Биологические мишени ФАВ - Южный федеральный университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан ______________Цупак Е.Б.
"_____"__________________201__ г.
Рабочая программа дисциплины (модуля)
Биологические мишени физиологически активных веществ
специальность
020201 Фундаментальная и прикладная химия
Квалификация выпускника
Химик
Форма обучения
очная
Ростов-на-Дону, 2010
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины Биологические мишени ФАВ являются
рассмотрение взаимосвязи между химической структурой физиологически
активных веществ и строением их биологических мишеней.
2. Место дисциплины в структуре ВПО Предмет «Биологические
мишени физиологически активных веществ» входит в базовую часть
вариативного блока профессиональных дисциплин и тесно связан с такими
дисциплинами как неорганическая и органическая химия, фармакология,
биохимия, медицина и требует начальных знаний в этих областях.
Соответствующие курсы неорганической и органической химии читаются на
1 – 3 курсах, курс биохимии на 4 курсе. Курс фармакологии с элементами
медицинской химии преподаётся на кафедре химии природных и
молекулярных соединений.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины (модуля) Биологические мишени ФАВ.
В ходе изучения курса у студента частично формируются следующие
общекультурные компетенциями (ОК): ОК-4, ОК-5, ОК-6, ОК-7, ОК-8, ОК10, ОК-11, ОК-18, ОК-21
При освоении дисциплины у студента частично формируются
следующие профессиональные компетенции (ПК): ПК-1, ПК-2, ПК-4, ПК-5,
ПК-7, ПК-10, ПК-11, ПК-12, ПК-16, ПК-17, ПК-19, ПК-20, ПК-21, ПК-22
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
- Знать: Основные типы биологических мишеней и иметь
представление об их строении; основные механизмы обезвреживания
ксенобиотиков и биотрансформации лекарственных веществ в организме.
- Уметь: логически верно и аргументированно показать взаимосвязь
химической структуры ФАВ со строением их биологических мишеней.
- Владеть основными методами, способами и средствами получения,
хранения, переработки информации.
4. Структура и содержание дисциплины (модуля) Биологические
мишени ФАВ
Общая трудоемкость дисциплины
3 кредита -108 часов - зачет
Аудиторные занятия
Самостоятельная работа
36 ч лекции
36 ч семинар
36 часов
График учебного процесса
семинар
Самостоятельн
ая работа
1
1
1
Доклады
(рефераты) на тему
профессиональных
заболеваний
1-3
5
5
5
Решение тестов и
задач по теме
Белки как мишени действия 9
ФАВ.
4-6
6
6
6
Решение тестов и
задач по теме
Ферменты как
действия ФАВ.
Рецепторы как
действия ФАВ.
мишени 9
7-9
6
6
6
мишени 9
10 - 12 6
6
6
Решение тестов и
задач по теме
Решение тестов и
задач по теме
Нуклеиновые кислоты как 9
мишени действия ФАВ.
Обезвреживание
9
токсических
веществ
в
организме.
13 - 15 6
6
6
16 - 17 6
6
6
36
36
Медицинская
определения и цели
2.
Липиды
как
действия ФАВ.
3.
4.
6.
7.
Формы текущего
контроля
успеваемости (по
неделям
семестра)
Форма
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
1
1
5.
Виды учебной
работы, включая
самостоятельную
работу студентов
и трудоемкость
(в часах)
лекции
Семестр
№
п/п
Неделя семестра
Раздел
Дисциплины
ИТОГО
химия: 9
мишени 9
36
Решение тестов и
задач по теме
Решение тестов и
задач по теме
Содержание курса «Биологические мишени физиологически
активных веществ»
1. Медицинская химия: определения и цели.
Понятие физиологически активных веществ (ФАВ). Классификация
ФАВ. Классификация болезней и патологических состояний. Источники
лекарственных препаратов. Из истории открытия некоторых ФАВ.
2. Биологические мишени действия ФАВ. Липиды как мишени
действия ФАВ.
Клетка. Строение клеточной мембраны. Роль мембран в метаболизме и
их разнообразие. Ионофоры и каналообразующие соединения. Особенности
их
химической
структуры
и
механизм
действия. Амфотерицин
В,
Грамицидин, Валиномицин. Синтетические аналоги природных ионофоров.
3. Белки как мишени действия ФАВ.
Классификация белковых молекул. Транспортные белки как мишени
для ФАВ. Медицинские аспекты конформационной лабильности белков.
Вещества,
влияющие
на
функционирование
белков:
лекарственные
препараты как модуляторы белковых функций, яды – специфические
лиганды определенных белков. Изменение белкового состава организма.
Биологические функции белков.
4. Ферменты как мишени действия ФАВ.
Конкурентное обратимое ингибирование (примеры). Особенности
химического строения конкурентных ингибиторов. Понятие фармакофора.
Необратимое ингибирование, структурные особенности ингибиторов (газы
нервно-паралитического
действия).
Аналоги
переходного
состояния,
принцип их конструирования (примеры). Суицидные субстраты, особенности
их структуры и механизма. Аллостерическое ингибирование. Особенности
структуры аллостерических ингибиторов в системах с контролем по
принципу
обратной
связи.
Применение
ферментов
в
медицине:
энзимодиагностика, применение в качестве лекарственных средств.
5. Рецепторы как мишени действия ФАВ.
Понятие рецептора. Роль рецептора в организме. Структура нейрона,
химические основы возникновения и проведения нервных импульсов,
синапс.
Нейромедиаторы.
Классификация
рецепторов
по
механизму
передачи сигнала. Ионные каналы. Механизмы передачи сигнала с помощью
вторичных
мессенджеров.
Агонисты
(примеры),
их
структурные
характеристики. Понятие сродства соединения к рецептору и его внутренней
акивности. Понятие эутомера и дистомера. Антагонисты (примеры),
принципы конструирования их струтуры. Аллостерические агонисты и
антагонисты. Частичные антагонисты.
Ацетилхолиновые рецепторы. Классификация, структура и механизм
передачи сигнала. Природные и синтетические агонисты (ацетилхолин,
мускарин, никотин, карбахол). Понятие изостера и биоизостера. Природные
антагонисты (примеры), особенности их структур и принципы создания
синтетических антагонистов ацетил холиновых рецепторов (примеры).
Синтез серотонина в организме и основная реакция его метаболизма.
Серотониновые рецепторы, их классификация и механизм передачи сигнала.
Примеры конструирования агонистов и антагонистов серотонина, их
использование в клинической практике (буспирон, суматриптан, кетансерин,
ондасетрон и др.).
Рецепторы
глутаминовой
кислоты. Классификация
и
механизм
передачи сигнала. NMDA подтип. Принципы конструрования агонистов и
антагонистов различных сайтов связывания лигандов (примеры). AMPAКаинатный подтип: успехи и проблемы в создании лигандов. Агонисты и
антагонисты первой группы метаботропных глутаматных рецепторов
(примеры).
Синтез дофамина и адреналина в организме. Классификация и
механизм действия дофаминовых рецепторов. Принципы лечения болезни
Паркинсона. Классификация адреналиновых рецепторов. Структурные
особенности и клиническое применение лигандов, взаимодействующих с
бета-рецепторами (примеры).
Гистамин, его функция в организме, классификация его рецепторов.
Антагонисты гистаминовых рецепторов, примеры структур, принципы
конструирования, клиническое использование.
6. Нуклеиновые кислоты как мишени действия ФАВ.
Строение ДНК И РНК, функции в организме. ФАВ воздействующие на
ДНК. Интеркалирующие и алкилирующие агенты, ФАВ, «разрезающие»
цепь, их структурные особенности и механизм действия (примеры).
Биосинтез белка в клетках. ФАВ, влияющие на синтез белка. Анаболические
средства.
Ингибиторы
транскрипции,
транспорта
и
трансляции
(антибиотики). Вирусы и токсины – ингибиторы матричных синтезов в
эукариотических клетках. Интерфероны. Регуляция экспрессии (скорости
транскрипции) генов у про- и эукариотов. Механизмы генетической
изменчивости. Нарушение переноса генетической информации. Мутагены.
Организация генома человека. Полиморфизм белков. Наследственные
болезни. Использование ДНК-технологий в медицине: методы выделения
ДНК, установление первичной структуры ДНК-фрагментов (секвенирование
ДНК), получение рекомбинантных ДНК и их амплификация. ДНКдиагностика заболеваний. Использование ДНК-технологий для получения
лекарственных препаратов и лечения различных болезней.
7. Обезвреживание токсических веществ в организме.
Механизмы
обезвреживания
ксенобиотиков.
Биотрансформация
лекарственных веществ.
5. Образовательные технологии
В процессе обучения используются традиционные образовательные
технологии (лекции, семинары). Семинары всегда проходят в интерактивном
режиме. Лекционный материал сопровождается демонстрацией презентаций
и раздаточным материалом по каждой теме.
Применительно
к
дисциплине
«Биологические
мишени
ФАВ»
используются следующие интерактивные формы проведения занятий:
1.
Семинар в диалоговом режиме. На занятиях рассматриваются
теоретические задачи по изучаемым темам, тестовые задания, позволяющие
проверить и закрепить материал представленный на лекциях. Студенты после
выступления дополняют ответ, либо спорят с выступающим.
2.
Деловая игра. Преподаватель в ходе занятий искусственно
создаёт информационную неопределённость с целью решения проблемы
студентами.
Таким
образом
стимулируется
активность,
призванная
разрешить конфликтную ситуацию. Элементы деловой игры используются в
процессе чтения лекций и на семинарах.
3.
Групповой разбор результатов тестирования предполагает
указать студентам на их ошибки и обсудить их совместно.
4.
Групповые дискуссии. На каждом семинаре один из студентов
выступает с
докладом, основанным на самостоятельном анализе научной
литературы по наиболее актуальным разделам. Остальные студенты задают
вопросы и вступают с ним в дискуссию, которая управляется преподавателем.
Доля активных образовательных технологий составляет 35%.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
6.1. Медицинская химия: определения и цели.
Доклады (рефераты) на тему профессиональных заболеваний

Болезни, обусловленные воздействием физических факторов
производственной среды.

Болезни,
обусловленные
воздействием
токсико-химических
факторов факторов производственной среды.

Заболевания,
обусловленные
воздействием
биологических
факторов производственной среды.
Литература В.Г.Артамонова, Н.А.Мухин «Профессиональные болезни»
М.: «Медицина», 2006г.
6.2. Липиды как мишени действия ФАВ. Задачи и тесты.
Задачи
1. В процессе подготовки животных к зимней спячке изменяется
фосфолипидный состав мембран. Эти изменения заключаются в первую
очередь в увеличении содержания полиненасыщенных жирных кислот в
составе фосфолипидов. Как увеличение содержания полиненасыщенных
жирных кислот влияет на структуру бислоя при понижении температуры?
Для ответа на этот вопрос приведите примеры фосфолипидов, наиболее
распространенных в клеточных мембранах и объясните:
а)
какие жирные кислоты называют полиненасыщенными; б)
возможен ли синтез этих соединений в организме; в) в составе какой пищи
животные могут получать полиненасыщенные жирные кислоты.
2. Молекула холестерола легко встраивается в бислой мембран.
Существует механизм зашиты клеток от избытка холестерола — это реакция
его этерификации; образованный продукт не удерживается в мембране. Как
изменится содержание холестерола в бислое при снижении активности этого
фермента? Для решения задачи: а) напишите схему реакции этерификации
холестерола, назовите фермент; б) укажите, какие изменения в структуре
мембран наблюдаются при этом нарушении; в) объясните, как повышение
содержания холестерола будет влиять на функционирование белков мембран.
3. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) может приводить к
нарушению
проявлений
основных
ПОЛ
функций
мембран
биологических
является
мембран.
нарушение
Одним
из
липид-белковых
взаимодействий. Как это отразится на функциях белков мембран? Для ответа
на этот вопрос:
а) объясните, какие компоненты молекул липидов подвергаются этой
модификации; б) укажите, какие процессы, протекающие в клетке, могут
быть источниками активных радикалов, инициирующих ПОЛ; в) приведите
примеры мембранных белков и объясните влияние липидного окружения на
их функции.
4. Причиной болезни Ниманна-Пика является снижение активности
фермента катаболизма сфинголипидов - сфингомиелиназы, приводящее к
накоплению этого липида в мембранах клеток. Заболевание проявляется увеличением печени, селезенки, лимфатических узлов. Фермент нельзя вводить
в организм больного, так как возникает серьезный побочный эффект —
гемолиз эритроцитов. Почему введение фермента в кровь вызывает гемолиз
эритроцитов? Для ответа:
а)
напишите схему реакции под действием сфингомиелиназы; б)
объясните,
как
изменяется
структура
липидного
бислоя
мембран
эритроцитов и почему наблюдается гемолиз.
5.
Одной
цитоплазматической
из
причин
мембраны
нарушения
является
работы
активация
Са2+-АТФазы
ПОЛ
мембран.
Окислению подвергаются как ацильные остатки ненасыщенных жирных
кислот в составе фосфолипидов, так и НS-группы в активном центре
фермента Са2+-АТФазы. Как изменяется активность Са2+-АТФазы в
результате ускорения образования активных форм О2? Отвечая на вопрос,
объясните функционирование Са2+-АТФазы в норме и объясните:
а) почему нарушение работы Са2+-АТФазы повлияет на концентрацию
Са2+ в клетке; б) как изменение электролитного состава клеток влияет на
мышечное сокращение, тонус мышечной стенки и артериальное давление.
6.
Для изучения аденилатциклазной системы был использован
холерный токсин, вырабатываемый возбудителем холеры. Холерный токсин
в условиях эксперимента стойко повышает активность аденилатциклазы
практически в любой клетке эукариотов. Объясните действие холерного
токсина. Для этого:
а) приведите схему трансмембранной передачи сигнала; б) назовите
белок аденилатциклазной системы, который подвергается модификации при
действии холерного токсина на клетку; в) укажите, почему модификация
этого белка приводит к длительному повышению активности аденилатциклазы.
7.
Для изучения аденилатциклазной системы был использован
коклюшный токсин, вырабатываемый возбудителем коклюша. Коклюшный
токсин в условиях эксперимента повышает активность аденилатциклазы
практически в любой клетке эукариотов. Объясните действие коклюшного
токсина. Для этого:
а) приведите схему трансмембранной передачи сигнала; б) назовите
белок аденилатциклазной системы, который подвергается модификации при
действии коклюшного токсина на клетку; в) укажите, почему модификация
этого белка приводит к повышению активности аденилатциклазы.
8.
Исследователям аденилатциклазной системы удалось выделить
мутантные клетки мышиной лимфомы, способные связывать гормон и
содержащие нормальное количество фермента аденилатциклазы. Однако
присоединение гормона не приводило к повышению концентрации цАМФ.
Какой белок отсутствовал в цитоплазматической мембране мутантных
клеток? Для ответа на вопрос: а)
приведите схему трансмембранной
передачи сигнала;
б) укажите особенности строения этого белка; в) объясните, какую
роль играет этот белок в функционировании аденилатциклазной системы.
9. Для изучения инозитолфосфатной системы использовали мембраны
клеток печени. В инкубационную среду добавили активатор рецептора и
субстрат фосфолипазы С. Однако концентрация Са2+ не возрастала. Что
забыли добавить в инкубационную среду исследователи? Для решения
задачи:
а) приведите схему инозитолфосфатной системы передачи сигнала; б)
объясните, на каком этапе функционирования системы необходимо это
вещество.
Тесты
1. Выберите один наиболее полный ответ. Мембраны участвуют в:
А. Транспорте глюкозы в клетку.
Б. Регуляции переноса К+ в клетку
В. Секреции инсулина β-клетками островков Лангерганса
Г. Переносе веществ в клетку и из клетки.
Д. Поглощении
липопротеинов из крови
2. Выберите один неправильный ответ. Липиды мембран:
А. Формируют двойной липидный слой.
Б. Участвуют в активации
мембранных ферментов
В. Могут служить «якорем» для поверхностного белка.
Представлены глицерофосфолипидами и сфинголипидами
Г.
Д. Закрепляются в мембране с помощью дисульфидных связей
3. Установите соответствие.
А. Находится в мембране в этерифицированной форме. Б. Построен на
основе фосфатидной кислоты
В. Содержит один остаток жирной кислоты. Г. Относится к группе
триацилглицеролов. Д. Придает мембранам «жесткость»
1. Глицерофосфолипид.
2. Сфинголипид.
3. Холестерол
4. Выберите один неправильный ответ. Фосфатидилинозитол может:
А. Превращаться в фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (ФИФ2).
Б. Выполнять «якорную» функцию для некоторых поверхностных
белков.
В. Служить субстратом для фосфолипазы С.
Г. В фосфорилированной форме участвовать в передаче гормональных
сигналов
Д. Регулировать поток Са2+ из эндоплазматического ретикулума в
цитозоль клетки
5. Установите соответствие.
А. ФИФ2 .
Б. Фосфатидилсерин .
1. Содержит остаток глицерина.
3.
В. Оба.
Г. Ни один
2. Имеет 3 фосфорных остатка
Содержит гидроксиаминокислоту.
4.
Построен на основе
сфингозина
6.3. Белки как мишени действия ФАВ. Тесты и задачи.
Задачи
1. Концентрация 2,3-бисфосфоглицерата в эритроцитах при хранении
консервированной крови может уменьшаться с 8,0 до 0,5 ммоль/л. Можно ли
переливать такую кровь тяжелобольным людям, если концентрация 2,3бисфосфоглицерата восстанавливается не ранее чем через 3 сут? Для ответа
поясните:
а) что такое 2,3-бисфосфоглицерат; б) когда и в каком участке он
присоединяется к гемоглобину;
в) как изменяется сродство гемоглобина к О2 при присоединении 2,3бисфосфоглицерата.
2. Существует наследственное заболевание, связанное с изменением
концентрации
2,3-бисфосфоглицерата
в
эритроцитах.
Это
вещество
синтезируется из 1,3-бисфосфоглицерата при участии мутазы. Какое
значение имеет 2,3-бисфосфоглицерат в регуляции сродства гемоглобина к
О2? Для ответа на вопрос:
а)
укажите,
в
каком
метаболическом
пути
синтезируется
предшественник 2,3-бисфосфоглицерата. Напишите схему этого пути,
подчеркните субстрат, используемый для синтеза 2,3-бисфосфоглицерата;
б) объясните, каков механизм регуляции сродства гемоглобина к О2 с
помощью 2,3-бисфосфоглицерата;
в) уточните, как изменится количество доставляемого в ткани О2 при
снижении синтеза 2,3-бисфосфоглицерата.
З. Кислород необходим клеткам для процессов окисления веществ и
получения энергии. Недостаток кислорода, так же как его избыток, губителен
для тканей. Каким образом регулируется количество О2, доставляемого в
ткани в соответствии с потребностями клеток в кислороде? При ответе
объясните:
а) что такое эффект Бора; б) как связан этот эффект с метаболической
активностью тканей; приведите примеры реакций, в которых выделяется
СО2; в) как изменится количество поступающего в ткани О2 при алкалозе.
4. В результате мутаций в гене α-цепи гемоглобина А вместо Гис,
входящего в состав активного центра, находится Тир. Это приводит к тому,
что Fе2+ окисляется до Fе3+. Какова причина развития гемоглобинопатии при
данном наследственном заболевании? Для ответа на поставленный вопрос
объясните:
а) как называется такая форма гемоглобина;
б)
какую роль играют остатки Гис, входящие в состав активного
центра, в функционировании гемоглобина;
в) сколько молекул О2 способен переносить в ткани такой гемоглобин
и какова функция О2 в тканях.
5. В результате мутации в гене β-цепи гемоглобина, в гидрофобном
«кармане», где происходит связывание белковой части с гемом, Фен заменен
на Сер. Каков механизм развития гемоглобинопатии? Для ответа на этот вопрос объясните:
а)
какую роль играют гидрофобные аминокислоты «кармана», где
расположен гем, в функционировании гемоглобина;
б)
почему О2 легко проходит в активный центр и связывается с
железом гема, а вода — нет;
в)
почему такая замена приводит к нарушению связывания с О2;
сколько молекул О2 может связывать такой мутантный белок.
6. В крови студента одной из африканских стран, поступившего в
больницу по поводу одышки, головокружения, учащенного сердцебиения и
болей в конечностях, при анализе крови были найдены эритроциты,
имеющие форму серпа. Объясните причину развития данного заболевания.
Для ответа на этот вопрос объясните:
а)
какое строение имеет гемоглобин А; б)
какие изменения в
структуре белка привели к образованию патологической формы гемоглобина;
в) как называется такая форма гемоглобина; г) почему изменяются форма и
функция эритроцитов.
7. При длительных умеренных тренировках (например, бег трусцой в
течение 30 мин) в сердечной мышце увеличивается количество шаперонов-70
(называемых также белками теплового шока). Почему тренированные таким
образом люди
значительно
легче переносят последствия
тромбозов
коронарных сосудов (инфарктов)? Для ответа на этот вопрос объясните:
а) какое строение имеют эти белки; б) какую роль они играют в
поддержании нативной конформации других белков.
8. После высаливания искомого белка сульфатом аммония получен
осадок, содержащий изучаемый белок вместе с солью. Как можно отделить
белок от соли? Для ответа объясните:
а)
с помощью каких методов можно удалить низкомолекулярные
примеси из осадка;
б)
какие принципы лежат в основе каждого метода; в)
какой из
методов используется, если нужно сохранить исходный объем белкового
раствора.
Тесты
Строение белков
1. Выберите один неправильный ответ. Шапероны:
А. Являются глобулярными белками.
Б. Связываются с частично
денатурированными белками
В. Облегчают разрушение частично денатурированных белков.
Г.
Находятся во всех отделах клетки
Д. Их синтез усиливается при стрессовых воздействиях
2. Выберите одно наиболее полное утверждение.
Самосборка
протомеров в олигомерный белок происходит благодаря наличию:
А. Гидрофобных радикалов в местах контакта. Б. Противоположно
заряженных функциональных групп
В. Ионов металлов. Г. Комплементарности контактных поверхностей
Д.
Ферментов,
облегчающих
взаимодействие
контактирующих
участков
3. Выберите правильные ответы. Комплементарностью молекул
обусловлены взаимодействия:
А. Белка с лигандом. Б. Протомеров в олигомерном белке. В. Белка с
диполями воды в растворе.
Г. Различных белков в процессе самосборки клеточных органелл.
Д. Радикалов аминокислот при формировании третичной структуры
белка
4 . Выберите одно наиболее полное определение. Конформация белка:
А. Аминокислотная последовательность полипептидной цепи.
Б. Число полипептидных цепей в олигомерном белке.
В. Укладка α-спиралей и β-структур в полипептидной цепи.
Г. Характерное строение супервторичной структуры.
Д. Пространственная структура белка
Основы функционирования белков
5. Выберите правильные ответы. Лигандом для белка может быть:
А. Ион металла
Б. Простетическая группа
Г. Органическая небелковая молекула.
В. Другой белок
Д. Лекарственное вещество
6. Выберите один неправильный ответ. Активный центр белка:
А. Расположен в углублении белковой молекулы.
Б. Является
фрагментом полипептидной цепи
В. Сформирован радикалами аминокислот, находящихся на расстоянии
друг от друга
Г. Имеет неровный рельеф. Д. Способен комплементарно связывать
специфические лиганды
7. Выберите одно наиболее полное утверждение. Активный центр
белка — это участок:
А. Комплементарно взаимодействующий с лигандом.
Б.
Находящийся в углублении белковой молекулы
В. Расположенный на поверхности белка и образованный радикалами
аминокислот
Г. Сформированный на уровне третичной структуры.
Д.
Находящийся между двумя доменами
8. Выберите одно наиболее полное утверждение. Простетическая
группа:
А. Неорганическая часть белка.
Присоединенное
к
белку
Б. Органическая часть белка.
лекарственное
вещество.
присоединяемый к белку при функционировании.
Г.
В
Лиганд,
Д. Небелковая часть,
прочно связанная с активным центром белка.
9. Установите соответствие.
1. Лиганд Н-холинорецепторов
2.
Миорелаксант
3.
Нейромедиатор 4. Ингибитор ацетилхолинэстеразы
А. Ацетилхолин
Б. Дитилин
В. Оба
Г. Ни один
10. Выберите один правильный ответ. Ацетилхолин и атропин:
А. Нейромедиаторы.
Б. Взаимодействуют в активном центре
ацетилхолинэстеразы.
В. Участвуют в проведении импульса через холинергические синапсы.
Г. Лиганды М-холинорецептора
Д. Лекарственные препараты конкурентного действия
11. Выберите один неправильный ответ. Дитилин и атропин:
А. Нейромедиаторы. Б. Структурные аналоги ацетилхолина
В. Конкурентные ингибиторы холинорецепторов.
Г. Лиганды
холинорецепторов. Д. Лекарственные вещества
12. Установите соответствие.
1. Антагонист адреналина. 2. Лиганд адренергических рецепторов.
3. Нейромедиатор. 4. Лекарственное вещество
А. Мезатон
Б. Норадреналин
В. Оба
Г. Ни один
13. Выберите один правильный ответ. Мезатон и атропин:
А. Антагонисты нейромедиатора.
Б. Агонисты нейромедиатора. В.
Лиганды фермента, разрушающего нейромедиатор.
Г. Лиганды рецептора
нейромедиатора. Д. Конкурентные ингибиторы действия нейромедиатора
14. Выберите один неправильный ответ. Гем:
А. Небелковая часть гемосодержащих белков.
Б. Состоит из 4
пиррольных колец
В. Обратимо связан с белковой частью гемоглобина.
Г. Имеет в
составе атом железа. Д. Входит в состав миоглобина
15. Выберите один неправильный ответ. Сродство гемоглобина к
кислороду уменьшается:
А. По мере присоединения молекул О2 к протомерам гемоглобина
Б. При увеличении в крови концентрации СО2
.
В. В результате
протонирования гемоглобина
Г. По мере отщепления О2 от протомеров гемоглобина. Д. При
присоединении 2,3-бисфосфоглицерата
16. Установите соответствие.
1. Мономерный белок.
белок.
2. Гемопротеин.
3. Аллостерический
4. Фермент
А. Миоглобин
Б. Гемоглобин
В. Оба
Г. Ни один
17. Выберите один неправильный ответ.
Центр связывания белковой части миоглобина и гемоглобина с гемом:
А. Находится в углублении между двумя α-спиралями. Б. Образован
преимущественно гидрофобными радикалами аминокислот. В. Удерживает
гем за счет множества водородных и ионных связей.
Г. Содержит 2
функционально важных остатка Гис. Д. Снижает сродство белков к оксиду
углерода
18. Выберите один правильный ответ. Миоглобин и гемоглобин:
А. Олигомерные белки. Б. Гемопротеины. В. Фосфопротеины.
Г. Взаимодействуют с 2,3-бисфосфоглицератом. Д. Белки эритроцитов
19. Установите соответствие.
А. Гистидин Е7
Б. Гистидин F8
В. Оба
Г. Ни один
1. Находится в активном центре миоглобина и гемоглобина.
2. Связан координационной связью с железом гема.
3. Уменьшает сродство оксида углерода к железу гема
4. Связывается с О2
20. Выберите один неправильный ответ. 2,3-Бисфосфоглицерат:
А. Синтезируется в эритроцитах.
Б. Содержится в клетке в
одинаковых концентрациях с гемоглобином
В. Присоединяется к аллостерическому центру оксигемоглобина
[Нb(О2)4]
Г. Уменьшает сродство гемоглобина (Нb) к О2.
Д. Взаимодействует с радикалами аминокислот ионными связями
21. Установите соответствие.
1. Не взаимодействует с 2,3-бисфосфоглицератом.
2. Преобладает
в эритроцитах взрослого человека
3. Участвует в переносе О2.
А. НbА
Б. НbF
4. Содержит в составе 2α- и 2δ-цепи
В. Оба
Г. Ни один
22. Установите соответствие.
1.
Мономерный белок.
2.
В дезоксиформе образует
фибриллярные агрегаты
3.
В 6-м положении β-цепей содержит Глу.
4. Относится к
холопротеинам
А. НbА
Б. НbS
В. Оба Г. Ни один
23. Установите соответствие.
А. Активный центр гемоглобина.
гемоглобина В. Оба
Б. Аллостерический центр
Г. Ни один
1. Взаимодействует с О2
2. Находится в центральной полости молекулы белка
3. Комплементарно взаимодействует с лигандом
4. Образует прочное соединение с лигандом
24. Выберите один неправильный ответ. Сродство гемоглобина к О2
увеличивается при:
А. Увеличении парциального давления О2
Б. Увеличении концентрации Н+
В. Уменьшении концентрации Н+
Г. Уменьшении концентрации 2,3-бисфосфоглицерата
Д. Гликозилировании гемоглобина
25. Установите соответствие.
1. Присоединяется к гемоглобину в активном центре
2. Вырабатывается в организме в небольших количествах
3. Является физиологическим лигандом гемоглобина
4. Связывается с гемоглобином в аллостерическом центре
А. О2
Б. СО
В. Оба
Г. Ни один
26. Установите соответствие.
1. Является лигандом гемоглобина.
2.
Взаимодействует с Нb(О2)4.
3. Присоединяется к Fе2+ гема
4. Аллостерический регулятор функции гемоглобина
А. О2
Б. 2,3-Бисфосфоглицерат В. Оба
Г. Ни один
27. Выберите один неправильный ответ. В гемоглобине S (HbS):
А. На
поверхности
находится
гидрофобная
аминокислота.
Б.
Нарушения затрагивают α-цепи гемоглобина
В. Образуется участок, склонный к агрегации. Г. Имеет 8 α-спиралей.
Д. Содержит 4 гема
28. Выберите один неправильный ответ.
При нагревании раствора
белков до 80°С происходит:
А. Разрыв слабых связей.
Б. Приобретение молекулами белка
случайной конформации. В. Нарушение взаимодействия белка с лигандами.
Г. Уменьшение растворимости белков Д. Изменение первичной структуры
белков
29. Выберите один правильный ответ. Что общего между нативной и
денатурированной рибонуклеазой:
А. Первичная структура.
Б. Конформация. В. Строение активного
центра. Г. Межрадикальные связи.
Д. Функция
30. Выберите один неправильный ответ. Белки денатурируют в
результате:
А.
Действия
протеолитических
ферментов.
Б.
Повышения
температуры. В. Изменения рН
Г. Действия солей тяжелых металлов. Д. Воздействия мочевины
31. Выберите один неправильный ответ. В результате денатурации
белков:
А. Уменьшается их растворимость.
Б. Разрушается нативная
конформация. В. Молекула занимает больший объем.
Г. Увеличивается
доступность белка для действия протеолитических ферментов
Д. Происходит гидролиз пептидных связей.
32. Выберите один правильный ответ. Подберите к активному центру
белка комплементарный
лиганд.
33. Выберите один правильный ответ. Подберите к каталитическому
протомеру олигомерного белка комплементарный регуляторный протомер.
6.4. Ферменты как мишени действия ФАВ. Тесты и задачи.
Задачи
1.
Объясните,
почему
протеолитические
ферменты
и
дезоксирибонуклеаза используются для лечения гнойных ран:
а)
какие реакции катализируют эти ферменты; б)
как изменится
вязкость гнойного содержимого, если она зависит от концентрации
макромолекул в его составе; в)
можно ли для очищения ран от гноя
использовать пепсин, а также коллагеназу и гиалуронидазу.
2. Токсический эффект тяжелых металлов, например Сd2+ и Нg2+,
объясняется тем, что они могут замещать Zn2+ в активном центре
определенных ферментов. Приведите примеры ферментов, в активном
центре которых содержатся металлы, и объясните: а)
как при этом
изменяется активность ферментов и почему; б) почему при этом изменяется
скорость транскрипции, а также снабжение клеток кислородом.
3. Изоферменты гексокиназа и глюкокиназа катализируют одну и ту же
реакцию, но различаются по кинетическим свойствам: глюкокиназа имеет Км
= 10 ммоль/л, а у гексокиназы Км = 0,2 ммоль/л. Напишите реакцию, которую
ускоряют эти изоферменты и объясните:
а) для каких органов характерна гексокиназа, а для каких глюкокиназа;
б) у какого изофермента сродство к глюкозе больше и какое это имеет
физиологическое значение.
4. У некоторых жителей Японии и Китая после употребления очень
небольших количеств алкоголя расширяются сосуды и увеличивается частота
сердечных сокращений. Причиной этих симптомов является высокая
концентрация в крови ацетальдегида - соединения, токсичного для мозга.
Объясните, почему эти же количества алкоголя не оказывают такого
действия у европейцев.
а) напишите реакцию превращения ацетальдегида в ацетат, укажите
фермент; б) какая форма фермента отсутствует у некоторых жителей Японии
и Китая, если установлено, что есть две формы этого фермента:
митохондриальная с низкой Км и цитозольная с высокой Км.
5.
Сериновые протеазы проявляют групповую специфичность к
субстратам.
Эти
ферменты
имеют
похожую
структуру
и
общий
каталитический механизм, но различаются по субстратной специфичности.
Что определяет специфичность этих ферментов к субстрату, а что - специфичность к пути превращения? а) объясните название этих ферментов —
«сериновые
протеазы»;
б)
сравните
структуру каталитического
и
субстратсвя-зывающего участков активного центра химотрипсина, трипсина
и эластазы.
6. Ферментные препараты хранят в вакуумированных ампулах (без
кислорода), а растворяют сухой препарат в дистиллированной (кипяченой)
воде при осторожном перемешивании. Сыворотку крови, предназначенную
для измерения активности ферментов, немедленно помещают в пробирку со
льдом. Объясните эти требования (в тексте они выделены).
7. На чем основано действие аспирина как жаропонижающего средства,
лекарства, снимающего слабые боли и уменьшающего воспалительные
процессы? а)
напишите схему процесса, на который влияет аспирин; б)
укажите фермент, ингибитором которого является аспирин; в)
в чем
заключается причина изменения конформации молекул фермента при
действии на нее аспирина, обратима ли инактивация фермента.
8. Полипептиды трасилол (контрикал), гордокс используются как
лечебные препараты при панкреатите. Объясните: а)
как используются
структурные аналоги субстратов в медицине; б) на чем основано действие
полипептидов типа трасилола при панкреатите; в)
что защищает
поджелудочную железу от самопереваривания в норме.
9. Каптоприл —лекарственный препарат, конкурентный ингибитор
карбоксидипептидилпептидазы. Напишите схематически реакцию, скорость
которой уменьшает каптоприл, и объясните: а)
вещества при этом уменьшается в крови; б)
концентрация какого
почему это лекарство
эффективно при некоторых формах гипертонической болезни.
10. При длительном приеме антибиотиков и сульфаниламидов
происходит угнетение микрофлоры кишечника участвующей в синтезе
пиридоксина. Скорость каких реакций в клетках уменьшится и почему? а)
напишите
несколько
реакций,
для
протекания
которых
необходим
пиридоксин; б) какое значение имеют эти реакции для организма человека?
11.
В двух пробах за 10 мин гидролизовалось равное количество
крахмала: в первой пробе количество амилазы 2 мг, во второй — 5 мг.
Одинакова ли активность амилазы в обеих пробах?
12. Оптимальное значение рН пепсина 1,5-2,0, а трипсина, который
секретируется
с
панкреатическим
соком,
7,8.
Нарисуйте
графики
зависимости скорости реакции от рН для этих ферментов и объясните: а)
почему изменение рН приводит к уменьшению активности фермента; б)
какое значение для организма человека имеет различие в рН-оптимуме этих
ферментов.
13.
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 изменилась в крови пациента и как.
Тесты
1.
Выберите
наиболее
полное
утверждение.
Субстратная
специфичность ферментов обусловлена:
А. Набором определенных функциональных групп в активном центре
Б. Образованием специфических связей между аминокислотными
остатками активного центра и субстратом
В. Наличием кофермента
Г. Соответствием субстратсвязывающего участка активного центра по
форме субстрату
Д. Комплементарностью активного центра фермента субстрату
2. Выберите правильные ответы. Ферменты, обладающие абсолютной
специфичностью:
А. Катализируют один тип реакции с несколькими сходными
субстратами
Б. Имеют конформацию активного центра, способную к небольшим
изменениям
В. Способны катализировать единственную реакцию
Г. Превращают субстрат, который соединяется с активным центром
комплементарно
Д. Взаимодействуют только с определенным стереоизомером субстрата
3. Выберите правильные ответы. Сериновые
протеазы
(трипсин,
химотрипсин, эластаза, тромбин):
А. Имеют одинаковую первичную структуру.
Б. Ускоряют реакцию
протеолиза с участием Асп, Гис и Сер
В. Взаимодействуют только с определенным субстратом . Г. Ускоряют
гидролиз пептидных связей в самых разных белках.
Д. Имеют похожую
пространственную структуру и общий каталитический механизм
4. Выберите один неправильный ответ. Для сериновых протеаз
характерно:
А. Однотипное строение каталитического участка активного центра
Б. Участие в протеолизе триады аминокислот: Асп, Гис и Сер.
В.
Групповая специфичность к субстратам
Г. Однотипное строение субстратсвязывающего участка активного
центра. Д. Разная первичная структура
5. Выберите один неправильный ответ. Образованию ферментсубстратного комплекса предшествует:
А. Диссоциация продукта от фермента и возвращение фермента в
исходное состояние
Б. Изменение порядка соединения аминокислот в полипептидной цепи
В. Установление индуцированного комплементарного соответствия
между ферментом и субстратом
Г. Сближение функциональных групп, участвующих в катализе
Д. Изменение конформации как фермента, так и субстрата
6. Выберите один неправильный ответ.
В ходе ферментативного
катализа с участием карбоангидразы:
А. Образуются Н+ и НСО- .
Б. Формируется высокоорганизованная
сеть взаимодействий, необходимых для связывания иона Zn2+ с молекулой
воды и СО2
.
В. Разрушаются ковалентные связи иона Zn2+ с остатками
полярных аминокислот . Г. Вовлекается молекула воды. Д. Уменьшается
комплементарность между ферментом и субстратом.
7. Выберите один правильный ответ. К классу гидролаз относится
фермент глюконеогенеза:
А. Енолаза
Б. Альдолаза
В. Фосфоенолпируваткарбоксикиназа
Г. Пируваткарбоксилаза.
Д. Глюкозо-6-фосфатаза
8. Выберите один правильный ответ. К классу лиаз относится фермент:
А. Гидратаза
Б. Фосфатаза
В. Липаза
Г. Нуклеаза
Д.
Гликозидаза
9. Выберите один неправильный ответ.
В гликолизе есть реакции,
которые катализируют ферменты класса:
А. Оксидоредуктазы Б. Трансферазы В. Гидролазы Г. Лиазы
Д.
Изомеразы
10.
Выберите
один
неправильный
ответ.
При
дефиците
тиаминпирофосфата:
А. Уменьшается скорость реакций цикла Кребса. Б. Нарушается синтез
γ-аминомасляной кислоты (ГАМК)
В. Уменьшается образование ацетил-КоА из пирувата. Г. Возникает
гипоэнергетическое состояние
Д. Нарушается синтез ацетилхолина
11. Выберите один неправильный ответ. Пищевые продукты содержат
витамины, которые:
А. Не синтезируются в клетках организма человека
Б. Могут синтезироваться микрофлорой кишечника
В. Имеют активные группы, участвующие в катализе
Г. Могут быть источниками энергии
Д. Являются предшественниками коферментов
12. Выберите правильные ответы. Внутриклеточные мембраны могут
способствовать ускорению ферментативных реакций, так как:
А. Уменьшают время диффузии веществ.
Б. Увеличивают сродство
фермента к субстрату.
В. Изолируют субстраты и действующие на них ферменты в одном
компартменте.
Г. Затрудняют достижение равновесия реакции.
Д. Увеличивают вероятность столкновения молекул ферментов со
своими субстратами
13. Выберите один правильный ответ. Каптоприл — конкурентный
ингибитор
карбокси-дипептидил-пептидазы
используется
при
лечении
гипертензии. Это лекарство изменяет:
А. Vmах превращения ангиотензина I в ангиотензин II
B. Как Vmах так и КМ
Б. Км реакции
С. Специфичность к ангиотензину I
Д.
Первичную структуру фермента
14. Выберите один правильный ответ. Лекарственный препарат
прозерин в отличие от сильного отравляющего вещества зарина:
А. Уменьшает активность ацетилхолинэстеразы
Б. Связывается в активном центре фермента
В. Образует с ферментом ковалентную связь
Г. Ингибирует ферменты с остатком Сер в активном центре
Д. Является обратимым ингибитором
15. Выберите один правильный ответ. Обнаружено, что увеличение
концентрации
гладкомышечных
циклического
аденозинмонофосфата
клетках
улучшает
бронхов
(цАМФ)
состояние
в
больных
бронхиальной астмой. Для облегчения симптомов этой болезни можно
использовать лекарства:
А. Ингибиторы фосфодиэстеразы
Б. Ингибиторы аденилатциклазы
В. Ингибиторы протеинкиназы А
Г. Активаторы фосфодиэстеразы
Д. Активаторы протеинфосфатазы
16. Выберите один правильный ответ. Примером необратимой
регуляции активности ферментов является:
А. Фосфорилирование под действием протеинкиназ
Б. Аллостерическая регуляция
В. Дефосфорилирование под действием протеинфосфатаз
Г. Ингибирование конкурентными ингибиторами
Д. Частичный протеолиз ферментов, участвующих в переваривании
белков
17. Выберите правильные ответы. Аллостерические ферменты:
А. Являются олигомерами
Б. Это регуляторные ферменты метаболических путей
В. Ингибируются конечными продуктами метаболических путей
Г. Регулируются небольшими изменениями концентрации эффекторов
Д. Кроме каталитических центров, имеют регуляторные центры
18. Выберите один правильный ответ. Протеинкиназы в отличие от
протеинфосфатаз:
А. Катализируют реакцию:
Белок—ОН + АТФ —> Белок—ОРО3Н2 + АДФ
Б. Влияют на количество фосфорилированных белков в клетке
В. Изменяют активность в ответ на действие гормона
Г. Катализируют реакцию:
Белок—ОРО3Н2 + Н2О —> Белок—ОН + Н3РО4
Д. Уменьшают количество дефосфорилированных белков в клетке
19. Выберите один правильный ответ. Концентрация цАМФ:
А. Не зависит от активности фосфодиэстераз
Б. Влияет на процессы фосфорилирования белков
В. Не может влиять на активность фосфодиэстераз
Г. Уменьшается при действии кофеина
Д. Увеличивается, когда G-белок соединен с гуанозинтрифосфатом
20. Выберите один правильный ответ. Активаторы ферментов в
отличие от веществ-индукторов:
А. Увеличивают экспрессию генов
Б. Изменяют конформацию белков-регуляторов транскрипции
В. Влияют на скорость трансляции
Г. Отвечают за практически мгновенный ответ клетки на изменение
окружающей среды
Д. Могут быть гормонами
21. Выберите один неправильный ответ. Аллостерический фермент
карбамоилфосфатсинтетаза II:
А.
Регулирует
метаболический
путь
синтеза
пиримидиновых
нуклеотидов
Б. Построен из нескольких субъединиц
В. При недостатке уридинтрифосфата (УТФ) ускоряет реакцию
Г. Присоединяет УТФ к регуляторному центру, что влияет на
конформацию активного центра
Д. Уменьшает активность при уменьшении концентрации УТФ
22. Выберите один неправильный ответ. Активация ферментов в клетке
путем фосфорилирования:
А. Это ответ клетки на изменение концентрации некоторых гормонов в
крови
Б. Сопровождается уменьшением скорости дефосфорилирования
белков
В. Происходит с участием АТФ
Г. Необратимый для клетки процесс ковалентной модификации
фермента
Д. Происходит после присоединения цАМФ к протеинкиназе А
23. Установите соответствие.
А. Фосфорилирование липазы
Б. Дефосфорилирование липазы
В. Аллостерическая регуляция карбамоилфосфатсинтетазы
Г.
Активация протеинкиназы А
Д. Частичный протеолиз трипсиногена
1. Ускоряется протеинфосфатазой
2.
Происходит после
присоединения цАМФ
3. Сопровождается гидролизом пептидных связей
24. Выберите один правильный ответ. В первые 2 дня после инфаркта
миокарда в крови больше всего возрастает активность фермента:
А.
Креатинкиназы.
Б.
Лактатдегидрогеназы.
В.
Аланинаминотрансферазы
Г. β-Гидроксибутиратдегидрогеназы. Д. Аспартатаминотрансферазы
25. Выберите один правильный ответ. Фермент пепсин используется в
медицине для:
А. Обработки гнойных ран. Б. Предотвращения тромбообразования
В. Улучшения пищеварения.
Г. Рассасывания рубцов. Д. Лечения
вирусного конъюнктивита
26. Выберите один правильный ответ. Фермент гиалуронидаза
используется в медицине для:
А. Удаления токсинов. Б. Лечения злокачественных новообразований
В.
Рассасывания
рубцов.
Г.
Улучшения
пищеварения.
Д.
Предотвращения тромбообразования
27. Выберите один неправильный ответ. Противоопухолевое действие
фермента аспарагиназы основано на том, что:
А. Фермент ускоряет реакцию: Асн
Асп + NН3
Б. Лейкозные клетки получают аминокислоту Асн только из крови
В. Фермент аспарагиназу можно вводить в кровь больным лейкозом
Г. Синтез белков в лейкозных клетках прекращается
Д. Лейкозные клетки способны амидировать Асп
6.5. Рецепторы как мишени действия ФАВ. Вопросы, задачи, темы
докладов.
Теоретические вопросы
1.
Какие классы сигнальных молекул осуществляют сообщение
между клетками?
2.
Как регулируется образование сАМР? Опишите роль GTP в этом
процессе.
3.
Как действует сАМР в качестве вторичного посредника?
4.
Каким образом оксид азота осуществляет свое регуляторное
воздействие?
Задачи
1. Дитилин, используется в качестве миорелаксанта для расслабления
скелетных
мышц
на
время
операции.
На
чем
основан
механизм
лекарственного действия препарата? При ответе объясните:
а) как проводится импульс через нервно-мышечный синапс; б) какое
вещество используется в качестве нейромедиатора в данном типе синапсов;
в) каков механизм действия препарата, если сравнить строение дитилина и
нейромедиатора.
2.
Взаимодействие
нейромедиатора
ацетилхолина
с
М-
холинорецепторами вызывает сокращение гладких мышц внутренних
органов (кишечника и желудка, желчного и мочевого пузырей, бронхов), а
также сужение зрачков. Атропин — лекарственный препарат, используемый
в фармакологии как спазмолитик, т.е. вещество, снимающее спазм гладких
мышц. Каков механизм действия атропина? Для ответа:
а)
объясните, как проводится нервный импульс через синапс; б)
сравните структуру нейромедиатора и лекарства, найдите сходство в
структуре этих веществ;
в)
предположите, с какими белками будет
взаимодействовать атропин и как называются такие лиганды, объясните
механизм его лекарственного действия.
3.
Подтверждением
характеризующегося
утомляемостью,
диагноза
мышечной
служит
миастении
слабостью
улучшение
состояния
—
и
заболевания,
патологической
пациента
после
внутримышечного введения прозерина. Объясните, почему состояние
больного улучшается после введения прозерина. Для ответа на вопрос:
а)
назовите причину нарушения проведения нервного импульса у
больных миастенией;
б)
напишите реакцию гидролиза ацетилхолина в
нервно-мышечных синапсах и объясните, какое значение для проведения
нервного импульса имеет эта реакция; в) объясните, как прозерин влияет на
скорость гидролиза и количество ацетилхолина в нервно-мышечных
синапсах.
4. После серьезной травмы больная не принимала пищу в течение 3
дней. Больной был прописан длительный постельный режим, и, боясь
поправиться, она исключила из рациона жиры, но не смогла отказаться от
избыточного употребления сладких блюд. В течение нескольких месяцев
масса тела женщины увеличилась на 4 кг. Почему масса тела больной
увеличилась? Для обоснования ответа:
а) схематично изобразите метаболические пути, активация которых
привела к увеличению массы тела больной;
б) назовите гормон, под влиянием которого это произошло;
в) представьте в виде схемы механизм действия этого гормона.
5. Туристы не рассчитали запасы продовольствия и голодали в течение
2 сут. Как изменились концентрации глюкозы и жирных кислот в крови
туристов к концу 2-х суток голодания? Для ответа на вопрос:
а) укажите гормоны, концентрация которых повышается в крови при
голодании;
б) опишите механизм передачи сигналов этих гормонов в тканяхмишенях;
напишите схемы метаболических путей, которые ускоряют эти
гормоны при голодании в печени.
Темы докладов:

Ацетилхолиновые рецепторы. Классификация, структура и
механизм передачи сигнала.

Синтез серотонина в организме и основная реакция его
метаболизма. Серотониновые рецепторы, их классификация и механизм
передачи сигнала.

Рецепторы глутаминовой кислоты. Синтез в организме.
Классификация и механизм передачи сигнала.

Синтез дофамина и адреналина в организме. Классификация и
механизм действия дофаминовых рецепторов.

Классификация адреналиновых рецепторов. Лиганды β-
адренорецепторов.

Гистамин, его функция в организме, классификация его
рецепторов. Антагонисты гистаминовых рецепторов, примеры структур.
6.6. Нуклеиновые кислоты как мишени действия ФАВ. Вопросы и
задачи
Теоретические вопросы
1.
Что является субстратом для синтеза ДНК?
2.
Почему при синтезе ДНК используется ТТР, а не UTP, как в
3.
Может ли цепь ДНК синтезироваться с использованием только
РНК?
четырех нуклеозидфосфатов? Ответ поясните.
4.
В каком направлении происходит синтез ДНК? Ответ объясните.
5.
Какие термодинамические силы движут синтезом ДНК?
6.
При встраивании неправильного нуклеотида его необходимо
заменить.
Как
происходит
ошибочного основания?
распознавание
репарирующей
системой
7.
Что такое тиминовый димер, как он образуется и как
репарируется.
8.
Как
укорачиваются
хромосомы
эукариот
при
каждой
последующей репликации?
9.
Почему предотвращается укорочение ДНК?
10.
Каковы отличия синтеза РНК от ДНК?
11.
Опишите процесс инициации транскрипции.
12.
Опишите способы (2) терминации транскрипции.
13.
Пользуясь схемами, объясните механизм сплайсинга. Какова
биологическая роль интронов?
14.
Какие механизмы обеспечивают точность трансляции?
Задачи
1.
После
внутривенного
введения
животным
N5-аспартата
радиоактивная метка появляется в составе нуклеиновых кислот разных
органов и тканей. Вспомните пути синтеза нуклеотидов и укажите, какие
атомы в пуриновых и пиримидиновых основаниях будут содержать метку.
Правильность выбора иллюстрируйте схемами соответствующих реакций.
2.
Причинами подагры могут быть суперактивация ФРДФ
(фосфорибозилдифосфат)-синтетазы
либо
частичная
недостаточность
гипоксантингуанинфосфорибозил-трансферазы. Объясните, почему такие
изменения в активности этих ферментов могут вызвать развитие заболевания.
Для этого:
а)
напишите
схемы
реакций,
катализируемых
указанными
ферментами;
б)
укажите, почему скорость этих реакций влияет на количество
мочевой кислоты, образующейся в организме.
3. В клинике, куда пациент поступил с жалобами на острые боли в
мелких суставах, у него была диагностирована подагра и назначено лечение
аллопуринолом. Объясните, почему аллопуринол облегчает состояние
больного. Для этого:
а)
представьте схему метаболического пути, скорость которого
увеличится у этого больного;
б) объясните механизм действия аллопуринола;
в) укажите, какое вещество будет конечным продуктом катаболизма
пуринов при лечении этим препаратом.
4. Метотрексат — структурный аналог фолиевой кислоты является
эффективным противоопухолевым препаратом и широко используется в
клинике. Он снижает скорость синтеза пуриновых и пиримидиновых
нуклеотидов и тормозит рост и размножение быстрорастущих клеток. Укажите, какие стадии синтеза нуклеотидов будут ингибиро-ваны при
использовании этого лекарства. Для этого:
а) назовите производные Н4-фолата, которые обеспечивают включение
углеродных атомов в азотистые основания нуклеотидов;
б)
напишите строение пуринового и пиримидинового оснований,
отметив атомы, включение которых тормозится в присутствии метотрексата.
5.
В
глутамина
химиотерапии
—
опухолей
антибиотик
применяют
азасерин,
структурный
который
аналог
ингибирует
амидотрансферазные реакции. Как этот препарат изменяет скорость синтеза
нуклеотидов? Для ответа на вопрос:
а) укажите атомы азота, которые включаются в молекулы пуриновых и
пиримидиновых оснований за счет амидной группы Глн;
б)
напишите схемы соответствующих реакций, иллюстрирующие
правильность вашего выбора.
6. У детей с синдромом Леша—Найхана наблюдается тяжелая форма
гиперурикемии, сопровождающаяся появлением тофусов, уратных камней в
мочевых путях и серьезными неврологическими отклонениями. С потерей
активности какого фермента связано развитие заболевания? Для объяснения:
а) представьте схему катаболизма пуриновых нуклеотидов;
б)
напишите схемы реакций, которые не идут у больных при
указанной патологии;
в)
укажите лекарственный препарат, который может снизить
содержание мочевой кислоты в крови этих детей, и механизм его действия.
7. Структурный аналог тимина — 5-фторурацил оказывает сильное
цитостатическое действие и часто используется в химиотерапии опухолей.
Для объяснения действия 5-фторурацила: а)
напишите схему реакции,
которую ингибирует этот препарат;
б)
укажите, синтез какой нуклеиновой кислоты нарушается в
присутствии этого препарата и почему.
8. При наследственной оротацидурии (наследственная болезнь,
обусловленная
недостаточностью
ферментов,
переводящих
оротовую
кислоту в цитидиловую) с мочой выводится до 1,5 г оротата. Укажите,
недостаточная активность какого фермента приводит к возникновению этого
заболевания. Аргументируйте ваш ответ, указав:
а) место блока на схеме синтеза пиримидиновых нуклеотидов;
б)
причины, приводящие к синтезу малоактивного варианта этого
фермента;
в)
метаболиты,
с
помощью
которых
можно
устранить
«пиримидиновый голод» при этой патологии.
9. Ростовые факторы стимулируют клетку к вступлению в G1фазу
клеточного цикла, в ходе которой индуцируется синтез ферментов,
катализирующих образование дезоксирибонуклеотидов из рибонуклеотидов.
Какие дезоксирибонуклеотиды являются субстратами синтеза ДНК? Какие
ферменты
участвуют
в
их
образовании?
Ответ
иллюстрируйте
соответствующими схемами.
10. Фосфорибозиддифосфат (ФРДФ) является общим субстратом в
синтезе пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов de novo из простых
предшественников
и
по
«запасным»
путям.
Объясните,
почему
суперактивация фермента ФРДФ-синтетазы приводит к возникновению
подагры. Для этого:
а) напишите реакцию образования ФРДФ;
б) объясните, на каких стадиях синтеза пуриновых нуклеотидов dе
поvo и по «запасным» путям используется ФРДФ;
в) укажите, что происходит с конечными продуктами этих процессов,
если они образуются в избытке.
6.7. Обезвреживание токсических веществ в организме
Задачи
1.
У людей, длительно употребляющих алкоголь, снижается
эффективность некоторых лекарств, а также наркотических средств при
хирургическом
вмешательстве.
Почему
изменяется
скорость
биотрансформации лекарственных веществ у этих людей? Для ответа:
а) напишите реакции катаболизма этанола в печени;
б)
объясните, как влияет этанол на активность микросомального
окисления в печени.
2.
В загрязненном воздухе городов, каменноугольной смоле и
табачном дыме содержатся полициклические углеводороды, которые могут
вызывать раковые заболевания. Какой конечный метаболит образуется в
организме из полициклических углеводородов при участии микросомальной
системы окисления? Для ответа на вопрос:
а) напишите схему катаболизма полициклических углеводородов;
б) объясните, почему конечный метаболит может вызывать раковое
заболевание.
3.
Царь Митридат (Крымское царство) систематически принимал
небольшие дозы растительных ядов, чтобы не пострадать при остром
отравлении. На чем основан «эффект Митридата»? Для ответа:
а)
напишите схему обезвреживания токсичных веществ, укажите
ферменты, коферменты;
б)
объясните, почему систематический прием небольших доз
растительных ядов позволил царю избежать острого отравления.
4. Водно-нитратная метгемоглобинемия развивается при употреблении
воды с большим количеством нитратов. У грудных детей возможен
летальный исход при выраженных явлениях тканевой гипоксии (синюшность
губ и кожных покровов, одышка). Нарушение каких биохимических процессов лежит в основе развития метгемоглобинемии? Для ответа на вопрос:
а) напишите схему катаболизма нитратов в организме человека;
б)
укажите, на структуру каких соединений в организме ребенка
влияют продукты катаболизма нитратов;
в) объясните, почему у детей наблюдается гипоксия.
7.
Учебно-методическое
и
информационное
обеспечение
дисциплины (модуля)
а) основная литература:
1. Биохимия. Под редакцией Е.С. Северина. ГЭОТАР-Медиа. 2008г.
2. Основы медицинской химии. В.Г. Граник. Москва. Вузовская книга.
2006г.
3. Биохимия. В.П, Комов, В.Н. Шведова. Москва. Дрофа. 2004г.
4. Метаболизм эндогенных соединений. В. Г. Граник. Москва,
«Вузовская книга», 2006г.
б) дополнительная литература:
1.
Биохимия человека. В 2-х томах. Р.Марри, Д. Греннер, П. Мейес,
В. Родуэл. Мир, 2004г.
2.
Биохимия и молекулярная биология. В.Эллиот, Д. Элиот. Москва,
МАИК, «Наука/ интерпериодика», 2002г.
3.
Биохимия и молекулярная биология. Н. А. Белясова. Минск,
«Книжный дом», 2004 г.
4.
Метаболизм экзогенных соединений. В.Г. Граник Москва,
«Вузовская книга», 2006г.
5.
Клиническая биохимия под ред. В. А. Ткачука. ГЭОТАР-МЕД,
2004г.
6.
Лекарства. Фармакологический, биохимический и химический
аспекты. В. Г. Граник. Москва, «Вузовская книга», 2006г.
7.
Основы учения об антибиотиках. Н.С. Егоров. Москва, «Наука»,
Изд. МГУ, 2004г
8.
Биохимия тесты и задачи. Под ред.
Е.С. Северина. Москва
«Веди», 2005г.
9.
Лекарственные средства. М.Д. Машковский. Издание 15. ООО
«Издательство Новая Волна», 2005г.
в) Учебно-методические разработки, представленные в электронном
образовательном пространстве ЮФУ:
УМК курса «Биологические мишени ФАВ», автор Ткачук А.В.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
Аудитория
с
презентационным
оборудованием,
факультетская
библиотека с компьютерным классом.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с
учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки
Химия.
Автор: ассистент КХП и ВМС Ткачук А.В.
Рецензент:
профессор
кафедры
химии
природных
и
высокомолекулярных соединений, доктор химических наук С.В.Курбатов
Программа одобрена на заседании УМК химического факультета ЮФУ
от ___________ года, протокол № ________.