Регуляция процессов биосинтеза белка на генетическом уровне (теория Жакоба и Моно). Гормональная регуляция белкового обмена. Гормоны анаболического и катаболического действия.Клетки многоклеточного организма содержат одинаковый набор ДНК, но белки синтезируются разные. Например, соединительная ткань активно синтезирует коллаген, а в мышечных клетках такого белка нет. В эритроцитах содержится Нb, и информация о Нb содержится во всех клетках. С возрастом скорость синтеза изменяется. Прокариоты. Теория регуляции биосинтеза у прокариот была разработана в 1961 г. Ф. Жакобом и Ж. Моно. Основные положения теории: 1. неоднородность генетического материала. В геноме имеются: - структурные гены, которые кодируют синтез структурных белков или ферментов; - регуляторные гены. Обеспечивают регуляцию считывания информации со структурных генов. 2. регуляция биосинтеза происходит на этапе транскрипции; 3. регуляция осуществляется путем репрессии (подавление транскрипции) и индукции (разрешение транскрипции). Пр.: работа лактозного оперона. В клетках микробов имеется фермент лактаза, участвующий в расщеплении лактозы до галактозы и глюкозы. Этот фермент в их клетках вырабатывается только при наличии субстрата – лактозы. Регуляция осуществляется с помощью лактозного оперона. Так, если в среде нет лактозы, то ген-I кодирует синтез белка-репрессора. Белок-репрессор взаимодействует с оператором и в результате РНК-полимераза не может осуществлять транскрипцию. Этот тип регуляции называется репрессией. Если в среде присутствует лактоза, то она препятствует взаимодействию белка-репрессора с операторм, РНК-полимераза считывает информацию и образуется мРНК лактазы. Т.о. лактоза является индуктором, т.е. веществом, препятствующим взаимодействию белка-репрессора с оператором, в результате чего усиливается и облегчается транскрипция гена лактазы. У прокариот первичные транскрипты генов (мРНК) используются в синтезе белка еще до завершения процесса транскрипции. У них нет ядерной мембраны.
Эукариоты. Основные уровни регуляции биосинтеза: 1. на уровне транскрипции. Варианты: - групповая репрессия генов белками – гистонами; - амплификация генов - увеличение числа копий заданного участка ДНК или гена. Достигается в результате многократного синтеза ДНК в одном и том же репликативном пузыре. В этом случае транскрипция будет возможна сразу с нескольких копий гена, что увеличивается скорость транскрипции. Эта регуляция изучается у опухолевых клеток, которые способны к амлификации; - регуляция сигналами-усилителями. Сигналы-усилители - энхансеры - выступающий участок ДНК, который может быть значительно удален от промотора. Под действием энхансера наблюдается более чем 200-кратное увеличение скорости транскрипции. Действует неспецифично, усиливая транскрипцию многих генов. Пр.: действие гормонов коры надпочечников: глюкокортикоиды проникают внутрь клетки, где взаимодействуют с рецептором, посредством чего проникают в ядро, где присоединяются к ДНК и превращают участок ДНК в энхансер. При этом запускается синтез ферментов, характерных для действия глюкокортикоидов. Данный механизм работает только у эукариот. 2. регуляция на уровне процессинга иРНК: - разрешение или запрещение процессинга. Так, не все пре-иРНК превращаются в зрелые иРНК: пре-иРНК ®иРНК; - дифференциальный (альтернативный) процессинг. В клетках эукариот возможен многовариантный процессинг, поэтому утверждение 1 ген®1 белок для них не всегда справедливо. Это происходит в результате потери некоторых экзонов. Пр.: С-клетки щитовидной железы и нейроны имеют одинаковый ген, который в С-клетках кодирует выработку кальцитонина (регулирует уровень Са2+), а в нейронах дифференцирует процессинг белка CGRP-пептид (регулирует АД). 3. на уровне стабильности и активности иРНК. Чем больше иРНК находится в стабильном состоянии в цитоплазме, тем большее количество молекул белка на ней может быть синтезировано. Поэтому в цитоплазме иРНК консервируются путем взаимодействия с белками-информатионами, образуя комплексы - информосомы. 4. регуляция на уровне трансляции: - тотальная репрессия или активация трансляции при изменении активности и количества белковых факторов (ФИ и ФЭ); - избирательная дискриминация иРНК, например, при инфицировании клетки вирусом транслируется вирусная РНК, а РНК хозяина дискриминируется. - механизм повышения эффективности трансляции включает образование полисом - это комплекс нескольких рибосом с одной иРНК. Расстояние между соседними рибосомами составляет 80 нуклеотидов.
2. Витамин В6, биотин, их химическая структура и признаки витаминной недостаточности. Участие в обмене веществ. Химическая формула:
Действие: Являясь структурной единицей ряда ферментов, витамин В6 играет активную роль в обмене веществ. Он участвует в процессах углеводного, липидного и белкового обмена. Благодаря пиридоксину нормализуется липидный обмен при атеросклерозе. Витамин необходим для нормальной работы центральной и периферической нервной системы. Пиридоксин участвует в обмене целого ряда важных аминокислот и биологически активных веществ. Также витамин В6 обладает регенеративными свойствами. Важной особенностью пиридоксина является то, что он служит антидотом при передозировке некоторых лекарств, таких как противотуберкулезные препараты Симптомы гиповитаминоза: ü начальными проявлениями гиповитаминоза В6 являются поражения кожи в виде дерматитов, которые могут осложняться нагноительными процессами и омертвением участков ткани. Со стороны слизистых оболочек наиболее часты атрофические изменения и воспалительные процессы в виде стоматитов, гастритов и энтероколитов. Довольно часто, особенно в детском возрасте, при авитаминозе В6 поражается нервная система и проявляется это в повышенной раздражительности, сонливости у детей, а при тяжелом авитаминозе могут наблюдаться судорожные припадки, отставание в развитии, задержка в росте. В более старшем возрасте часто возникает повышенная утомляемость, бессонница и снижение работоспособности. Симптомы гипервитаминоза: В клинической практике гипервитаминоз В6 не описывается из-за низкой токсичности и высоких темпов метаболизма пиридоксина.
3. Будет ли протекать глюконеогенез, если в клетке цитратный цикл и дыхательная цепь полностью ингибированы. Ответ поясните. Глюконеогенез – синтез глюкозы из неуглеводных продуктов. Такими продуктами или метаболитами являются в первую очередь молочная и пи-ровиноградная кислоты, так называемые гликогенные аминокислоты, гли-церол и ряд других соединений. 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.
Билет 13. 1. Классификация и характеристика сложных белков (липопротеины, хромопротеины, гликопротеины, нуклеопротеины, фосфопротеины). Липопротеины: а)в протестетическую группу входят ТАГ, фосфолипиды, стериды, б)синтезируются в печени или в слизистой оболочке кишечника. Биологическая роль Хромопротеины: состоят из простого белка и связанного с ним окрашенного компонента. Например: гемоглобин, миоглобин. Гликопротеины (гликоконъюгаты): а) белки, содержащие олигосахаридные цепи, ковалентно присоединённые к полипептидной основе, б)углеводные компоненты ковалентно соединены с азотом аспарагина молекулы белка, в)при развитии ряда болезней (рак, астма, иммунодефицит, ревматоидный артрит) изменяются структуры гликоконъюгатов. Функции гликопротеинов: 1)структурная (находятся в плазматических мембранах), 2)смазочная и защитная (муцины, слизь), 3)транспорт витаминов, липидов, микроэлементов (все белки плазмы крови, кроме альбуминов, гликопротеины), иммунологическая (иммуноглобулины, антигены гистосовместимости, комплемент, интерферон), 4)гормоны (хорионический гонадотропин, ТТГ), 5)ферменты (протеазы, нуклеазы, гликозидазы, гидролазы, факторы свёртывания), 6)места клеточных контактов распознавания, 7)гормональные рецепторы, 8)лектины влияют на эмбриональное развитие и дифференцировку, могут влиять на выбор мест метастазирования раковых клеток. Нуклеопротеины - состоят из белка и нуклеиновой кислоты: белок – гистоны, протамины, НК – ДНК, РНК – полинуклеотиды, состоящие из мононуклеотидов. Значение нуклеотидов: а)синтез НК, б)энергетическая роль, в)коферменты, г)транспортная функция. Фосфопотеины: состоят из белка и фосфорной кислоты, фосфорная кислота присоединяется через ОН-группу серина. Пример фосфопротеинов: казеиноген в молоке, овальбумин и фосвитин в яйцах, ихтулин в икре рыбы, в большом количестве содержатся в клетках ЦНС. Биологическая роль фосфопротеинов: входят в состав мозга, в растущем организме фосфор – пластический материал, способны отдавать фосфорную кислоту для макроэргов и ферментов.
2. Вторичный липолиз триглицеридов. Окисление глицерина до конечных продуктов (СО2 и Н2О). Биоэнергетика процесса. Окисление глицерина:
Баланс аэробного распада глицерина: От глицерина до ФГА затрата – 1 АТФ и получение + 3 АТФ (окислительное фосфорилирование). На втором этапе гликолиза при окислении 1 молекулы ФГА получаем 2 АТФ и 1 НАДН+Н, то есть 2+3=5 АТФ. Таким образом от глицерина до ПВК получаем (3-1) + 5 = 7АТФ. Окислительное декарбоксилирование ПВК даёт 3АТФ. ЦТК даёт 12 АТФ. ИТОГО: 7+3+12 = 22АТФ даёт окисление 1 молекулы глицерина в аэробных условиях.
3. Больной 40 лет поступил в клинику с жалобами на боли в правом подреберье, желтушность кожи. Какие биохимические показатели (пигменты крови и мочи, активность ферментов) помогут уточнить вид желтухи? АСТ/АЛТ уробилин-моча билирубин и уробилиноген-кровь
Билет 14 1. Гликоген В организме человека содержится до 450 г гликогена.
Распад гликогена:
Функциональные отличия гликогена печени и мышц:
2. Изогидрия. Механизмы поддержания изогидрии. Ацидоз и алкалоз. Изогидрия – постоянство рН, обусловленное действием буферных систем и физиологическим контролем. В норме кислотно-основной баланс поддерживается тремя механизмами: • Буферные системы • Респираторный контроль CO2 • Почечная компенсация Буферные системы организма устраняют сдвиги рН: • бикарбонатная, • фосфатная, • белковая, • гемоглобиновая. Физиологические механизмы восстанавливают и буферную ёмкость.
Ацидоз – избыточное содержание анионов кислот. • Компенсированный ацидоз – закисление без сдвига рН. • Некомпенсированный ацидоз – сдвиг рН в кислую сторону (при рН<6,8-смерть). Различают: • дыхательный (газовый) ацидоз, • метаболический (обменный) ацидоз. Газовый ацидоз –увеличение концентрации углекислоты и повышение парциального давления углекислого газа в крови, гиперкапния. Развивается при уменьшении легочной вентиляции, при вдыхании воздуха с высокой концентрацией углекислого газа: • пребывание в непроветренном помещении, • при воспалительных процессах в лёгких, • при неправильном проведении искусственного дыхания.
Метаболический ацидоз – избыточное накопление кислот в организме. • Кетоацидоз – неполное окисление жиров и избыточное накопление ацетоновых тел при диабете, голодании. • Лактоацидоз – при усиленной физической работе, гипоксиях, кардиогенном шоке, тяжёлых поражениях печени, длительных лихорадочных состояниях, инфекциях. • Азотемический ацидоз – в крови и тканях в избытке накапливаются фосфаты, сульфаты, анионы органических кислот (при уремии). • При избыточном экзогенном введении органических кислот в организм (при отравлении уксусной кислотой, бесконтрольном приёме салицилатов, соляной кислоты). • Кишечный ацидоз - избыточная потеря HCO3- через почки или ЖКТ. Диабетический кетоацидоз: Анализ крови при кетоацидозе pH = 7.15 Глюкоза = 22 ммоль/л, cHCO3- = 10 ммоль/л, cK+ = 2.5 ммоль/л. Проведена терапия: инсулин Жидкость и калий, восполнение потерь Бикарбонат, нормализация pH Уровень глюкозы в крови определяется каждые 1-2 часа в комбинации с pH, электролитами и газами крови.
При метаболическом ацидозе:
• снижаются стандартные бикарбонаты плазмы (щелочной резерв крови), так как кислоты вытесняют из гидрокарбонатов угольную кислоту, • увеличивается кислотность мочи и концентрация аммиака в моче.
У доношенного новорожденного несколько дней наблюдается Это смешанная форма: • компонент газового ацидоза – гиперкапния, • компонент метаболического – увеличение концентрации лактата. Некомпенсированный ацидоз – это ацидоз, связанный с: • развитием гипоксии у плода, • незрелостью дыхательного центра, почек у плода.
Алкалоз - нарушение КЩР, при котором в крови увеличена концентрация катионов и снижена концентрация Н. • Компенсированный алкалоз – рН в крови в норме. • Некомпенсированный алкалоз – рН >7,45. Различают: • газовый алкалоз, • метаболический алкалоз.
Газовый алкалоз: • вызывается повышенным выделением углекислого газа с выдыхаемым воздухом (гипервентиляционный), следствием чего является снижение парциального давления углекислоты, • сочетается со снижением концентрации кальция в крови, в результате чего возникает тетания, • снижение концентрации калия приводит к нарушениям сердечного ритма. Причины газового алкалоза: Стимуляция дыхательного центра • при энцефалитах, истерии, опухолях, сильном плаче у детей, • при отравлениях салицилатами, • под влиянием лекарств – возбудителей дыхательного центра (теофиллин, лобелин), Рефлекторная стимуляция дыхательного центра при • горной болезни, • заболеваниях лёгких, • инфекционных токсикозах у детей (гипервентиляционный синдром
Метаболический алкалоз – в крови накапливаются основания,
• чрезмерные потери желудочного сока, сопровождающиеся рвотой (гастритический алкалоз при пилоростенозе), • повышенное выделение ионов водорода, обусловленное гипокалиемией (при приёме диуретиков), • избыточное введение в организм солей щелочных металлов (при питье минеральных вод).
При метаболическом алкалозе: • увеличена концентрация HCO3-, • увеличен ВЕ, • снижена кислотность мочи, • уменьшается содержание аммиака в моче.
У детей метаболический алкалоз наблюдается при:
• пилоростенозе, • спазмофилии, • хлордиарее (врождённое заболевание).
3. Сипмтомами авитаминоза В1 является расстройство нервной системы, потеря памяти, изменение психики. Почему к дефициту витамина В1 особо чувствительна центральная нервная система? Билет 15. 1. Паратгормон и тиреокальцитонин. Влияние гормонов на обмен кальция и фосфора в организме человека
Паратгормон - пептид из 84 аминокислот. Выделяется при уменьшении содержания кальция в крови. Органы-мишени: почки, костная ткань • способствует резорбции кости остеокластами и вымыванию солей кальция в кровь • снижает экскрецию кальция и повышает экскрецию фосфора почками • посредством стимуляции синтеза кальцитриола в почках увеличивает эффективность всасывания кальция в кишечнике. В крови при действии паратгормона возрастает концентрация кальция.
Тиреокальцитонин - пептид из 32 аминокислот Секретируется клетками щитовидной железы. Мишень кальцитонина – костная ткань Кальцитонин способствует: • отложению кальция и фосфора в кости в результате деятельности остеобластов, • подавлению резорбции кости (ингибитор остеокластов). При действии кальцитонина концентрация кальция в крови уменьшается и возрастает в костях.
2. Сопряжение обмена углеводов и липидов. Сопряжение обмена углеводов и аминокислот. Пути превращения и образования пировиноградной кислоты. Взаимосвязь обменов осуществляется благодаря интегрирующим системам: n нервной, n эндокринной, n сосудистой. Взаимосвязь обеспечивается различными уровнями: n информационный уровень, n структурный уровень, n общее энергетическое обеспечение, n на уровне общих метаболитов, n на уровне Ц.Т.К. Взаимосвязь углеводного и липидного обменов осуществляется через: n ацетил-КоА, n ФГА, n НАДФН2 из пентозного цикла идёт на синтез жирных кислот, n ЩУК нужен для работы Ц.Т.К. Жиры сгорают в пламени углеводов. При избытке в пище углеводов возникает ожирение. ФГА и ацетил-КоА– источники глицерина и жирных кислот. При спячке у животных происходит образование углеводов из жиров.
Взаимосвязь белкового и жирового обменов на уровне: n ПВК, n ацетил-КоА, n кетоновых тел. Из белков осуществляется синтез жира.
Взаимосвязь углеводного и белкового обменов на уровне: n ПВК, n ЩУК, n ацетил-КоА, n пентоз, n глюкопластичных и кетопластичных аминокислот. Углеродные скелеты АМК вступают в Ц.Т.К. Возможно образование углеводов из белков (ГНГ) и белков из углеводов (из ПВК образуется аланин).
Сопряжение на уровне Ц.Т.К n углеродные скелеты АМК включаются в Ц.Т.К, n все кислоты Ц.Т.К. превращаются в ЩУК (ГНГ), n взаимосвязь Ц.Т.К. с синтезом мочевины через фумарат, асп, СО2,
СО2: ЩУК, жирные кислоты азотистые основания мочевина n Ц.Т.К обеспечивает энергией все обмены.
3. При тяжелых вирусных гепатитах у больного может развиться печеночная кома, обусловленная токсическим действием аммиака на клетки мозга. Какова причина накопления аммиака в крови? Как изменится концентрация мочевины в крови у данных больных?
азотемия. Понижен функц почек воз-ие повыш мочевины и креатина. Токсич возд вещ-в
Билет 16 1) Обмен и биологическое значение серосодержащих аминокислот (метионин и цистеин). Участие метионина в реакциях трансметилирования. Молекулярная патология обмена этих аминокислот.
|
Структура гликогена, синтез и распад гликогена в печени и мышцах. Гликогенозы.
Синтез гликогена:
