Исходный уровень знаний и навыков. 1 Строение, классификацию и свойства основных классов аминокислот

Студент должен знать:

1 Строение, классификацию и свойства основных классов аминокислот.

2 ЦТК, реакции, ферменты, механизмы регуляции, его взаимосвязь с обменом аминокислот, углеводов, липидов и циклом синтеза мочевины.

3 Механизмы митохондриального и микросомального окисления.

4 Энзимопатии (общая характеристика).

5 Энзимодиагностика (принципы, объекты, цель и задачи).

Студент должен уметь:

1 Проводить исследование на колориметре.

Структура занятия

Теоретическая часть

1.1 ЦТК (реакции, ферменты, коферменты, механизмы регуляции, биологическая роль). Пути вступления отдельных аминокислот в ЦТК (глико- и кетогенные аминокислоты).

1.2 Особенности обмена отдельных аминокислот – биосинтез и распад, участие в ГНГ или кетогенезе, применение в медицине.

1.3 ала – основные пути метаболизма, регуляторная роль.

1.4 гли, сер – механизм взаимопревращений, роль ТГФК в обмене, участие в биосинтезе фосфолипидов, этаноламина, холина, пуринов, порфиринов, глутатиона, креатина, гиппуровой кислоты, желчных кислот. Нарушение обмена гли – гиперглицинемия, оксалоз, их основные клинические проявления.

1.5 глу – прямое и непрямое окислительное дезаминирование, трансаминирование, ферменты и биологическое значение. Биологическое значение глутаматдегидрогеназы.

1.5.1 Адаптивная роль глу: антигипоксическая – образование ГАМК, ГОМК и янтарной кислоты, энергетический “выход” окисления глу, антитоксическая – обезвреживание аммиака, связывание тяжелых металлов и др., антиоксидантная – синтез глутатиона. биосинтез про, пуриновых оснований. Роль глу в интеграции углеводного, липидного и азотистого обменов. Показания к применению глу в медицинской практике.

1.6 про – биосинтез, распад, механизм образования о-про, реакция, ферменты, роль микросомального окисления, аскорбата и др. Клинико-диагностическое значение определения содержания про и о-про в крови и моче. Нарушение обмена про – гиперпролинемия, основные клинические проявления.

1.7 гис – биосинтез и основные пути обмена, их биологическая роль: образование гистамина, дипептидов ансерина, карнозина. Использование гис как радиопротектора и антиоксиданта. Нарушение обмена гис – гипергистидинемия, основные клинические проявления.

1.8 арг – биосинтез и основные пути обмена, их биологическое значение: адаптивная роль системы арг – аргиназа – мочевина.

1.9 асп – основные метаболические превращения: трансаминирование, амидирование (обезвреживание аммиака), α-декарбоксилирование (биологическая роль b-аланина), биосинтез пуриновых и пиримидиновых оснований, биосинтез мочевины, участие в цикле пуриновых нуклеотидов. Показания к применению асп в медицинской практике.

1.10 цис – механизм биосинтеза из мет. Антитоксическая, антиоксидантная и радиопротекторная роль: биосинтез цистина, таурина, ФАФС, глутатиона и др. Нарушение обмена цис – цистиноз, его основные клинические проявления.

1.11 мет – основные пути метаболизма: образование S-аденозилметиони­на (SAM), витамина U (S-метилметионина), реакции трансметилирования – синтез холина, адреналина, креатинина, реакции детоксикации и др. Нарушение обмена мет – гомоцистинурия, цистатионурия, основные клинические проявления.

1.12 фен и тир – основные пути метаболизма: биосинтез катехоламинов, тиреоидных гормонов, меланина и др. Нарушение обмена фен, тир – фенилкетонурия, альбинизм, алкаптонурия, тирозиноз, их основные клинические проявления.

1.13 трп – основные пути обмена: кинурениновый, образование триптамина и серотонина. Нарушения обмена трп – синдром Хартнупа, его основные клинические проявления.

1.14 вал, лей, иле – особенности обмена, регуляторная роль этих аминокислот. Нарушения обмена – болезнь кленового сиропа, ее основные клинические проявления.

1.15 Интеграция углеводного, липидного и белкового обменов, механизм образования общих метаболитов.

Практическая часть

2.1 Решение задач.

2.2 Лабораторные работы.

Задачи

1 Какое из указанных соединений является прямым донором CH₃- групп:

а) бетаин;	в) мет;	д) N5,N10-метилен ТГФК;
б) креатин;	г) S-аденозилметионин;	е) холин?

2 Какие важные для нервной системы соединения образуются при декарбоксилировании аминокислот:

а) норадреналин;	в) серотонин;	д) ГОМК;
б) ГАМК;	г) ацетилхолин;	е) все перечисленное?

3 b-аланин является предшественником:

а) глутатиона; б) карнозина; в) FMN; г) NAD; д) биотина; е) HS KoA?

4 Какая из следующих аминокислот является чисто кетогенной:

а) иле; б) фен; в) лей; г) про; д) трп; е) ала?

5 Сер и цис могут вступать в ЦТК через:

а) сукцинил-КоА;	в) ЩУК;	д) пропионат;
б) пируват;	г) глиоксилат;	е) ацетил КоА?

6 Триптофан не включается в биосинтез:

а) ниацина;	в) норадреналина;	д) индолов;
б) серотонина;	г) мелатонина;	е) ГАМК?

7 Какие ферментативные реакции участвуют при биосинтезе адреналина:

а) окисление аминогруппы;	г) декарбоксилирование;
б) метилирование;	д) трансаминирование;
в) алифатическое гидроксилирование;	е) ароматическое гидроксилирование?

8 Какие превращения встречаются у человека:

а) сер ® гли;	в) ЩУК ® лиз;	д) глу ® цис;
б) фен ® тир;	г) гомоцис ® мет;	е) ала ® гис?

9 Какие ферментативные пары участвуют в синтезе мочевины:

а) АСТ и диаминоксидаза;

б) серин-дегидратаза и глу-ДГ;

в) оксидаза L-аминокислот и рацемаза;

г) карбамоилфосфат синтетаза и АСТ;

д) глутаминсинтетаза и глутаминаза;

е) аргиназа-уреаза?

10 Какие аминокислоты, вступающие на путь ГНГ, могут ресинтезироваться из метаболитов гликолиза:

а) ала; б) глу; в) глн; г) фен; д) вал; е) мет?

11 С какими коферментами связаны превращения:

А) пиридоксальфосфат;	а) сер ® гли;
Б) ТГФК;	б) ала ® пируват;
В) АТФ;	в) мет ® S-аденозилметионин;
Г) ГТФ;	г) глу ®про;
Д) NADPH;	д) ЩУК ®ФЕП?

12 Серная и фосфорная кислоты являются продуктами катаболизма:

а) углеводов; б) липидов; в) белков; г) нуклеопротеидов; д) всего указанного; е) ни одного из указанного?

13 Альбинизм является результатом дефицита активности:

а) фен-гидроксилазы; б) п-оксифенилпируват-гидроксилазы; в) оксидазы гомогентизиновой кислоты; г) тирозиназы; д) карбамоилфосфатсинтетазы?

14 Алкаптонурия возникает в результате дефицита:

а) фен; б) оксидазы гомогентизиновой кислоты; в) тирозиназы; г) аргининосукцинатлиазы; д) глутаминазы?

15 Фенилкетонурия является причиной дефицита:

а) тир; б) цитруллина; в) карбамоилфосфат-синтетазы; г) гексокиназы; д) фен-гидроксилазы; е) фен?

16 Изменения активности АСТ и АЛТ у больных с заболеваниями миокарда всегда отличаются от такового у больных с заболеваниями печени. Чем это объясняется и какую диагностическую ценность имеет это различие?

17 При гомоцистинурии генетический дефект связан:

а) с мет-диметилазой; б) цистатионинсинтетазой; в) цистатионазой;
г) S-аденозин-гомоцистеингидролазой; д) нарушением транспорта аминокислот в почках?

18 Какие из следующих соединений включаются в виде прямых предшественников в биосинтез метаболитов:

А) тир;	а) порфирин;	е) ацетилхолин;
Б) трп;	б) ГАМК;	ж) тироксин;
В) сер;	в) серотонин;	з) ниацин (PP);
Г) глу;	г) кинуренин;	и) креатин?
Д) гли;	д) адреналин;

Лабораторные работы

Лабораторная работа № 1. Определение активности АСТ (аспартатаминотрансферазы) в сыворотке крови по Райтману и Френкелю

Принцип метода. В результате переаминирования, происходящего под действием АСТ, образуется щавелевоуксусная кислота. Щавелевоуксусная кислота спонтанно декарбоксилируется в пировиноградную. При добавлении 2,4-динитрофенилгидразина в щелочной среде образуется гидразон пировиноградной кислоты красно-коричневого цвета, интенсивность окраски которого определяется колориметрически (см. уравнение).

Ход работы. Пробирку с 0,25 мл субстратно-буферной смеси нагревают в термостате при 37 °C в течение 5 мин, добавляют 0,05 мл сыворотки крови и инкубируют 60 мин в термостате при этой же температуре.

Добавляют 0,25 мл раствора 2,4-динитрофенилгидразина и выдерживают в течение 20 мин при комнатной температуре. Затем добавляют еще 2,5 мл NaOH, перемешивают и оставляют еще на 10 мин при комнатной температуре.

Измеряют на фотометре экстинкцию опытной пробы при длине волны 500–560 нм (зеленый светофильтр) в кювете с толщиной слоя 10 мм. В качестве контрольной пробы используется дистиллированная вода.

Расчет. Производят по калибровочному графику.

Норма. АСТ – 0,1–0,45 ммоль/ч.л (пирувата на 1 л сыворотки крови за 1 час инкубации при 37 °С).

Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагности­ческую оценку.

Лабораторная работа № 2.Определение активности АЛТ (аланинаминотрансферазы) в сыворотке и плазме крови ферментативным методом (УФ-области)

Принцип метода. Основан на сопряжении двух ферментативных реакций (АЛТ и ЛДГ) – трансаминирования и последующего NADH-зависимого восстановлении пирувата, образующегося в процессе трансаминирования.

I этап:

АЛТ

L-ала + a-кетоглутарат ¾® пируват + L-глу;

II этап:

ЛДГ

пируват + NADH+H⁺ ¾¾¾¾® L-лактат + NAD⁺.

Ход реакции регистрируют по убыли восстановленной формы кофермента – NADH+Н⁺, имеющего максимум поглощения при 340 нм.

Ход работы. Активность АЛТ в сыворотке крови определяют в 2 этапа.

I этап. В пробирку вносят 1 мл раствора № 1 (смесь ЛДГ, NADH+Н⁺ буфер-субстрата, пиридоксаль-фосфата) и 0,1 мл сыворотки крови, перемешивают и термостатируют 5 мин при 37 °C.

II этап. Содержимое пробирки переливают в кювету, предварительно нагретую до 37 °C, и добавляют 0,1 мл раствора № 2 (a-кетоглутарат).

Измеряют оптическую плотность при длине волны 340 нм, ширине кюветы 10 мм, в интервале 3 мин.

Расчет. Вычисляют изменение экстинкции за 1 мин (DА/Dt) в мккат/л, а также каталитическую концентрацию (активность АЛТ) по формуле

С = DA/Dt ´ 31,75.

Норма. Активность АЛТ сыворотки крови равна 0,15–0,96 мккат/л.

Клинико-диагностическое значение. Определение активности АЛТ и АСТ широко используется в ранней дифференциальной диагностике различных заболеваний. Оба фермента высокоактивны в различных тканях. Однако наибольшая активность АЛТ приходится на печень, а АСТ – на миокард. В связи с высокой информативностью определение активности АЛТ используется для ранней диагностики болезни Боткина (до появления желтухи и первых симптомов болезни – недомогания, слабости и т. д.), а также ее безжелтушных форм. Высокая активность фермента в крови поддерживается первые 10–15 дней, а затем постепенно снижается. Степень увеличения активности АЛТ коррелирует с тяжестью болезни.

АСТ более специфична для миокарда, поэтому используется для ранней дифференциальной диагностики инфаркта миокарда. Причем увеличение активности отмечается через 24–36 часов и снижается на 3–7-е сутки.

Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагности­ческую оценку.

Рекомендуемая литература

Основная

1 Материал лекций.

2 Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1990. С. 354–364; 1998. С. 451–468.

3 Николаев А. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 323–327, 331–338.

Дополительная

4 Марри Р. и др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993. Т. 1 С. 343–355.

5 Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. М.: Высшая школа, 1993. С. 259–267.

6 Ленинджер А. Основы биохимии. М.: Мир, 1985. Т. 2. С. 653–681.

7 Врожденные и приобретенные энзимопатии / Под ред. Т. Ташева. М.: Медицина, 1980. С. 120–136.

8 Вилкинсон Д. Принципы и методы диагностической энзимологии. М.: Медицина, 1981. С. 574–586.

Занятие 21

Нуклеопротеиды. Структура и функции информационных макромолекул

Цель занятия: сформировать представления о структуре, метаболизме и функциях азотистых оснований, нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Освоить качественные реакции на продукты гидролиза нуклеопротеидов.