Дополнительный список – 2006 год

№ 1 При нагревании белков до 70 градусов, большинство из них теряет свою биологическую активность. Объясните, как связана структура белков с их функцией, что происходит с белком при нагревании? Какие еще факторы могут нарушить структуру и функцию белков? Укажите механизмы защиты структуры белков в клетках. При ответе представьте соответствующие графики и рисунки. ДНК à Первичная структура белка à Вторичная структура белка à Третичная структура белка à Образование уникальной формы активного центра à Избирательное связывание лигандов à Специфическая функция белка При нагревании происходит денатурация: Денатурация белков— это разрушение их нативной конформации, вызванное разрывом слабых связей, ста­билизирующих пространственные структуры, при дей­ствии денатурирующих агентов. Денатурация сопро­вождается потерей биологической активности белка. Денатурацию белков вызывают факторы, способствующие разрыву гидрофобных, водородных и ионных связей, стабилизирующих конформацию белков: • высокая температура (более 50 "С) • интенсивное встряхивание раствора • органические вещества (например, этиловый спирт, фенол и его производные). Для денатурации белков в биохимических исследованиях часто используют мочевину или гуанидинхлорид. Происходит разрыв связей, участвующих в формировании вторичной и третичной структуры нативных белков, и образование новых связей с химическими реагентами; Дополнительный список – 2006 год - student2.ru • кислоты и щелочи, изменяют рН среды. • соли тяжёлых металлов (такие как медь, ртуть, серебро, свинец и др.) • детергенты – вещества, содержащие гидрофобный углеводородный радикал и гидрофильную функциональную группу (такие вещества называют амфифильными). Удаление денатурирующих агентов диализом приводит к восстановлению конформации и функции белка, т.е. к ренативации. Молекулярные шапероны предотвращаютденатурацию белков. В клетках имеются белки – молекулярные шапероны,которые обладают способностью связываться с частично денатурированными, находящимися в неустойчивом, склонном к агрегации состоянии белками и восстанавливать их нативную конформацию. Вначале эти белки были обнаружены как белкитеплового шока,так как их синтез усиливался при стрессовых воздействиях на клетку, например при повышении температуры (индуцибельные шапероны), но существуют также и конститутивные шапероны, высокий базальный синтез которых не зависит от стрессовых условий. Шапероны (Ш) классифицируются по массе субъединиц. Разлияают 6 классов: · Высокомолекулярные (100-110 кД) · Ш-90 (83-90 кД) · Ш-70 (60-78 кД) · Ш-60 · Ш-40 · Низкомолекулярные (15-30 кД) Дополнительный список – 2006 год - student2.ru Ш-70 способны защищать белки от температурной инактивации и восстанавливать конформацию и активность частично денатурированных белков. Различные семейства шаперонов, обнаруженные практически во всех отделах клетки, участвуют в таких фундаментальных процессах, как: 1) ренативация частично денатурированных белков; 2) узнавание денатурированных белков и транспорт их в лизосомы; 3) синтез белков; 4) формирование трехмерной структуры белков; 5) сборка олигомерных белков; 6) транспорт белков через мембраны; 7) функционирование белковых комплексов и контроль за изменением между активной и неактивной конформацией. № 2 В популяции людей найдены около 300 полиморфных форм гемоглобина. Каковы причины и последствия полиморфизма гемоглобина? Для ответа на вопрос: а) Расскажите строение основного белка эритроцитов; б) Объясните, какие изменения в структуре гемоглобина могут привести к образованию полиморфных форм этого белка; в) Используя в качестве примеров HbS и HbC, объясните, как изменение структуры 6елка отразится на его функции. Амплификация генов, независимые мутации в копиях и рекомбинации приводят к дивергенции (расхождению) свойств соответствующих белков. Результатом этих процессов является усложнение генома в филогенезе и образование семейств родственных белков с близкой аминокислотной последовательностью и функциями или полиморфные разновидности одного и того же белка.Каждый индивидуум может иметь только два варианта любого белка, тогда как в популяции число вариантов может быть огромно (так, по всем аллелям НЬА популяция людей образует более 600 генетически различающихся групп). Полиморфизм белков настолько велик, что можно говорить о биохимической индивидуальности каждого человека. а) Основным гемоглобином у человека является HbA. Он состоит из 4-х протомеров (2α2β), каждый из которых в свою очередь состоит из 8 полипептидных спиралей, свернутых в плотную глобулярную структуру, содержащую внутренне гидрофобное ядро и «карман» для связывания гема. В активном центре между Гис E7 и Гис F8 присоединяется гем. б) 2α2β à 2α2δ à HbA2 HbA + глюкоза à HbA1c 2α2β à 2α2γ à HbF (фетальный) 2α2β à 2ξ2ε à HbE (эмбриональный) В β-цепи в 6-м положении Глу (полярн) à Вал (гидрофобн) à HbS В α- или β-цепи Гис E7 или Гис F8 à Тир à Fe 2+ окисляется в Fe3+ à HbM (метгемоглобин) Фен D1 (гидрофобн) à Сер (гидрофильн) à Hb Хаммерсмита Гли B6 à Арг à Hb Ривердейла-Бронкса Асп G1 à Асн à Hb Кемпси в) В молекуле гемоглобина S (так назван аномальный гемоглобин) мутантными оказались β-цепи, в которых глутамат, высокополярная отрицательно заряженная аминокислота в положении 6 была заменена валином, содержащим гидрофобный радикал. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru В дезоксигемоглобине S имеется участок, комплементарный другому участку таких же молекул, содержащему изменённую аминокислоту. В результате молекулы дезоксигемоглобина начинают «слипаться», образуя удлинённые фибриллярные агрегаты, деформирующие эритроцит и приводящие к образованию аномальных эритроцитов в виде серпа. В оксигемоглобине S комплементарный участок «замаскирован» в результате изменения конформации белка. Недоступность участка препятствует соединению молекул оксигемоглобина 8 друг с другом. Следовательно, образо­ванию агрегатов HbS способствуют условия, повышающие концентрацию дезоксигемоглобина в клетках (физическая работа, гипоксия, уменьшение pH, условия высокогорья, полёт на самолёте). Так как «серповидные» эритроциты плохо проходят через капилляры тканей, они часто закупоривают сосуды и создают тем самым локальную гипоксию. Это повышает концентра­цию дезоксигемоглобина S в эритроцитах, ско­рость образования агрегатов гемоглобина S и ещё большую деформацию эритроцитов. Нару­шение доставки О2 в ткани вызывает боли и даже некроз клеток в данной области. Серповидно-клеточная анемия – гомозиготное рецессивное заболевание; проявляется только в том случае, когда от обоих родителей наследуются 2 мутантных гена β-цепей глобина: После рождения ребёнка болезнь не проявляется до тех пор, пока значительные количества HbF не заместятся на HbS. У больных выявляют клинические симптомы, характерные для анемии: головокружение и головные боли, одышка, учащённое сердцебиение, боли в конечностях, повышенную восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Гетерозиготные индивидуумы, имеющие один нормальный ген HbA, а другой ген HbS, в крови имеют лишь следовые количества серповидных клеток и нормальную продолжительность жизни; клинические симптомы болезни у них обычно не проявляются. HbC, мутация происходит в β-цепи в 6 положении, Глу меняется на Лиз. № 3 HbS имеет информацию, отличную от информации НbА и хуже выполняет свою функцию. На примере этих белков объясните связь между первичной структурой и функцией белков. Приведите различные примеры проявления полиморфизма белков. ДНК à Первичная структура белка à Вторичная структура белка à Третичная структура белка à Образование уникальной формы активного центра à Избирательное связывание лигандов à Специфическая функция белка.   Основным гемоглобином у человека является HbA. Он состоит из 4-х протомеров (2α2β), каждый из которых в свою очередь состоит из 8 полипептидных спиралей, свернутых в плотную глобулярную структуру, содержащую внутренне гидрофобное ядро и «карман» для связывания гема. В активном центре между Гис E7 и Гис F8 присоединяется гем. В молекуле гемоглобина S (так назван аномальный гемоглобин) мутантными оказались β-цепи, в которых глутамат, высокополярная отрицательно заряженная аминокислота в положении 6 была заменена валином, содержащим гидрофобный радикал. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru В дезоксигемоглобине S имеется участок, комплементарный другому участку таких же молекул, содержащему изменённую аминокислоту. В результате молекулы дезоксигемоглобина начинают «слипаться», образуя удлинённые фибриллярные агрегаты, деформирующие эритроцит и приводящие к образованию аномальных эритроцитов в виде серпа. В оксигемоглобине S комплементарный участок «замаскирован» в результате изменения конформации белка. Недоступность участка препятствует соединению молекул оксигемоглобина 8 друг с другом. Следовательно, образо­ванию агрегатов HbS способствуют условия, повышающие концентрацию дезоксигемоглобина в клетках (физическая работа, гипоксия, уменьшение pH, условия высокогорья, полёт на самолёте). Так как «серповидные» эритроциты плохо проходят через капилляры тканей, они часто закупоривают сосуды и создают тем самым локальную гипоксию. Это повышает концентра­цию дезоксигемоглобина S в эритроцитах, ско­рость образования агрегатов гемоглобина S и ещё большую деформацию эритроцитов. Нару­шение доставки О2 в ткани вызывает боли и даже некроз клеток в данной области. Полиморфизм белков. Амплификация генов, независимые мутации в копиях и рекомбинации приводят к дивергенции (расхождению) свойств соответствующих белков. Результатом этих процессов является усложнение генома в филогенезе и образование семейств родственных белков с близкой аминокислотной последовательностью и функциями или полиморфные разновидности одного и того же белка. Другой важный пример полиморфизма белков, связанный с проблемой переливания крови, – существование в популяции людей 3 аллельных вариантов гена фермента гликозилтрансферазы (А, В и 0).  
№ 6 В 1949 году Лайнус Полинг с сотрудниками доказали, что в основе заболевания серповидноклеточной анемией лежит изменение первичной структуры белка. Назовите этот белок и на его примере расскажите о зависимости конформации белков и их функций от первичной структуры. Приведите примеры других заболеваний, основой которых является изменение структуры белков.   Серповидно-клеточная анемия – гомозиготное рецессивное заболевание; проявляется только в том случае, когда от обоих родителей наследуются 2 мутантных гена β-цепей глобина: После рождения ребёнка болезнь не проявляется до тех пор, пока значительные количества HbF не заместятся на HbS. У больных выявляют клинические симптомы, характерные для анемии: головокружение и головные боли, одышка, учащённое сердцебиение, боли в конечностях, повышенную восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Гетерозиготные индивидуумы, имеющие один нормальный ген HbA, а другой ген HbS, в крови имеют лишь следовые количества серповидных клеток и нормальную продолжительность жизни; клинические симптомы болезни у них обычно не проявляются. В молекуле гемоглобина S (так назван аномальный гемоглобин) мутантными оказались β-цепи, в которых глутамат, высокополярная отрицательно заряженная аминокислота в положении 6 была заменена валином, содержащим гидрофобный радикал. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru В дезоксигемоглобине S имеется участок, комплементарный другому участку таких же молекул, содержащему изменённую аминокислоту. В результате молекулы дезоксигемоглобина начинают «слипаться», образуя удлинённые фибриллярные агрегаты, деформирующие эритроцит и приводящие к образованию аномальных эритроцитов в виде серпа. В оксигемоглобине S комплементарный участок «замаскирован» в результате изменения конформации белка. Недоступность участка препятствует соединению молекул оксигемоглобина 8 друг с другом. Следовательно, образо­ванию агрегатов HbS способствуют условия, повышающие концентрацию дезоксигемоглобина в клетках (физическая работа, гипоксия, уменьшение pH, условия высокогорья, полёт на самолёте). Так как «серповидные» эритроциты плохо проходят через капилляры тканей, они часто закупоривают сосуды и создают тем самым локальную гипоксию. Это повышает концентра­цию дезоксигемоглобина S в эритроцитах, ско­рость образования агрегатов гемоглобина S и ещё большую деформацию эритроцитов. Нару­шение доставки О2 в ткани вызывает боли и даже некроз клеток в данной области. ДНК à Первичная структура белка à Вторичная структура белка à Третичная структура белка à Образование уникальной формы активного центра à Избирательное связывание лигандов à Специфическая функция белка Другие заболевания: α-Талассемиивозникают при нарушении синтеза α-цепей. В геноме каждого индивидуума существует 4 копии гена α-глобина (по 2 копии на каждой хромосоме), поэтому встречаются несколько видов недостаточности α -цепей. Если дефектна одна из 4 копий, то фенотипически это не проявляется, и такого человека рассматривают как «молчащего носителя» талассемии. При дефекте в 2 копиях гена у носителя мутации обнаруживают слабовыраженные призна­ки болезни, а при дефекте в 3 копиях развивается гемолитическая анемия. При полном отсутствии синтеза α -цепей (т.е. дефектны все 4 копии гена) наступает внутриутробная гибель плода, так как не образуются фетальные формы Hb, а тетрамеры γ 4 обладают высоким сродством к кислороду и не способны функционировать как транспортные белки. β-Талассемииразвиваются в результате снижения синтеза β-цепей Hb, для которых на каждой хромосоме имеется по одному гену. Синтез HbA начинается после рождения ребёнка. При дефекте в одной из копий гена недостаточность Hb проявляется в слабой степени и не требует специального лечения. Однако при полном включении синтеза β-цепей развивается тяжёлая форма анемии, и таким пациентам провод либо периодическую трансфузию крови, либо пересадку костного мозга.  
№ 4 В крови студента одной из африканских стран, поступившего в больницу с жалобами на одышку, головокружение, учащенное сердцебиение и боли в конечностях, при анализе крови были обнаружены эритроциты, имеющие форму серпа. Какова причина развития данного заболевания? Для ответа на вопрос: а) Опишите строение основного белка эритроцитов и объясните, какие изменения в структуре привели к образованию патологической формы этого белка; б) Используя таблицу генетического кода, определите, могут ли эти изменения быть результатом точечных мутаций; в) Объясните, почему изменяется форма и функция эритроцитов. а), в)Основным гемоглобином у человека является HbA. Он состоит из 4-х протомеров (2α2β), каждый из которых в свою очередь состоит из 8 полипептидных спиралей, свернутых в плотную глобулярную структуру, содержащую внутренне гидрофобное ядро и «карман» для связывания гема. В активном центре между Гис E7 и Гис F8 присоединяется гем. В молекуле гемоглобина S (так назван аномальный гемоглобин) мутантными оказались β-цепи, в которых глутамат, высокополярная отрицательно заряженная аминокислота в положении 6 была заменена валином, содержащим гидрофобный радикал. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru В дезоксигемоглобине S имеется участок, комплементарный другому участку таких же молекул, содержащему изменённую аминокислоту. В результате молекулы дезоксигемоглобина начинают «слипаться», образуя удлинённые фибриллярные агрегаты, деформирующие эритроцит и приводящие к образованию аномальных эритроцитов в виде серпа. В оксигемоглобине S комплементарный участок «замаскирован» в результате изменения конформации белка. Недоступность участка препятствует соединению молекул оксигемоглобина 8 друг с другом. Следовательно, образо­ванию агрегатов HbS способствуют условия, повышающие концентрацию дезоксигемоглобина в клетках (физическая работа, гипоксия, уменьшение pH, условия высокогорья, полёт на самолёте). Так как «серповидные» эритроциты плохо проходят через капилляры тканей, они часто закупоривают сосуды и создают тем самым локальную гипоксию. Это повышает концентра­цию дезоксигемоглобина S в эритроцитах, ско­рость образования агрегатов гемоглобина S и ещё большую деформацию эритроцитов. Нару­шение доставки О2 в ткани вызывает боли и даже некроз клеток в данной области. Серповидно-клеточная анемия – гомозиготное рецессивное заболевание; проявляется только в том случае, когда от обоих родителей наследуются 2 мутантных гена β-цепей глобина: После рождения ребёнка болезнь не проявляется до тех пор, пока значительные количества HbF не заместятся на HbS. У больных выявляют клинические симптомы, характерные для анемии: головокружение и головные боли, одышка, учащённое сердцебиение, боли в конечностях, повышенную восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Гетерозиготные индивидуумы, имеющие один нормальный ген HbA, а другой ген HbS, в крови имеют лишь следовые количества серповидных клеток и нормальную продолжительность жизни; клинические симптомы болезни у них обычно не проявляются. б)Эти изменения могут быть результатом точечных мутаций № 5 Кислород необходим клеткам для процессов окисления веществ и получения энергии. Недостаток кислорода, также как его избыток, губителен для тканей. Каким образом регулируется количество О2, доставляемого в ткани в соответствии с клеточными потребностями? При ответе объясните: а) Что такое эффект Бора; б) Как связан этот эффект с метаболической активностью тканей Окисление органических веществ с целью получения энергии происходит в митохондриях клеток с использованием О2, доставляемого гемоглобином из лёгких. В результате окисления веществ образуются конечные продукты распада – СО3 и Н2О, количество которых пропорционально интенсивности процессов окисления. СО2, образовавшийся в тканях, транспортируется в эритроциты. Там под действием фермента карбангидразы происходит увеличение скорости образования Н2СО3. Слабая угольная кислота может диссоциировать на Н+ и НСО3- Дополнительный список – 2006 год - student2.ru CO2 + H2O ßà H2CO3 ßà H+ + HCO3- Равновесие реакции в эритроцитах, находящихся в капиллярах тканей, смещается вправо, так как образующиеся в результате диссоциа­ции угольной кислоты протоны могут присоединяться к специфическим участкам молекулы гемоглобина: к радикалам Гис146 двух β-цепей, радикалам Гис122 и концевым α-амин о группам двух α-цепей. Все эти 6 участков при переходе гемоглобина от окси- к дезоксиформе приобретают большее сродство к Н+ в результате локального изменения аминокислотного окружения вокруг этих участков (приближения к ним отрицательно заряженных карбоксильных групп аминокислот). а)Присоединение 3 пар протонов к гемоглобину уменьшает его сродство к О2 и усиливает транспорт О2 в ткани, нуждающиеся в нём. Увеличение освобождения О2 гемоглобином в зависимости от концентрации Н+ называют эффектом Бора (по имени датского физиолога Христиана Бора, впервые открывшего этот эффект). б)В капиллярах лёгких высокое парциальное давление О2 приводит к оксигенированию гемоглобина и удалению 6 протонов. Реакция СО2 + Н2О ßà Н2СО3 ßà Н+ + НСО3- сдвигается влево и образующийся СО2 выделяется в альвеолярное пространство и удаляется с выдыхаемым воздухом. Следовательно, молекула гемоглобина в ходе эволюции приобрела способность воспринимать и реагировать на информацию, получаемую из окружающей среды. Увеличение концентрации протонов в среде снижает сродство О2 к гемоглобину и усиливает его транспорт в ткани. Большая часть СО2 транспортируется кровью в виде бикарбоната НСО3  
   
№ 7 В клетках костного мозга протекает следующий метаболический путь: E1 E2 E3 E4 En Глицин + Сукцинил-КоА → 5-аминолевулиновая кислота ↔ Р2 ↔ Р3 ↔ P4 ........... ↔ P При повышении концентрации конечного продукта синтез его прекращается. Объясните, как регулируется скорость процесса, для этого: а) Назовите, какие ферменты являются регуляторными в данной цепи реакций; б) Нарисуйте схему строения одного из регуляторных ферментов, перечислите его структурно-функциональные особенности и укажите все лиганды, которые могут взаимодействовать с этим ферментом; в) Назовите вид регуляции активности фермента данного метаболического пути. Процесс – синтез гема. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru а) Регуляторные ферменты – аминолевулинатсинтаза и аминолевулинатдегидратаза. б) Дополнительный список – 2006 год - student2.ru Особенности строения и функционирования аллостерических ферментов: · обычно это олигомерные белки, состоящие из нескольких протомеров или имеющие доменное строение; · они имеют аллостерический центр, пространственно удалённый от каталитического активного центра; · эффекторы присоединяются к ферменту нековалентно в аллостерических (регуляторных) центрах; · аллостерические центры, так же, как и каталитические, могут проявлять различную специфичность по отношению к лигандам: она может быть абсолютной и групповой. Некоторые ферменты имеют несколько аллостерических центров, одни из которых специфичны к активаторам, другие – к ингибиторам. · протомер, на котором находится аллостерический центр, – регуляторный протомер, в отличие от каталитического протомера, содержащего активный центр, в котором проходит химическая реакция; аллостерические ферменты обладают свойством кооперативности: взаимодействие аллостерического эффектора с аллостерическим центром вызывает последовательное кооперативное изменение конформации всех субъединиц, приводящее к изменению конформации активного центра и изменению сродства фермента к субстрату, что снижает или увеличивает каталитическую активность фермента. · регуляция аллостерических ферментов обратима: отсоединение эффектора от регуляторной субъединицы восстанавливает исходную каталитическую активность фермента; · аллостерические ферменты катализируют ключевые реакции данного метаболического пути. Лаганд здесь – железосвязывающий белок. в) Аллостерическое ингибирование: Дополнительный список – 2006 год - student2.ru № 8 Ферменты глюко- и гексокиназа катализируют одинаковую реакцию. Напишите реакцию, протекающую под действием этих ферментов; укажите различие в активности, регуляции и локализации этих ферментов. Объясните биологическое значение наличия в организме двух ферментов катализирующих одинаковую реакцию. Глюко- и гексокиназа катализируют реакцию фосфорилирования глюкозы. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru В превращениях в клетках глюкоза и другие моносахариды участвуют только в виде фосфорных эфиров. Фосфорилирование свободных моносахаридов – обязательная реакция на пути их использования, она приводит к образованию более реакционно-способных соединений и поэтому может рассматриваться как реакция активации. Глюкоза, поступающая в клетки органов и тканей, сразу же подвергается фосфорилированию с использованием АТФ. Эту реакцию во многих тканях катализирует фермент гексокиназа, а в печени и поджелудочной железе – фермент глюкокиназа. Фосфорилирование глюкозы – практически необратимая реакция, так как она протекает с использованием значительного количества энергии. Образование глюкозо-6-фосфата в клетке – своеобразная «ловушка» для глюкозы, так как мембрана клетки непроницаема для фосфорилированной глюкозы (нет соответствующих транспортных белков). Кроме того, фосфорилирование уменьшает концентрацию свободной глюкозы в цитоплазме. В результате создаются благоприятные условия для облегчённой диффузии глюкозы в клетки из крови. Глюкокиназа. Фосфорилирование глюкозы в гепатоцитах в период пищеварения обеспечивается свойствами глюкокиназы, которая имеет высокое значение КМ – 10 ммоль/л. В этот период концентрация глюкозы в воротной вене больше, чем в других отделах кровяного русла и может превышать 10 ммоль/л, а следовательно, активность глюкокиназы в гепатоцитах повышается. Следует отметить, что активность глюкокиназы, в отличие от гексокиназы, не ингибируется продуктом катализируемой реакции – глюкозо-6-фосфатом. Это обстоятельство обеспечивает повышение концентрации глюкозы в клетке в фосфорилиро ванной форме, соответственно её уровню в крови. Как уже упоминалось, глюкоза проникает в гепатоциты путём облегчённой диффузии при участии транспортёра ГЛЮТ-2 (независимого от инсулина). ГЛЮТ-2, так же, как глюкокиназа, имеет высокую КМ, что способствует повышению скорости поступления глюкозы в гепатоциты в период пищеварения, следовательно, ускоряет её фосфорилирование и дальнейшее использование для депонирования. Хотя инсулин и не влияет на транспорт глюкозы, он усиливает приток глюкозы в гепатоциты в период пищеварения косвенным путём, индуцируя синтез глюкокиназы и ускоряя тем самым фосфорилирование глюкозы. Преимущественное потребление глюкозы гепатоцитами, обусловленное свойствами глюкокиназы, предотвращает чрезмерное повышение её концентрации в крови в абсорбтивном периоде. Это, в свою очередь, снижает последствия протекания нежелательных реакций с участием глюкозы, например гликозилирования белков. Гексокиназа. Отличается от глюкокиназы высоким сродством к глюкозе (КМ < 0,1 ммоль/л). Следовательно, этот фермент, в отличие от глюкокиназы, активен при низкой концентрации глюкозы в крови, что характерно для постабсорбтивного состояния. Печень в этот период поглощает гораздо меньше глюкозы, так как скорость её внутриклеточного фосфорилирования глюкокиназой резко снижается. Тогда как потребление глюкозы мозгом, эритроцитами и другими тканями обеспечивается активной в этих условиях гексокиназой. Фермент гексокиназа может катализировать фосфорилирование не только D-глюкозы, но и других гексоз, хотя и с меньшей скоростью. Активность гексокиназы изменяется в зависимости от потребностей клетки в энергии. В качестве регуляторов выступают соотношение АТФ/АДФ и внутриклеточный уровень глюкозо-6-фосфата (продукта катализируемой реакции). При снижении расхода энергии в клетке повышается уровень АТФ (относительно АДФ) и глюкозо-6-фосфа-та. В этом случае активность гексокиназы снижается, и, следовательно, уменьшается скорость поступления глюкозы в клетку. Следует отметить, что в разных тканях гексокиназа присутствует в различных изоформах, отличающихся величиной КМ. Глюкокиназа печени (и почек) является изоформой IV (гексокиназа IV). В клетках мышц содержится гексокиназа II,а в клетках опухолевых тканей преобладает гексокиназа III,с более высоким, чем у гексокиназы II,сродством к глюкозе. № 9 Пациента с жалобами на боль в груди в течение 3 дней госпитализировали с подозрением на инфаркт миокарда. Результаты биохимического анализа крови подтвердили диагноз. Опишите метод энзимодиагностики и объясните: а) Какие особенности состава и распределения ферментов лежат в основе метода энзимодиагностики; б) Активность каких ферментов определяли в крови пациента и для какого из этих ферментов она была наибольшей на третьи сутки болезни, напишите реакции, катализируемыми этими ферментами. а) 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 внутри клеточных 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. б) При инфаркте миокарда наблюдают достоверные изменения в крови активности ферментов КК, ЛДГ и аспартатаминотрансферазы – АСТ, которые зависят от времени, прошедшего от начала развития инфаркта и от зоны тканевого повреждения. После закупорки (окклюзии) коронарного сосуда в крови вначале отмечают повышение активности КК изоформы МВ, однако фермент быстро удаляется из кровотока. Обнаружение повышенной активности КК в плазме крови – основной энзимодиагностический критерий инфаркта миокарда. Если у пациента с загрудинными болями не обнаружено изменения в активности КК, диагноз инфаркта миокарда маловероятен. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru Дополнительный список – 2006 год - student2.ru Дополнительный список – 2006 год - student2.ru Дополнительным подтверждением диагноза инфаркта миокарда служит обнаружение активностей ферментов АСТ и ЛДГ в крови больных. Динамика изменений этих активностей также представлена на этом рисунке. Активность АСТ в норме составляет 5-40 МЕ/л. При инфаркте миокарда активность АСТ повышается через 4-6 ч, максимум активности наблюдают в течение 2-3 дней. Уровень ЛДГ также увеличивается в крови через несколько часов после закупорки кровеносного сосуда; максимум активности наблюдают на 3-4-й день, затем наступает постепенная нормализация активности. Уровень повышения активности ЛДГ коррелирует с размерами повреждения сердечной мышцы. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru  
 
№ 10 Ростовые факторы стимулируют клетку к вступлению в G1 фазу клеточного цикла. В ходе этой фазы индуцируется синтез ферментов, катализирующих образование дезоксирибонукдеотидов из рибонуклеотидов. Изобразите схему процесса, в котором в качестве субстратов используются дезоксирибонуклеотиды, назовите ферменты и укажите фазу клеточного цикла, в ходе которой он протекает.   Синтез дезоксирибонуклеотидов идёт с заметной скоростью только в тех клетках, которые вступают в S-фазу клеточного цикла и готовятся к синтезу ДНК и делению. В покоящихся клетках дезоксинуклеотиды практически отсутствуют. Все дезоксинуклеотиды, кроме тимидиловых, образуются из рибонуклеотидов путём прямого восстановления ОН-группы у второго углеродного атома рибозы в составе рибонуклеозиддифосфатов до дезоксирибозы. Тимидиловые нуклеотиды синтезируются из dУМФ особым путём с участием N5,N10-метилен-Н4-фолата. Тимидин-5'-монофосфат (дТМФ) образуется из дУМФ в реакции, катализируемой тимидилатсинтазой. Донором метильной группы, появляющейся в 5-положении пиримидинового кольца в молекуле дТМФ, служит кофермент тимидилатсинтазы – N5,N10-метилен-Н4-фолат. С помощью этого кофермента в молекулу дУМФ включается метиленовая группа и восстанавливается в метальную, используя 2 атома водорода от Н4-фолата. Образование субстрата тимидилатсинтазной реакции – дУМФ осуществляется двумя путями: · дефосфорилироваиием дУДФ; · гидролитическим дезаминированием дЦМФ с помощью дЦМФ дезаминазы. дЦМФ получается при дефосфорилировании дЦДФ – одного из продуктов рибонуклеотидредуктазной реакции. В организме человека это основной путь образования дУМФ. Скорость синтеза дТМФ зависит также от количества второго субстрата тимидилатсинтазной реакции – N5,N'°-метилен-Н4-фолата, пополнение запасов которого осуществляется при участии 2 ферментов: дигидрофолатредуктазы, которая с участием NADPH восстанавливает Н2-фолат в Н4-фолат, и серин гидроксиметилтрансферазы, осуществляющей перенос β-гидроксиметиленовой группы серина на Н4-фолат. У человека дТМФ образуется, главным образом, из дЦДФ. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru № 11 Препарат доксорубицин в клетке связывается с ДНК, внедряясь между азотистыми основаниями. Кроме этого он генерирует образование активных форм кислорода, которые вызывают разрывы в молекуле ДНК. Назовите группу заболеваний, для лечения которых используется этот препарат, нарисуйте схему матричного биосинтеза, который прекращается под действием этого препарата. Заболевания – лейкозы, рак молочной железы, лёгких, яичников. Прекращается репликация ДНК. Одноцепочные разрывы ДНК соединяет ДНК-липаза. Основные этапы процесса: 1. Формирование репликационной вилки. 2. Синтез новых цепей ДНК. 3. Исключение праймеров. Ферменты: 1. ДНК-топоизомераза – разрывает цепи 3—5 фосфодиэфирные связи. 2. ДНК хеликаза – использует энергию АТФ, для расплетения двойной спирали ДНК. 3. SSB белок - не даёт нитям скрутиться обратно в спираль, держит их. 4. ДНК полимераза γ – удлиняет уже имеющийся участок, работает на лидирующей цепи. 5. ДНК-полимераза ε - синтез отстающей цепи. 6. ДНК-лигаза – сшивает фрагменты Оказаки после удаления прамера 7. ДНК-β – удаляет праймер. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru № 12 Образование пиримидиновых димеров часто происходит в клетках кожи, например, под действием УФО. Обычно у здоровых людей эти повреждения исправляются. Однако в случае пигментной ксеродермы у больных проявляется сверхчувствительность к УФО. На коже появляются пятна, короста, и часто развивается рак кожи. Почему таким больным рекомендуется избегать пребывание на солнце? Для ответа изобразите схему защиты организма, исправляющую такого рода повреждения, укажите ферменты и их функции. Удаление пиримидиновых димеров происходит под действием фотолиазы. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru Происходит образование циклобутанового кольца. Фотолиаза расщепляет циклобутановое кольцо, возвращает нативную структуру нуклеотидов.  
 
 
№ 13 Действие стероидного гормона кальцитриола на клетки кишечника приводит к увеличению количества белков-переносчиков, обеспечивающих всасывание пищевого Ca. Какой матричный процесс кальцитриол индуцирует первично в клетках кишечника? Отвечая на вопрос: а) Напишите схему и суммарное уравнение этого процесса; б) Укажите, каким модификациям подвергается вновь синтезированная нуклеиновая кислота, для того, чтобы служить матрицей для синтеза других молекул.   а) Гормон связавшись с рецептором в клетке, поступает в ядро, и там взаимодействует с регуляторной нуклеотидной последовательностью в ДНК, и индуцирует транскрипцию структурных генов, в результате чего синтезируются белки переносчики. Дополнительный список – 2006 год - student2.ru Суммарное уравнение: aATP+bGTP+cCTP+dUTP+ДНК=РНК+ДНК+(a+b+c+d)PPi (?) б) Модификация 5’конца - кэпирование (начинается на стадии элонгации), это обеспечивает инициацию трансляции; модификация 3’конца - формирование полиАпоследовательности. далее происходит сплайсинг. № 14 В проц

Наши рекомендации