофосфатный остов цепи при этом сохраняется.
2) Гидролитическое дезаминирование оснований: цитозин превращается в урацил; 5- метилцитозин - в тимин; аденин - в гипоксантин.
3) Образование димеров тимина (инициируется ультрафиолетовым облучением)
Повреждения цепей ДНК:
1) Одноцепочечные разрывы
2) Поперечные сшивки
Пример репарации тиминового димера.
осуществляется ДНК-полимеразой- р, последняя межнуклеотидная связь образуется ДНК- лигазой.

Билет 15
1. Понятие о биогеохимических провинциях. Региональные патологии, связанные с недостатком отдельных микроэлементов (иод,селен и др.)
Биогеохимические провинции- регионы биосферы в пределах которых по недостат или избыт определенного хим элемента выделяется естественные геохим аномалии. В Чел обл распространены болезни связанные с недостатком I (эндемический зоб). Нехватка йода приводит к базедовой болезни, угнетает деятельность центральной нервной системы, снижает эмоциональный тонус. Симптомами недостатка йода в организме являются плохое самочувствие, снижение работоспособности. У детей при недостатке йода наблюдаются отставание в росте, отклонения в умственном развитии. Ежедневная норма потребления йода – 0.1-0.2 миллиграмма.
Селен - незаменимый микроэлемент, значение которого связано с его ключевой ролью в антиоксидантных системах клеток. Уровень селена в крови поддерживается в пределах 1,9-3,17 мкМ/л. Селен - мощный антиоксидант, компонент глютатионпероксидазы, фосфолипид-глютатион-пероксидазы, других оксидоредуктаз и некоторых трансфераз.. Провинция Гэньсу в КНР - эндемический район селеновой недостаточности, известна существованием местной кишэновской болезни - особой формы многоочаговой некротической миокардио-дистрофии.. Самое низкое в мире геохимическое содержание селена (и самая низкая в Европе продолжительность предстоящей жизни сорокалетних мужчин) отмечены в Финской Карелии. Швеция, Дания и Новая Зеландия, отличающиеся геохимическим дефицитом селена тоже находятся среди лидеров по пораженности атеросклерозом и некоторыми новообразованиями. Обнаружена связь между селеновой недостаточностью у беременных и развитием муковисцидоза у плода. Нехватка селена вызывает аритмии, миопатии, азооспермию, некрозы печени, угри, а в тяжелых случаях - дилатационную кардиомегалию и застойную сердечную недостаточность.
2. Переваривание простых и сложных липидов, роль эмульгирования, ферменты, роль желчи в переваривании липидов, гепато-энтеральная циркуляция желчных кислот. Транспорт продуктов переваривания липидов в кровь. Нарушение переваривания липидов Переваривание липидов осложняется тем, что их молекулы полностью или частично гидрофобны. Для преодоления этой помехи используется процесс эмульгирования, когда гидрофобные молекулы (ТАГ, эфиры ХС) или гидрофобные части молекул (ФЛ, ХС) погружаются внутрь мицеллы, а гидрофильные остаются на поверхности, обращенной к водной фазе.
Переваривание в ротовой полости. хотя длительное пережевывание пищи способствует частичному эмульгированию жиров.Переваривание в желудке.Собственная липаза желудка не играет существенной роли в переваривании липидов. Тем не менее, у взрослых теплая среда и перистальтика желудка вызывает некоторое эмульгирование жиров. При этом даже низко активная липаза расщепляет незначительные количества жира.Переваривание в кишечникеГидролиз эфиров ХС осуществляет холестерол-эстераза панкреатического сока.Переваривание ТАГ в кишечнике осуществляется под воздействием панкреатической липазы с оптимумом рН 8,0-9,0. В кишечник она поступает в виде пролипазы, активируемой при участии колипазы. Колипаза, в свою очередь, активируется трипсином и затем образует с липазой комплекс в соотношении 1:1. Панкреатическая липаза отщепляет жирные кислоты, связанные с С1 и С3 атомами углерода глицерола. В результате ее работы остается 2-моноацилглицерол (2-МАГ). 2-МАГ всасываются или превращаются моноглицерол-изомеразой в 1-МАГ. Последний гидролизуется до глицерола и жирной кислоты. Примерно 3/4 ТАГ после гидролиза остаются в форме 2-МАГ и только 1/4 часть ТАГ гидролизуется полностью.В панкреатическом соке также имеется активируемая трипсином фосфолипаза А2, отщепляющая жирную кислоту от С2. Обнаружена активность фосфолипазы С и лизофосфолипазы.В кишечном соке имеется активность фосфолипазы А2 и С. Имеются также данные о наличии в других клетках организма фосфолипаз А1 и D.

Желчь представляет собой сложную жидкость со щелочной реакцией. В ней выделяют сухой остаток – около 3% и воду – 97%. В сухом остатке обнаруживается две группы веществ:попавшие сюда путем фильтрации из крови натрий, калий, бикарбонат-ионы, креатинин, холестерол (ХС), фосфатидилхолин (ФХ),активно секретируемые гепатоцитами билирубин и желчные кислоты.В норме между основными компонентами желчи выдерживается соотношение Желчные кислоты: ФХ: ХС равное 65:12:5.
Роль желчи
Наряду с панкреатическим соком нейтрализация кислого химуса, поступающего из желудка. При этом карбонаты взаимодействуют с НСl, выделяется углекислый газ и происходит разрыхление химуса, что облегчает переваривание.
Усиливает перистальтику кишечника.
Обеспечивает переваривание жиров:
эмульгирование для последующего воздействия липазой, необходима комбинация [желчные кислоты+жирные кислоты+моноацилглицеролы],
уменьшает поверхностное натяжение, что препятствует сливанию капель жира,
образование мицелл, способных всасываться.
Благодаря п.п.1 и 2 обеспечивает всасывание жирорастворимых витаминов (витамин A, витамин D, витамин K, витамин E).
Экскреция избытка ХС, желчных пигментов, креатинина, металлов Zn, Cu, Hg, лекарств. Для холестерина желчь – единственный путь выведения, с ней может выводиться 1-2 г/сут.
Основными типами желчных кислот, имеющимися в организме человека, являются так называемые первичные желчные кислоты (первично секретируемые печенью): холевая кислота и хенодезоксихолевая кислота, а также вторичные (образуются из первичных желчных кислот в толстой кишке под действием кишечной микрофлоры): дезоксихолевая кислота, литохолевая, аллохолевая и урсодезоксихолевая кислоты
Всасывание липидов.После расщепления полимерных липидных молекул полученные мономеры всасываются в верхнем отделе тонкого кишечника в начальные 100 см. В норме всасывается 98% пищевых липидов.
1. Короткие жирные кислоты (не более 10 атомов углерода) всасываются и переходят в кровь без каких-либо особенных механизмов. Глицерол тоже всасывается напрямую.2. Другие продукты переваривания (жирные кислоты, холестерол, моноацилглицеролы) образуют с желчными кислотами мицеллы с гидрофильной поверхностью и гидрофобным ядром. Их размеры в 100 раз меньше самых мелких эмульгированных жировых капелек. Через водную фазу мицеллы мигрируют к щеточной каемке слизистой оболочки. Здесь мицеллы распадаются и липидные компоненты проникают внутрь клетки, после чего транспортируются в эндоплазматический ретикулум.Желчные кислоты частично также могут попадать в клетки и далее в кровь воротной вены, однако большая их часть остается в химусе и достигает подвздошной кишки, где всасывается при помощи активного транспорта.
Нарушения переваривания и всасывания жиров. Стеаторея Одна из принич - наруш секреции жёлчи из жёлч пузыря при механич препятствии оттоку жёлчи. Это состояние может быть результатом сужения просвета жёлчного протока камнями, образующимися в жёлчном пузыре, или сдавлением жёлчного протока опухолью, развивающейся в окружающих тканях. Уменьшение секреции жёлчи приводит к нарушению эмульгирования пищевых жиров и, следовательно, к снижению способности панкреатической липазы гидролизовать жиры.
Нарушение секреции сока поджелудочной железы и, следовательно, недостаточная секреция панкреатической липазы также приводят к снижению скорости гидролиза жиров. В обоих случаях нарушение переваривания и всасывания жиров приводит к увеличению количества жиров в фекалиях - возникает стеаторея (жирный стул). В норме содержание жиров в фекалиях составляет не более 5%. При стеаторее нарушается всасывание жирорастворимых витаминов (A, D, E, К) и незаменимых жирных кислот, поэтому при длительно текущей стеаторее развивается недостаточность этих незаменимых факторов питания с соответствующими клиническими симптомами. При нарушении переваривания жиров плохо перевариваются и вещества нелипидной природы, так как жир обволакивает частицы пищи и препятствует действию на них ферментов.

3. У ребенка наследственная непереносимость фруктозы, возникающая при генетически обусловленном дефекте фруктозо-1-фосфатальдолазы. Она не проявляется пока ребенок питается грудным молоком. Симптомы возникают, когда в рацион добавляют фрукты, соки, сахарозу.
Дефект альдолазы фруктозо-1-фосфата сопровождается накоплением фруктозо-1 -фосфата, который ингибирует активность фосфоглюкомутазы, превращающей глюкозо-1-фосфат в глюкозо-6-фосфат и обеспечивающей включение продукта гликогенфосфорилазной реакции в метаболизм. Поэтому происходит торможение распада гликогена на стадии образования глюкозо-1-фосфата, в результате чего развивается гипогликемия. Как следствие ускоряется мобилизация липидов и окисление жирных кислот. Следствием ускорения окисления жирных кислот и синтеза кетоновых тел, замещающих энергетическую функцию глюкозы, может быть метаболический ацидоз, т.к. кетоновые тела являются кислотами и при высоких концентрациях снижают рН крови. Результатом торможения гликогенолиза и гликолиза является снижение синтеза АТФ. Кроме того накопление фосфорилированной глюкозы ведет к нарушению обмена неорганического фосфата и гипофосфатемии. Для пополнения внутриклеточного фосфата ускоряется распад адениновых нуклеотидов. Продукты их распада: гипоксантин, ксантин и мочевая кислота. Повышение количества мочевой кислоты и снижение экскреции уратов в условиях метаболического ацидоза проявляются в виде геперурикемии. Следствием гиперурикемии может быть подагра даже в молодом возрасте. Прогноз у таких детей, если они будут продолжать принимать продукты, содержащие фруктозу, неблагоприятный. У них развиваются хронические нарушения функции печени и почек.