Viteza unei reacții chimice este determinată de cantitatea de substanță care a reacționat pe unitatea de timp într-o unitate de volum.
Dacă, la volum și temperatură constante, concentrația unuia dintre reactanți scade de la de la 1 inainte de din 2 pentru o anumită perioadă de timp de la t 1 inainte de t 2 , atunci viteza unei reacții chimice este:
v= -- (c 2 - c 1 ) / (t 2 - t 1 )=∆ c/∆ t,
Semnul „-” din partea dreaptă a ecuației înseamnă: pe măsură ce reacția continuă (t 2 - t 1 ) > 0 concentrația reactanților scade (de la 2 - de la 1< 0) , iar din moment ce viteza de reacție nu poate fi negativă, ecuația este precedată de semnul „-”.
Concentrația este exprimată în mol / l, iar rata - mol / (l s).
Viteza unei reacții chimice depinde de:
- Din natura substanțelor care reacţionează;
- Din conditiile in care se desfasoara (concentratie, temperatura, prezenta unui catalizator).
Natura reactivilor chimici are o influență cheie asupra vitezei de reacție. (De exemplu, hidrogenul reacționează cu fluorul deja la temperatura camerei și foarte viguros, iar atunci când interacționează cu iodul, reacția trebuie efectuată cu încălzire semnificativă).
Relația cantitativă dintre viteza de reacție și concentrația molară a reactanților este descrisă de legea de bază a cineticii chimice - legea maselor care actioneaza.
Legea maselor care actioneaza: viteza unei reacții chimice la temperatură constantă este proporțională cu produsul concentrațiilor reactanților.
aA + bB +… → cc + dd +….
În conformitate cu legea, viteza unei reacții chimice poate fi reprezentată sub următoarea formă:
v= k[A] vA [B] vB ,
Unde k - coeficientul independent de concentrație se numește constanta de viteză a reacției,
v Ași v B - numere constante - indicatori ai ordinii vitezei de reacție prin reactanți DARși LA.
Sumă v A + v B = v numit ordine totală (generală) de reacție.
Trebuie remarcat faptul că indicatorii de ordine a vitezei de reacție v Ași v B o reactivii nu sunt niciodată egali cu coeficienții stoichiometrici Ași b(o excepție poate fi doar într-un caz - dacă reacția este un act elementar).
Pentru reacțiile complexe, indicii de ordine de reacție nu sunt egali cu coeficienții stoichiometrici și se determină doar experimental.
Această dependență este valabilă pentru gaze și lichide (sisteme omogene). Pentru o reacție eterogenă (cu participarea substanțelor solide), viteza de reacție depinde și de dimensiunea suprafeței de contact dintre substanțele care reacţionează. Orice creștere a suprafeței are ca rezultat o creștere a vitezei de reacție.
Influența catalizatorilor asupra vitezei unei reacții chimice.
Catalizator - o substanță care modifică viteza unei reacții chimice, dar rămâne neschimbată după terminarea reacției chimice.
Efectul catalizatorilor asupra vitezei de reacție se numește cataliză. Când reactanții și catalizatorul sunt în aceeași stare de agregare, atunci vorbim de cataliză omogenă. În cataliză eterogenă, reactanții și catalizatorul sunt în diferite stări de agregare (de obicei, catalizatorul este în stare solidă, iar reactanții sunt în stare lichidă sau gazoasă).
Mecanismul de acțiune al catalizatorilor (simplificat).
În cursul unei reacții chimice catalizate, are loc formarea de produși intermediari (formarea unei legături între catalizator și reactant).
A + B \u003d AB,
Reacția fără catalizator este foarte lentă și cu adăugarea unui catalizator La, o reacționează cu una dintre substanțele inițiale (de exemplu, cu DAR), formând un intermediar foarte fragil și reactiv AK:
A + K = AK,
Acest compus intermediar reacţionează cu o altă materie primă LA, formând produsul final AB iar catalizatorul iese în forma sa originală:
AK + B = AB + K.
Catalizatorul poate participa la reacție de un număr infinit de ori. Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că compușii care reduc activitatea catalizatorului pot fi prezenți în reacții. Astfel de substanțe sunt numite otravuri catalitice, și procesul în sine otrăvire.
cataliză omogenă.
2 ASA DE 2 + O 2 = 2 ASA DE 3 (1 ),
(A + B = AB),
Catalizator - NU.
O 2 + 2NO \u003d 2NO 2 (2),
(LA + La = VK),
2NO 2 + 2SO 2 \u003d 2SO 3 + 2NO (3),
(VC + A = AB + K).
cataliză eterogenă.
În cataliză eterogenă, reactanții sunt adsorbiți de suprafața catalizatorului (acesta este eterogen, iar aici sunt localizați centrii activi, sub influența cărora legătura dintre atomii reactanților este slăbită, molecula este deformată și uneori chiar se rupe. ).
2 ASA DE 2 + O 2 = 2 ASA DE 3,
Catalizator V 2 O 5 , Pt.
SO 2 + V 2 O 5 \u003d SO 3 + 2VO 2,
2VO 2 + ½ O 2 \u003d V 2 O 5.
Catalizatorul se caracterizează prin selectivitatea acțiunii (un anumit catalizator pentru o anumită reacție). Selectarea catalizatorilor optimi este o problemă urgentă pentru multe industrii: prelucrarea gazelor, cracarea hidrocarburilor, industria petrolului, producția de polimeri, cauciuc etc.
Catalizatorii joacă, de asemenea, un rol important în natura vie, ei fiind numiți doar enzime.
Proteinele sunt materiale de construcție. Unele bacterii și toate plantele sunt capabile să sintetizeze toți aminoacizii din care sunt construite proteinele, folosind substanțe anorganice pentru aceasta: azot și dioxid de carbon aer, hidrogen obtinut din scindarea apei (datorita energiei luminoase), substante anorganice ale solului. Animalele aflate în proces de evoluție și-au pierdut capacitatea de a sintetiza zece aminoacizi deosebit de complecși, numiți esențiali. Le fac gata cu hrană vegetală și animală. Astfel de aminoacizi se găsesc în proteinele produselor lactate (lapte, brânză, brânză de vaci), în ouă, pește, carne, precum și în soia, fasole și alte plante. În tractul digestiv, proteinele sunt descompuse în aminoacizi, care sunt absorbiți în sânge și pătrund în celule. În celule, din aminoacizi gata preparate, se construiesc propriile proteine, care sunt caracteristice unui organism dat. Proteinele sunt o componentă esențială a tuturor structurilor celulare, iar acesta este rolul lor structural important.
Proteine enzimatice.În fiecare celulă vie, mii de biologice reacții chimice. În cursul acestor reacții are loc scindarea și oxidarea nutrienților proveniți din exterior. Energia nutrienților obținute ca urmare a oxidării și produsele de descompunere a acestora sunt folosite de celulă pentru a sintetiza diferiții compuși organici de care are nevoie. Apariția rapidă a unor astfel de reacții este asigurată de catalizatori biologici sau acceleratori de reacție - enzime. Sunt cunoscute peste o mie de enzime diferite. Toate sunt albe.
Fiecare enzimă oferă o reacție sau mai multe reacții de același tip. De exemplu, grăsimile din tractul digestiv (precum și din interiorul celulelor) sunt descompuse de o enzimă specială care nu acționează asupra polizaharidelor (amidon, glicogen) sau asupra proteinelor. La rândul său, o enzimă care descompune numai amidonul sau glicogenul nu acționează asupra grăsimilor. Fiecare moleculă de enzimă este capabilă să efectueze de la câteva mii până la câteva milioane de operații identice pe minut. În timpul acestor reacții, enzima nu este consumată. Se combină cu substanțele care reacţionează, accelerează transformările acestora și lasă reacția neschimbată.
Enzimele își fac cel mai bun lucru numai la temperatura optimă (de exemplu, la oameni și animalele cu sânge cald la 37 ° C) și o anumită concentrație de ioni de hidrogen în mediu.
Procesul de scindare sau sinteză a oricărei substanțe din celulă, de regulă, este împărțit într-o serie de operații chimice. Fiecare operație este efectuată de o enzimă separată. Un grup de astfel de enzime constituie un fel de conductă biochimică.
proteine reglatoare. Se știe că regulatorii speciali ai proceselor fiziologice - hormonii - sunt produși în celule specializate ale animalelor și plantelor. O parte din hormonii (dar nu toți) animalelor și oamenilor sunt proteine. Deci, hormonul proteic insulina (hormonul pancreatic) activează captarea moleculelor de glucoză de către celule și descompunerea sau stocarea lor în interiorul celulei. Dacă nu există suficientă insulină, atunci glucoza se acumulează în exces în sânge. Celulele fără ajutorul insulinei nu sunt capabile să o capteze - mor de foame. Acesta este motivul dezvoltării diabetului zaharat - o boală cauzată de lipsa de insulină în organism.
Hormonii îndeplinesc o funcție esențială în organism prin controlul activității enzimelor. Astfel, insulina activează în celulele hepatice o enzimă care sintetizează o altă substanță organică din glucoză - glicogen și o serie de alte enzime.
Proteinele sunt mijloace de protecție. Atunci când bacteriile sau virușii intră în sângele animalelor și al oamenilor, organismul reacționează producând proteine speciale de protecție - anticorpi. Aceste proteine se leagă de proteinele agenților patogeni care sunt străine organismului, ceea ce le suprimă activitatea vitală. Pentru fiecare proteină străină - antigen, organismul produce „anti-proteine” speciale - anticorpi.
ILYA ILYICH MECHNIKOV (1845-1916) - biolog rus, unul dintre fondatorii patologiei comparate, embriologiei evolutive. El a descoperit fenomenul de fagocitoză. A creat teoria celulară a imunității. Laureat al Premiului Nobel.
Anticorpii au o proprietate uimitoare: printre mii de proteine diferite, își recunosc doar propriul antigen și reacţionează doar cu acesta. Acest mecanism de rezistență la agenți patogeni se numește imunitate. Pe lângă anticorpii dizolvați în sânge, există anticorpi pe suprafața celulelor speciale care recunosc și captează celulele străine. Aceasta este imunitatea celulară, care în cele mai multe cazuri asigură distrugerea celulelor canceroase nou apărute.
Pentru a preveni bolile, oamenilor și animalelor li se injectează bacterii slăbite sau ucise sau viruși (vaccinuri) care nu provoacă boli, dar provoacă celule speciale ale corpului să producă anticorpi împotriva acestor agenți patogeni. Dacă, după ceva timp, o bacterie sau un virus neslăbit care cauzează boli intră într-un astfel de organism, ei întâlnesc o barieră puternică de protecție a anticorpilor. Milioane de vieți omenești au fost salvate prin vaccinarea împotriva variolei, rabiei, poliomielitei, febrei galbene și a altor boli.
Proteinele sunt o sursă de energie. Proteinele pot servi ca sursă de energie pentru celulă. Cu o lipsă de carbohidrați sau grăsimi, moleculele de aminoacizi sunt oxidate. Energia eliberată în acest proces este folosită pentru a susține procesele vitale ale corpului.
- Descrieți structura moleculelor de proteine în legătură cu funcțiile lor în celulă.
- Explicați de ce reacțiile catalizate de enzime sunt dependente de pH și temperatură.
- Explicați semnificația biologică a vaccinării.
Explicați de ce enzimele proteolitice și dezoxiribonucleaza sunt folosite pentru a trata rănile purpurente:
a) Ce reacții catalizează aceste enzime?
b) Cum se va modifica vâscozitatea conținutului purulent dacă depinde de concentrația de macromolecule din compoziția sa
c) Este posibil să se folosească pepsină, precum și colagenaza și hialuronidază pentru a curăța rănile de puroi.
A) Enzimele proteolitice descompun legăturile peptidice formate de anumiți aminoacizi. Enzimele proteolitice includ pepsina, tripsina, chimotripsina.
Pepsina, chimotripsina, tripsina sunt endopeptidaze, adică acţionează asupra legăturilor peptidice îndepărtate de capetele lanţului peptidic.
Dezoxiribonucleaza (ADN-aza) și ribonucleaza (RNază) ale sucului pancreatic sunt implicate în descompunerea acizi nucleici. Sunt endonucleaze și hidrolizează macromoleculele în oligonucleotide.
b) Deoarece vâscozitatea conținutului purulent depinde de concentrația de macromolecule din compoziția sa, înseamnă că sub acțiunea enzimelor proteolitice și a DNazei, vâscozitatea va scădea.
în) Pepsină nu este utilizat pentru tratamentul rănilor purulente, deoarece pH-ul optim al pepsinei este de 1,0-2,5, care corespunde pH-ului stomacului, prin urmare, pepsina este utilizată în terapia enzimatică de substituție pentru achimie, hipo- și gastrită anacidă.
Enzime proteolitice(tripsină, chimotripsină) este utilizată pentru tratamentul local al rănilor purulente cu scopul de a scinda proteinele celulelor moarte, pentru a îndepărta cheaguri de sânge sau secrete vâscoase în bolile inflamatorii ale tractului respirator (pH ~ 7,0).
Preparate enzimatice ARNază și DNază utilizate ca medicamente antivirale în tratamentul conjunctivitei adenovirale.
Hialuronidază nu poate fi folosit pentru a curăța rănile de puroi. Distruge lanțurile de polizaharide. Din spațiul extracelular, glicozaminoglicanii pătrund în celulă prin mecanismul endocitozei și sunt închiși în vezicule endocitare, care apoi se contopesc cu lizozomii. Hidrolazele lizozomale asigură scindarea completă graduală a glicozaminoglicanilor la monomeri. Ca urmare, microorganismele intră în substanța intercelulară și apoi în țesuturile corpului, ceea ce duce la o infecție purulentă. Hialuronidaza este utilizată pentru resorbția cicatricilor subcutanat și intramuscular.
Colagenaza este utilizată în practica medicală pentru tratamentul bolii arsurilor în chirurgie și pentru tratamentul bolilor oculare purulente în oftalmologie. Există două tipuri de colagenaze: 1. Colagenaza tisulară este implicată în catabolismul colagenului. 2. Colagenaza bacteriană este sintetizată de unele microorganisme. Desprinde lanțul peptidic de colagen în mai mult de 200 de locuri. Barierele de țesut conjunctiv din corpul uman sunt distruse, ceea ce asigură invazia microorganismului și contribuie la apariția și dezvoltarea gangrenei gazoase. Agentul patogen în sine nu conține colagen și, prin urmare, nu este afectat de colagenază.1. Condiții optime pentru acțiunea amilazei, enzimă care descompune amidonul: pH 6,8, 37°C. Cum se va schimba activitatea enzimei dacă pH-ul mediului de incubare este 5,0? Cum se va schimba activitatea enzimei dacă temperatura mediului de incubare este de 30 ° C? Explicați răspunsul. Care este motivul modificării activității enzimelor cu modificări ale pH-ului și temperaturii? Cărei clase și subclase de enzime aparține amilaza?
Răspuns: Amilaza este o enzimă din clasa hidrolazei, o subclasă a glicozidazei.
La pH-ul mediului de incubare = 5,0, activitatea amilazei va scădea. La temperatura mediului de incubare = 30, activitatea amilazei va scădea. Acest lucru se va întâmpla deoarece enzimele prezintă cea mai mare activitate la pH și temperatură strict definite pentru fiecare enzimă (optime). Când aceste condiții se schimbă, activitatea enzimatică scade sau se oprește cu totul. Modificările activității enzimatice cu schimbări de temperatură sunt asociate cu denaturarea proteinelor (enzimele sunt proteine ), și cu modificări de pH, cu efectul și gradul de ionizare a grupărilor acide și alcaline. Cu schimbări bruște de la pH-ul optim al mediului, enzimele suferă modificări conformaționale, ducând la o pierdere a activității din cauza denaturarii sau a unei modificări a încărcăturii moleculei.
2. Când se consumă un numar mare Albusul crud poate dezvolta hipovitaminoza biotinei (vitamina H) - boala Swift, insotita de dermatita specifica. Hipovitaminoza se bazează pe formarea în tractul gastro-intestinal a unui complex insolubil de proteine avidinei din ou cu biotină. De ce ouăle fierte nu provoacă un astfel de efect? Ce coenzimă conține vitamina H? La ce tip de reacții participă această coenzimă?
Răspuns: Când este fiert, albușul este expus la temperaturi ridicate și denaturat, astfel încât nu poate forma un complex insolubil cu biotina.
Vitamina H face parte din coenzima biocitină. Biocitina este o coenzimă ligază implicată în reacțiile de combinare a 2 substraturi prin legătură covalentă (sinteză).
3. Constanta Michaelis a lipazei cardiace este cu un ordin de mărime mai mică decât cea din țesutul adipos. În ce țesut va predomina hidroliza grăsimilor în perioada postabsorbtivă (la peste 4 ore după masă), când concentrația lor în sânge este scăzută? Explicați răspunsul. Cărei clasă și subclasă aparține enzima lipaza?
Răspuns: Lipaza este o hidrolază, o hidrolază a legăturilor esterice.
Constanta Michaelis a lipazei cardiace este cu un ordin de mărime mai mică decât cea a lipazei țesutului adipos, ceea ce înseamnă că lipaza cardiacă are o afinitate mai mare pentru substrat (grăsime), adică. va descompune grăsimile chiar și la concentrația lor scăzută în sânge. Prin urmare, în perioada postabsorbtivă, când conținutul de grăsimi din sânge este scăzut, va prevala hidroliza acestora în mușchiul inimii.
4. Constanta Michaelishexokinazei a creierului este semnificativ mai mică decât acest indicator în hepatocite. În ce organ va predomina reacția catalizată de aceste enzime în perioada postabsorbtivă (la peste 4 ore după masă), când concentrația de glucoză din sânge este scăzută? Explicați răspunsul. Cărei clasă și subclasă aparține hexokinaza? Cum diferă izoformele hexokinazei?
Răspuns: Hexokinaza - transferază, fosfotransferază. La om, există 4 izoforme ale hexokinazei, acestea sunt sintetizate în diferite organe și au diferite constante Michaelis.
pentru că Deoarece constanta Michaelis a hexokinazei cerebrale este mai mică decât Km a hepatocitelor (adică afinitatea hexokinazei creierului pentru glucoză este mai mare decât cea a hexokinazei hepatocitelor), atunci în perioada post-absorbție (când glicemia este scăzută), reacția a catalizat prin creier hexokinaza va prevala.
5. Metanolul în forma sa pură este netoxic pentru organism, dar ingerarea poate duce la moarte. Explicați motivul. Un tratament pentru intoxicația cu metanol este de a da pacientului etanol. Explicați de ce este eficient acest tratament? Numiți enzima care catalizează metabolismul acestor alcooli. Cărei clase și subclase de enzime aparține? Explicați conceptul de specificitate de substrat a unei enzime. Ce indicator caracterizează specificitatea substratului și a enzimei?
Răspuns: Atunci când este administrat oral, metanolul (în forma sa pură este netoxic pentru organism) este transformat de enzima alcool dehidrogenază în formaldehidă, un compus toxic pentru oameni.
Un tratament este de a da persoanei etanol de băut. ADH, care descompune alcoolii din organism, are o afinitate mai mare pentru etanol decât pentru metanol, așa că atunci când etanolul intră în sânge, ADH va începe să-l descompună, iar metanolul va fi excretat din organism în forma sa pură.
Alcool dehidrogenază - oxidoreductază, dehidrogenază anaerobă.
Specificitatea substratului este capacitatea unei enzime de a interacționa cu unul sau mai multe substraturi cu o structură și un tip de legături similare.
Specificitatea substratului și a enzimei este caracterizată de constanta Michaelis.
6. În studiul sucului gastric prin filtrare pe gel s-a izolat o formă inactivă de pepsină cu o greutate moleculară de 42 kDa. După ce acidul clorhidric a fost adăugat la enzimă, greutatea moleculară a scăzut la 35 kDa și enzima a devenit activă. Explicați-vă descoperirile. Ce tip de reglare a activității este tipică pentru această enzimă? Care este semnificația biologică a formării unei forme inactive a acestei enzime? Cărei clase și subclase de enzime aparține pepsina?
Răspuns: Pepsina este o hidrolază, o peptidază.
Când HCl este adăugat la forma inactivă a pepsinei (proenzimă), un inhibitor specific este scindat din proenzimă și proenzima trece în forma activă - pepsină activă. Această metodă de reglare este proteoliza parțială, ca urmare, structura conformațională a enzimei se modifică.
7. Lipaza din țesutul adipos poate fi sub 2 forme cu activități diferite: sub formă de proteină simplă și fosfoproteină. Explicați cum are loc trecerea de la o formă la alta și de ce această tranziție este însoțită de o modificare a activității enzimei. Ce tip de reacție catalizează lipaza? Numiți subclasa acestei enzime.
Răspuns: Lipaza este o hidrolază, o hidrolază a legăturilor esterice. Lipaza catalizează hidroliza legăturilor esterice din moleculele de grăsime.
Trecerea lipazei de la o formă inactivă (proteină simplă) la o formă activă (fosfoproteină) are loc prin fosforilare. O grupare fosfat este atașată de molecula de enzimă, structura conformațională a proteinei se modifică, centrul activ se deschide sau se formează, în urma căruia enzima devine activă.
8. Cofeina este un inhibitor competitiv al fosfodiesterazei, enzima care descompune AMPc. Cum va afecta aportul de cofeină activitatea protein kinazei A? Ce reacție este catalizată de protein kinaza A? Care este semnificația acestei reacții?
Răspuns: Aportul de cofeină va crește activitatea proteinei kinazei A.
Fosfodiesteraza descompune AMPc, iar cofeina inhibă acest proces. Unsplit cAMP este un activator al proteinei kinazei A și asigură activitatea sa crescută.
Protein kinaza A activează și inactivează enzimele prin fosforilare.
9. Aspartatcarbamoiltransferaza (12 protomeri), după expunere timp de 4 minute la 60°C, își pierde sensibilitatea la inhibitorul alosteric al CTP, menținând în același timp activitatea enzimatică. În acest caz, are loc disocierea enzimei în protomeri separați. Ce caracteristici ale structurii și funcționării enzimelor alosterice confirmă datele prezentate?
Răspuns: Proteinele alosterice au o structură specială: sunt formate din mai mulți protomeri, în care nu există doar centrul activ al enzimei, ci și cel reglator (alosteric). prin urmare, atunci când este expus la un inhibitor alosteric, doar centrul alosteric interacționează, menținând în același timp funcțiile centrului activ.
10. S-a stabilit că acidul acetilsalicilic (un agent antiinflamator) este un inhibitor al ciclooxigenazei, o enzimă implicată în sinteza eicosanoidelor, substanțe biologic active care reglează dezvoltarea unui răspuns inflamator. Explicați mecanismul de inhibare a enzimei sub influența medicamentului, dacă se știe că, ca urmare a inhibiției, se formează acid salicilic, iar formarea eicosanoizilor este restabilită numai după sinteza de noi molecule de enzime.
Răspuns: Acidul acetilsacicilic adaugă o grupare acetil la reziduul de serină din centrul activ al enzimei, modificându-i astfel structura și inhibându-i acțiunea. Astfel, această reacție este ireversibilă, iar restabilirea funcțiilor enzimatice este posibilă numai prin sinteza de noi molecule de ciclooxigenază.
11. Pentru tratamentul miasteniei gravis (slăbiciune musculară), care este însoțită de o încălcare a reglării neuromusculare cu participarea acetilcolinei, se utilizează medicamentul prozerin. Care este baza pentru utilizarea acestui medicament? Caracterizează inhibarea competitivă a activității enzimatice.
Răspuns: Prozerin este un medicament din grupul agenților anticolinesterazici. Mecanismul de acțiune al medicamentului constă în legarea de centrii anionici și esterazici ai moleculei de acetilcolinesterază, care îi protejează reversibil de acetilcolină, în urma căreia hidroliza sa enzimatică se oprește, se acumulează acetilcolina și crește transmiterea colinergică.
Inhibarea competitivă se referă la o scădere reversibilă a vitezei unei reacții enzimatice cauzată de un inhibitor care se leagă de locul activ al enzimei și previne formarea complexului enzimă-substrat. Acest tip de inhibiție se observă atunci când inhibitorul este un analog structural al substratului, rezultând o competiție între substrat și moleculele inhibitoare pentru un loc în situsul activ al enzimei. În acest caz, fie substratul, fie inhibitorul interacționează cu enzima, formând complexe enzimă-substrat (ES) sau enzimă-inhibitor (EI). Când se formează complexul enzimei și inhibitorul (EI), produsul de reacție nu se formează.
12. Succinilcolina, un analog al acetilcolinei, este folosită în chirurgie ca relaxant muscular. De ce nu este recomandată utilizarea acestuia pacienților cu funcție hepatică de sinteză redusă a proteinelor? Povestește-ne despre procesul de inactivare a medicamentului anestezic și despre enzima care catalizează acest proces.
Răspuns: inactivarea succinilcolinei în organism se realizează prin hidroliză sub acțiunea enzimei pseudocolinesterazei. Această enzimă este produsă în ficat și, ca toate celelalte, este de natură proteică. Prin urmare, dacă funcția de sinteză a proteinelor a ficatului este afectată, excreția relaxantului muscular din organism va fi afectată.
13. Când acidul malonic, un analog structural al succinatului, a fost adăugat la suspensia mitocondriilor, a existat o scădere bruscă a absorbției de oxigen de către celule. Adăugarea de citrat nu a avut efect asupra consumului de oxigen, în timp ce adăugarea de fumarat a avut un efect stimulator. Explicați rezultatele experimentului. Ce proces în mitocondrii implică succinatul și fumaratul? Care este rolul acestui proces?
Răspuns: Succinatul și fumaratul sunt implicați în ciclul Krebs. Acidul malonic este un analog structural al succinatului, un inhibitor al succinat dehidrogenazei. Când se adaugă acid malonic, reacția de dehidrogenare a succinatului nu are loc, produsul de reacție (fumarat) nu se formează, prin urmare ciclul Krebs este încălcat, nu se formează echivalenți reducători, procesul de respirație tisulară nu are loc - celulele fac. nu absorb oxigenul. citratul este utilizat în reacția premergătoare dehidrogenării succinatului.Când a fost adăugat fumarat, ciclul Krebs a fost restabilit și a continuat absorbția de oxigen de către celule. CK este calea finală a metabolismului, o sursă de echivalenți reducători pentru sinteza CPE și ATP (producția de energie).
14. În tumorile maligne predomină tipul anaerob al metabolismului carbohidraților și se acumulează acid lactic. Se știe că interconversiile de piruvat și lactat, care sunt catalizate de lactat dehidrogenază (LDH), au loc rapid în miocard. Prin urmare, compoziția izoenzimei LDH a celulelor tumorale și a cardiomiocitelor va fi similară. Ce izoenzime de lactat dehidrogenază predomină în celulele tumorale? Cum poate fi folosit acest lucru în diagnosticare? Descrieți poziția LDH în clasificatorul de enzime .
Răspuns: În celulele tumorale vor predomina aceleași izoforme ale LDH ca și în cardiomiocite - LDH1 și 2, precum și LDH3. Analiza compoziției izoenzimelor LDH este utilizată în diferite patologii (inima, ficat, mușchi, tumori), deoarece. diferite organe conțin diferite izoforme ale LDH. LDH - oxidoreductază.
15. Utilizarea tripsinei cu expunere locală se bazează pe capacitatea de a descompune țesuturile necrotice și formațiunile fibrinoase, secreții subțiri vâscoase, exsudate, cheaguri de sânge. În legătură cu țesuturile sănătoase, enzima este inactivă și sigură. Explică de ce. Cărei clase și subclase de enzime aparține tripsina? De ce se folosește această enzimă pentru tratamentul și tratamentul rănilor purulente-necrotice?
Răspuns: Tripsina aparține clasei de hidrolaze, o subclasă de peptidaze. Această enzimă catalizează hidroliza legăturilor peptidice, tk. țesuturile necrotice au o structură proteică, atunci tripsina va contribui la descompunerea lor.Dar nu afectează țesuturile sănătoase, deoarece forma imobilizată a acestei enzime este utilizată pentru uz medical.
16. Se știe că, ca urmare a funcționării sistemului de hidroxilare microzomală (MSH), unele xenobiotice potențial toxice devin hidrofile. Explicați de ce hidroxilarea duce la o scădere a toxicității xenobioticelor lipofile. Cărei clase aparțin enzimele MSH? Care este principiul de funcționare al sistemului de transport de electroni MSG?
Răspuns: Sistemul microzomal al reticulului endoplasmatic neted secretă enzime monooxigenaze. Dintre acestea, 1 oxidază cu funcții mixte și 2 enzime care asigură procese de conjugare sunt implicate predominant în mecanismele metabolismului xenobiotic.
Oxidazele catalizează reacțiile de C-hidroxilare a xenobioticelor. Ca urmare, xenobioticele dobândesc grupe reactive OH, COOH, care asigură intrarea în reacții de conjugare cu formarea de compuși cu toxicitate scăzută, care sunt ușor excretați din organism cu urină, bilă și fecale.
2. Clasa oxidoreductazei
3.A. Legarea în centrul activ al citocromului P450 și al substanței RH (xenobiotic), activează reducerea fierului în hem - primul electron este atașat.
B. O modificare a valenței fierului crește afinitatea complexului pentru o moleculă de oxigen
C. Apariția moleculei de O2 în centrul de coagulare al citoromului P450 accelerează apariția celui de-al doilea electron și formarea complexului: P450-Fe(II+)+O2-RH
E. Substanța modificată R-OH este separată de enzimă și excretată din organism.
17. Explicați de ce la determinarea activității lactat dehidrogenazei, materialul pentru studiu este serul sanguin fără semne de hemoliză, iar la determinarea activității lipazei pancreatice se poate folosi ser hemolitic? Numiți poziția acestor enzime în clasificator
Răspuns: hemoliza eritrocitelor din proba de sânge (datorită conținutului ridicat de LDH în celulele sanguine), prin urmare, serul hemolitic nu este potrivit pentru determinarea activității LDH, din cauza faptului că LDH poate ieși din eritrocitele distruse și poate distorsiona rezultatul analizei. Se observă o creștere a activității lipazei în patologia pancreasului, care este asociată cu deteriorarea celulelor sale și cu eliberarea enzimei în sânge, astfel încât activitatea sa nu depinde de utilizarea sau nu a sângelui cu semne de hemoliză.
LDH - Clasa-oxidigoreductaza, (subclasa-oxidaza)
Lipaza pancreatică: Clasa hidrolaze
18. DNaza este o enzimă lizozomală care inhibă reproducerea virusurilor care conțin ADN. S-a stabilit că virusurile pătrund în celule prin pinocitoză și astfel sunt izolate în vezicule pinocitare care se contopesc cu lizozomii. De ce DNaza, chiar și în cantități foarte mari, nu dăunează moleculelor de ADN ale celulei? Cărei clase de enzime aparține DNaza?
Răspuns: ADNza nu dăunează propriului ADN al celulelor, deoarece această enzimă este captată de membranele celulare și izolată din structurile nucleare din endozomii din interiorul celulelor. .
Clasa: hidrolaze
19. Explicați de ce, odată cu creșterea permeabilității membranelor hepatocitelor din plasma sanguină, activitatea alanin aminotransferazei (ALT) crește într-o măsură mai mare, în ciuda faptului că activitatea totală a aspartat aminotransferazei în celulele hepatice este mai mare în comparație cu activitatea ALT. Ce tip de reacție catalizează aceste enzime și cum sunt ele utilizate în diagnosticarea bolilor?
Răspuns: În hepatita acută, are loc citoliza hepatocitelor și o scădere a funcției de sinteză a proteinelor a ficatului. ALT este o enzimă intracelulară și este conținută în hepatocite, respectiv, va fi eliberată în fluxul sanguin în timpul citolizei.
Tip de soluție: transfer de grupe funcționale de la un substrat la altul
Ananina aminotransferaza (ALT sau AlAT) și aspartat aminotransferaza (AST sau AsAT) sunt combinate într-un grup de enzime - aminotransferaze.
Enzimele au specializare selectivă a țesuturilor, astfel încât un test de sânge pentru ALT indică starea ficatului, un test de sânge pentru AST este un indicator al stării mușchiului inimii - miocard. Un conținut crescut al acestor enzime în plasma sanguină semnalează deteriorarea țesuturilor hepatice sau miocardului. Moartea și distrugerea celulelor din aceste organe este însoțită de eliberarea de enzime în sânge.
În diagnosticare, este adesea folosit și coeficientul Ritis - raportul AsAT / AlAT, determinat într-un singur test de sânge. Valoarea normală a acestui coeficient este 1,3. Hepatita infectioasa determina scaderea acesteia. În infarctul miocardic, indicele Ritis este crescut
Conform rezultatelor analizei ALT, o creștere a ALT este un semn al unor astfel de boli grave precum:
insuficienta cardiaca
miocardită
pancreatită
infarct miocardic
leziuni ale mușchilor scheletici și necroză
atacuri de cord extinse
insuficienta cardiaca
hepatita virala
toxicitate hepatică
ciroza hepatică
alcoolism cronic
cancer de ficat
efect toxic asupra ficatului al medicamentelor (antibiotice etc.)
Un test de sânge AST poate arăta o creștere a AST în sânge dacă organismul are o boală cum ar fi:
infarct miocardic
hepatită virală, toxică, alcoolică
angină pectorală
pancreatita acuta
cancer de ficat
boală cardiacă reumatică acută
insuficienta cardiaca
20. Se știe că ureea la o concentrație de 2 mmol/l reduce activitatea lactat dehidrogenazei (LDH) I și II cu 20%, iar LDH IV și V își pierd complet activitatea. Cum poate fi folosit acest fapt pentru a diagnostica infarctul miocardic și hepatita (boli însoțite de citoliză și necroză) într-un laborator care poate determina doar activitatea totală a enzimei? Ce tip de reacție catalizează LDH? Ce vitamină este necesară pentru „funcționarea” enzimei?
Răspuns: dacă există o scădere ușoară a LDH .. atunci activitatea lui 1 și 2 a scăzut. prin urmare inima .... dacă activitatea LDH a scăzut mult .. atunci acesta este ficatul
În reacţiile de glicoliză
Pentru „lucrarea” enzimei este necesară Vitamina B 6.
21. Proteinele alimentare sunt digerate (hidrolizate) de enzima pepsinei sucului gastric. Numiți clasa și subclasa de enzime din care face parte pepsina. Numiți pH-ul optim al pepsinei. De ce este perturbată digestia proteinelor din stomac la pacienții cu gastrită hipoacidă? Ce proteine vor fi digerate mai repede în tractul gastrointestinal denaturat sau nativ. De ce? Se știe că pepsina este sintetizată în celulele stomacului într-o formă inactivă și devine activă numai în cavitatea organului. Descrieți mecanismul de reglare a activității acestei enzime.
Răspuns:
Pepsina aparține clasei de hidrolaze, o subclasă de peptidaze. pH-ul optim pentru pepsină este 1,5-2. La pacienți, digestia proteinelor din stomac este perturbată din cauza acidității scăzute a sucului gastric (aceasta este gastrită hipoacidă). Proteinele denaturate sunt digerate mai repede de către enzime tract gastrointestinal comparativ cu cele native (chiar dacă aciditatea este scăzută). Glandele stomacului produc pepsină într-o formă inactivă, aceasta devine activă atunci când este expusă la acid clorhidric. Pepsina acționează numai în mediul acid al stomacului și devine inactivă atunci când intră în mediul alcalin al duodenului. MECANISM: Conversia pepsinogenului în pepsină are loc ca urmare a scindării mai multor peptide din regiunea N-terminală a pepsinogenului, dintre care una joacă rolul unui inhibitor. Procesul de activare are loc în mai multe etape și este catalizat de acidul clorhidric al sucului gastric și pepsina în sine (autocataliza). Pepsina asigură dezagregarea proteinelor înaintea hidrolizei lor și facilitează aceasta. Ca catalizator, are activitate de protează și peptidază.
22. Un student a primit o probă de sânge de la un pacient pentru a determina activitatea colinesterazei serice (PCE). Pentru analiză, el a compilat un amestec de incubare care a inclus substratul enzimei, ser de sânge, tampon pentru menținerea pH-ului (8,4) și indicatorul roșu fenol. După timpul de incubare, amestecul de reacție a devenit galben. De ce? Ce reacție catalizează această enzimă (numiți substratul și produsele)? Cărei clase și subclase de enzime aparține? Activitatea enzimei, calculată de student, sa dovedit a fi de 80 µmol/ml∙h (norma este de 160–340 µmol/ml∙h). De ce a exprimat elevul activitatea enzimei în unități de concentrație? Care ar putea fi motivul scăderii activității PChE? Răspuns: colinesteraza - clasa de hidrolaze, subclasa - hidrolaza de legături esterice. Substraturi - esteri ai colinei cu acizi acetic, propionic sau butiric. Produse - colină și acid acetic. Ca rezultat al reacției, pH-ul mediului se schimbă pe partea acidă, care este înregistrată folosind un indicator (roșu fenol) și, prin urmare, a devenit galbenă. Scăderea activității este asociată cu inhibarea alosterică, adică. educaţie
Răspuns:
Constanta Michaelis (concentrația de substrat la care viteza de reacție este 1/2 din maximă).
caracterizează afinitatea enzimei pentru substrat valoare mai mică, cu cât afinitatea este mai mare). Este o valoare constantă
Viteza maximă de reacție: concentrație mare de substrat și viteză de reacție cu valoare KS scăzută.
Vm= 40 µmol/min ∙ mg Km= 10 mk mol/l U= 10 µmol/min ∙ mg S-?
Nu de ce?)
25. Elevul a studiat efectul diferitelor concentrații de ATP și ADP asupra vitezei reacției izocitrat dehidrogenazei, observând pH-ul și temperatura optime ale mediului de incubare. Ce rezultate credeți că ar putea obține studentul? Explicați mecanismul de influență a acestor nucleotide asupra activității enzimei. Ce concluzie se poate trage despre caracteristicile structurale ale enzimei? Descrieți poziția enzimei în clasificator
Răspuns: Reacția izocitrat-dehidrogenază este activată alosteric de ADP, cu creșterea concentrației de ATP, rata scade.Enzima este activată alosteric de ADP și Ca++, deoarece are situsuri de legare alosterică pentru ADP și Ca++ pe fiecare. subunitate.
Izocitrat dehidrogenaza, o enzimă oligomerică, este formată din 8 subunități. Atașarea izocitratului la prima subunitate determină o schimbare cooperantă în conformația celorlalte, crescând rata de atașare a substratului. Enzima este activată alosteric de către ADP și Ca2+, care se atașează de enzimă în diferite situsuri alosterice. În prezența ADP, conformația tuturor subunităților se modifică în așa fel încât legarea izocitratului are loc mult mai rapid. Astfel, la concentrația de izocitrat care există în matricea mitocondrială, mici modificări ale concentrației de ADP pot determina o modificare semnificativă a vitezei de reacție. O creștere a activității izocitrat dehidrogenazei reduce concentrația de citrat, care, la rândul său, reduce inhibarea citrat sintetazei de către produsul de reacție. Odată cu creșterea concentrației de NADH, activitatea enzimei scade.
26. Hialuronidaza este utilizată pe scară largă în medicină împreună cu medicamentele pentru anestezia locală. Substratul enzimei acid hialuronic este o componentă a matricei intercelulare. Ce tip de reacție catalizează această enzimă? Care este scopul utilizării unei enzime în anestezice?
Răspuns: Hialuronidaza este o enzimă (mai precis, un grup de enzime) capabilă să descompună acidul hialuronic în oligomeri (fragmente cu greutate moleculară mică) (Fig. 1). În corpul uman au fost identificate mai multe tipuri de hialuronidază, atât în citoplasma celulelor, cât și în matricea extracelulară. Lucrarea coordonată a acestor enzime contribuie la menținerea echilibrului optim de HA în țesutul conjunctiv. Hialuronidazele sunt sintetizate nu numai în corpul uman - aceasta este o enzimă cu adevărat universală. Majoritatea funcțiilor pe care le îndeplinesc hialuronidazele sunt asociate cu capacitatea lor de a crește permeabilitatea țesuturilor prin reducerea vâscozității matricei extracelulare. Hialuronidaza este o componentă a secreției otrăvitoare a unor animale, deoarece prin reducerea vâscozității matricei intercelulare a țesuturilor și creșterea permeabilității capilarelor, este facilitată de răspândirea toxinei de la locul mușcăturii. Același efect, „peeped” în natură, este utilizat în mod activ în medicină, atunci când hialuronidază este injectată în țesuturi împreună cu medicamente, de exemplu, anestezice locale, facilitând distribuția lor în țesuturi în timpul anesteziei de infiltrație.
Tip I. Hialuronidaze de tip testicular (hialuronat-endo-β-N-acetilhexosaminidaza, EC 3.2.1.35) Tip Ia. Hialuronidază testiculară adecvată. Conținut în testicule și în spermatozoizii mamiferelor, lapte de pește. Tipul Ib. Hialuronidază lizozomală. Conținut în lizozomi ai celulelor diferitelor țesuturi (ficat, țesut sinovial etc.), precum și în unele fluide fiziologice (ser sanguin, lichid sinovial etc.) Tip Ic. Hialuronidază submandibulară. Conținut în saliva și glandele salivare ale mamiferelor, în veninul de albine și șarpe.
27. Elevul a primit probe de sânge pentru a determina activitatea fosfatazei acide și alcaline. Pentru analiză, a compus 2 amestecuri de incubare, care au inclus substraturi enzimatice, ser sanguin și tampon (pH 5). Analizați corectitudinea compoziției amestecului de incubare pentru fiecare enzimă. Ce greșeală crezi că a făcut studentul? Rezultatele activității cărei enzime vor fi incorecte? Cum afectează pH-ul activitatea enzimatică? Ce tip de reacție este catalizată de enzimele selectate?
Răspuns: pH-ul optim al fosfatazei acide se află într-un mediu acid (pH 5,0-5,5), iar pentru fosfatază alcalină este 8,6-10,1. În acest amestec acid, activitatea fosfatazei alcaline va fi redusă. Efectul modificărilor pH-ului mediului asupra moleculei enzimei este de a influența starea și gradul de ionizare a grupărilor acide și bazice. Cu schimbări bruște de la pH-ul optim al mediului, enzimele pot suferi modificări conformaționale, ducând la o pierdere a activității din cauza denaturarii sau a unei modificări a încărcăturii moleculei de enzimă. Tipul de reacție este hidroliza esterilor acidului fosforic. Există multă fosfatază alcalină în ficat, CF - în glanda prostatică.
28. Elevul a primit probe de sânge pentru a determina activitatea fosfatazei acide și alcaline. Pentru analiză, el a compus 2 amestecuri de incubare, care au inclus substraturi enzimatice, ser sanguin și tampon (pH 9). Analizați corectitudinea compoziției amestecului de incubare pentru fiecare enzimă. Ce greșeală crezi că a făcut studentul? Rezultatele activității cărei enzime vor fi incorecte? Cum afectează pH-ul activitatea enzimatică? Ce tip de reacție este catalizată de enzimele selectate?
Răspuns: Fosfataza alcalină este o enzimă aparținând grupului hidrolazelor și catalizează reacția de scindare a acidului fosforic din compușii săi organici, acționează într-un pH alcalin = 9, de la 4 la 6. Elevul a făcut următoarea greșeală: a luat un mediu de pH în care ar fi activă numai fosfataza alcalină. Rezultatele activității fosfatazei acide vor fi incorecte
29. Preparatele festive, mezim, pancreatină etc. sunt utilizate pe scară largă în terapia de substituție enzimatică a bolilor gastro-intestinale, însoțite de o scădere a activității sucului digestiv. Ce enzime conțin aceste preparate? Cărei clase și subclase de enzime aparțin?
Răspuns: Aceste preparate sunt preparate enzimatice. Ele compensează insuficiența funcției exocrine a pancreasului și ajută la îmbunătățirea digestiei. Ele fac parte din preparate (pancreatina) - enzimele amilaza, lipaza si proteaza faciliteaza digestia carbohidratilor, grasimilor si proteinelor, ceea ce contribuie la absorbtia lor mai completa in intestinul superior. Enzimele aparțin clasei hidrolazelor. Subclase: -amilaze - glicozidaze -lipaze - esteraze Proteaze - peptidaze. Preparatele pancreatice stimulează secreția propriilor enzime pancreatice în cazul deficienței acestora.
30. Cu o lipsă de vitamina B6, care este implicată în sinteza hemului, se dezvoltă anemie. În scopuri de diagnostic, în acest caz, se determină activitatea aminotransferazei serului sanguin. De ce? Cum se poate schimba rezultatul testului la acești pacienți? Ce reacție este catalizată de aminotransferaze? De ce activitatea enzimelor intracelulare este determinată în mod normal în plasma sanguină?
Răspuns: Cu lipsa vitaminei B6 in ser/plasma se va determina activitatea alaninaminotransferazei. Vit.B6 este implicată în sinteza hemului. Deoarece heme este un grup protetic al hemoglobinei (non-proteice), iar hemoglobina este o proteină, aminotransferazele sunt implicate în transferul grupărilor sale amino, iar dacă conținutul de vitamina B6 este scăzut, în consecință, și conținutul de hemoglobină va fi scăzut. iar anemie se va dezvolta. Cu lipsa de vit. Activitatea ALT serică/plasmatică B6 va fi redusă. Această enzimă catalizează transferul de grupări funcționale (în acest caz, peptide). În plasma sanguină, activitatea enzimelor intracelulare este determinată în mod normal pentru a determina dacă enzima este în mod normal conținută sau conținutul ei este crescut, deoarece enzimele intracelulare își îndeplinesc funcția în interiorul celulelor și conținutul lor plasmatic este mic, dar cu modificări patologice este crește.
31. Laboratorul poate determina activitatea diferitelor izoforme ale creatinkinazei, lactat dehidrogenazei, precum și pseudocolinesterazei, alanin (aspartat) aminotransferazei, fosfatază acidă, fosfatază alcalină, gamma-glutamil transpeptidază. Determinarea activității cărora dintre următoarele enzime și izoformele lor pot fi utilizate pentru a diagnostica bolile miocardice? Explicați răspunsul. Ce tip de reacție este catalizată de enzimele selectate? De ce este necesar să se determine activitatea izoformelor individuale, și nu activitatea totală a enzimei, pentru a rezolva problema localizării procesului patologic?
Răspuns: LDH 1 și 2 predomină în inimă și rinichi corticali intra-v. O creștere simultană a CPK (MB) poate indica o patologie miocardică. Este de așteptat o creștere a ALT și AST, deoarece. ele sunt de asemenea eliberate în sânge când miocardul este deteriorat. AST predomină în inimă. Raportul De Ritis va crește (>2 cu o rată de 0,91-1,75). CPK catalizează transferul grupărilor fosfat, LDH - descompunerea lactatului, AST și ALT - transferul grupărilor amino ale aspartatului și respectiv alaninei (conversia a-aminoacizilor în cetoacizi). Deoarece diferite izoforme sunt responsabile pentru diferite patologii ale diferitelor organe (de exemplu: LDH-1 este un semn al patologiei cardiace, iar LDH-5 este un semn al patologiei hepatice ... ..).
32. Laboratorul are capacitatea de a determina activitatea diferitelor izoforme ale creatinkinazei, lactat dehidrogenazei, pseudocolinesterazei, alanin (aspartat) aminotransferazei, fosfatazei acide, fosfatazei alcaline, gamma-glutamil transpeptidaza. Atribuiți un examen biochimic (enzimologic) unui pacient cu suspiciune de boală hepatică însoțită de citoliză. Cărei clase aparțin enzimele alese pentru diagnosticare?
Răspuns: O creștere a nivelului de AST în ser, LDH-1 și CPK-MB indică un proces patologic la nivelul miocardului. ALT se poate modifica ușor, nu. AST predomină în inimă. CPK catalizează transferul grupărilor fosfat, LDH catalizează scindarea hidrolitică a lactatului, AST și ALT catalizează transferul grupărilor amino ale aspartatului și, respectiv, alaninei.LDH-5 este localizat în mușchiul scheletic și ficat. ALT este în ficat. Arginaza, histidaza - tot in ficat. O creștere a nivelului seric al acestor enzime indică o patologie hepatică. Activitatea PChE va scădea – deoarece. f-I secretor de proteine al ficatului va scădea. Nivelul AST este adesea crescut de 20-50 de ori în bolile hepatice însoțite de necroză. LDH catalizează scindarea hidrolitică a lactatului, arginaza hidrolizează arginina la ornitină și uree și hidroliza histidazei histidinei. PCE - scindează acetilcolina, ALT - transfer al grupării amino a alaninei.
33. Activitatea aspartat aminotransferazei și a lactat dehidrogenazei I este crescută în sângele unui pacient. Ar trebui să ne așteptăm la modificări ale activității alanin aminotransferazei și pseudocolinesterazei în acest caz? Explicați răspunsul. Ce reacții sunt catalizate de aceste enzime?
Răspuns:
Deoarece AST și LDH 1 sunt crescute, aceasta indică o patologie a mușchiului inimii (de exemplu, infarct miocardic). Diagnosticul de laborator al infarctului miocardic se bazează pe analize biochimice de sânge. Analiza activității aspartat aminotransferazei AST, a lactat dehidrogenazei LDH și a izoenzimelor sale, a creatin fosfokinazei CPK și a izoenzimei sale MB este de importanță diagnostică. Infarctul miocardic este necroza (moartea) unei secțiuni a mușchiului inimii, în urma căreia enzimele ALT și AST sunt eliberate în sânge. Astfel, în timpul infarctului miocardic, atât nivelul ALT, cât și cel al AST cresc în sânge, dar AST este mai crescut (ALT predomină în ficat, iar AST în miocard. Deci, la infarctul miocardic, activitatea AST în sânge crește de 8-10 ori). , în timp ce numai ALT - de 1,5-2 ori). În infarctul miocardic, se observă o scădere bruscă a activității colinesterazei până la sfârșitul primei zile a bolii, care se datorează șocului, ducând la leziuni hepatice severe. Ele catalizează reacțiile de transaminare: ALANINA AMinoTRANSFERAZĂ - catalizează transferul grupării amino de la alanină la acidul α-cetoglutaric (cu formarea acidului piruvic și acidului glutamic). ASPARTAMINOTRANSFERAZĂ - catalizează transferul grupării amino de la acidul aspartic la acidul α - cetoglutaric (L-Aspartat + α-cetoglutarat AST Oxaloacetat + Glutamat) Reacția redox: LDH 1 catalizează reacția de reducere reversibilă a acidului piruvic la acid lactic. Hidroliza NAD-H2: pseudocolinesteraza - catalizează hidroliza acetilcolinei și butirilcolinei
34. În sângele unui pacient, activitatea lactat dehidrogenazei I și II, precum și activitatea creatinkinazei, sunt puternic crescute. Există vreun motiv să ne așteptăm la modificări ale activității aminotransferazelor? Cum se va schimba valoarea coeficientului de Ritis? Activitatea cărei izoforme a creatinkinazei va fi crescută? Explicați răspunsul. Ce tip de reacții sunt catalizate de aceste enzime?
Răspuns: 1. Da, activitatea aspartat aminotransferazei (AST) va crește semnificativ, în timp ce activitatea alanin aminotransferazei (ALT) va crește moderat.
2. Coeficientul de Ritis va crește, va fi mai mare de 1.
3. Creatin kinaza MB, deoarece această enzimă este un indicator specific și sensibil al afectarii miocardice. (O creștere a activității LDH 1 și 2 indică o patologie a inimii.)
35. Un pacient are aspartat aminotransferaza serica 80 U/l. Activitate crescută a creatin fosfokinazei (MB) și a lactat dehidrogenazei I. Unde crezi că este localizat procesul patologic? Ar trebui să ne așteptăm la modificări ale activității alaninei aminotransferazei? Ce reacții sunt catalizate de aceste enzime?
Răspuns:
1. În inimă.
2. Da, cu patologiile inimii există o creștere moderată a activității ALT.
3. Aspartat aminotransferaza (AST) catalizează transferul unei grupări amino de la acidul aspartic (aminoacid) la acidul alfa-cetoglutaric (acidul ceto).Alanina aminotransferaza (ALT) catalizează transferul reversibil al grupării amino (NH2) de la aminoacid (alanină) la α-cetoglutarat, ducând la formarea de glutamat și acid piruvic.
Creatina fosfokinaza (MB) catalizează transferul de fosfat de la creatină fosfat la adenozin difosfat.
lactat dehidrogenază catalizează conversia lactatului în piruvat, cu formarea NADH+.
36. Alanina aminotransferaza serică a unui pacient este de 75 U/l. Activitate crescută a arginazei, histidazei și lactat dehidrogenazei V. Unde crezi că este localizat procesul patologic? Cum se poate schimba activitatea aspartat aminotransferazei și pseudocolinesterazei? Cărei clase aparțin toate următoarele enzime?
Răspuns.
În hepatita acută, se produce citoliza hepatocitelor și o scădere a funcției de sinteză a proteinelor a ficatului, prin urmare: în acest caz, ALT și lactat dehidrogenaza (V) trebuie utilizate ca enzime hepatice marker, este, de asemenea, posibil să se prescrie teste pentru modificări ale nivelului activității arginazei și histidazei. Toate aceste enzime sunt intracelulare și sunt conținute în hepatocite, respectiv, vor intra în fluxul sanguin în timpul citolizei. În acest caz, pseudocolinesteraza trebuie utilizată ca enzimă secretorie, al cărei nivel de activitate în sânge va fi redus din cauza scăderii funcției de sinteză a proteinelor a ficatului.
Clasa: transferaze
pseudocolinesteraza, nivelul de activitate din sânge va fi redus din cauza scăderii funcției de sinteză a proteinelor a ficatului. AST este, de asemenea, redus
37. Atribuiți un examen biochimic (enzimologic) unui pacient la care bănuiți o scădere a funcției excretoare a pancreasului din cauza inflamației acestuia. Numiți tipul de reacție catalizată a enzimelor alese pentru diagnostic. Explicați de ce inhibitorii de tripsină sunt utilizați în terapia complexă a unei astfel de boli?
Răspuns.
Se efectuează un test biochimic de sânge pentru pancreatită pentru a detecta nivelul de glucoză, colesterol, amilază (mai des în pancreatita acută), globuline. O creștere sau scădere a acestor indicatori în sânge poate îndruma medicii pe calea cea bună și poate ajuta pacientul la timp. Glucoza este principalul indicator al metabolismului carbohidraților. Nivelul său poate fi scăzut în unele boli endocrine. O creștere a conținutului de glucoză este observată destul de des în cazul pancreatitei. La adulți, norma de glucoză din sânge este de 3,89 - 5,83 (3,5-5,9) mmol / l Colesterina - o creștere a nivelului de colesterol semnalează dezvoltarea diabetului zaharat, a bolii cronice de rinichi și scăderea funcției tiroidiene. Este important de știut că colesterolul devine mai puțin decât în mod normal în pancreatita acută și afecțiunile hepatice. Norme de colesterol total din sânge - 3,0-6,0 mmol / l Globuline - nivelul de α2-globuline în pancreatită scade întotdeauna. Amilază - nivelul de amilază pancreatică din sânge crește de 10 ori sau mai mult peste normal în pancreatita acută sau exacerbarea pancreatitei cronice. O creștere bruscă a nivelului de amilază pancreatică poate fi asociată cu inflamația pancreasului, din cauza blocării ductului pancreatic de către un chist, tumoră, pietre, aderențe. Norma amilazei în sânge este de 28-100 U / l. Analiza urinei pentru pancreatită - detectarea amilazei în urină indică și pancreatită (în principal pancreatită acută). Analiza fecale vă permite să evaluați funcția de excreție a pancreasului. Fecale de consistență grasă, analiza microscopică relevă prezența fibrelor nedigerate, un conținut crescut de grăsimi neutre, acizi grași. Markerii leziunilor hepatice includ bilirubina, ALT, GGT și fosfataza alcalină!
Odată cu inflamația pancreasului, enzimele secretate de glandă nu sunt eliberate în duoden, ci sunt activate în glanda însăși și încep să o distrugă (autodigestia). În consecință, pentru a preveni acest lucru, sunt prescriși inhibitori ai enzimelor pancreatice, inclusiv tripsina.
38. Atribuiți o examinare biochimică (enzimologică) unui pacient cu suspiciune de hepatită acută, care este însoțită de citoliza hepatocitelor. Cum se va schimba nivelul markerului și al enzimelor hepatice secretoare? Denumiți clasa și subclasa de enzime selectate pentru diagnosticare.
Răspuns.
teste Bx pentru ALT și AST, coeficientul de Ritis.
Verificați o creștere a activității unui număr de enzime serice: aldolaza, aspartat aminotransferaza și în special alanina aminotransferaza (semnificativ peste 40 de unități)
Rata de ALT în sânge este de 0,1-0,68 µmol / l.h. În hepatita acută, ciroza hepatică și la administrarea de medicamente hepatotoxice (otrăvuri, unele antibiotice) sunt detectate diferite niveluri de creștere a activității ALT.
Raportul activității AST/ALT se numește coeficientul de Ritis. Valoarea normală a coeficientului de Ritis este 1,3. În caz de afectare a ficatului, valoarea coeficientului de Ritis scade.
O creștere bruscă a activității ALT de 5-10 ori sau mai mult, activitatea AST crește.
Clasă- Transferaze. Subclasa -
39. Un bărbat a fost în contact cu un pacient cu hepatită virală (boală hepatică însoțită de citoliză). Atribuiți un examen biochimic, cu ajutorul căruia este posibilă identificarea semnelor unei încălcări a structurii și funcției ficatului în caz de infecție.
Răspuns.
Determinarea nivelului de alanin aminotransferazei (enzime ALT hepatice) și aspartat aminotransferazei (AST) în sânge. ALT și AST sunt enzime care sunt conținute în interiorul hepatocitelor și sunt eliberate atunci când celulele sunt deteriorate. O examinare pentru a determina nivelul de AST și ALT din sânge vă permite să determinați gradul de activitate cauzat de virusul proceselor inflamatorii din ficat.
Norma de ALT în sânge este de 0,1-0,68 µmol/l.h
Norma AST 0,1-0,45 µmol\l.h.
40. Atribuiți un examen biochimic (enzimologic) unui pacient cu suspiciune de infarct miocardic (boala continuă cu dezvoltarea necrozei). 2 Care sunt posibilele schimbări ale activității enzimatice? 3 Denumiți clasa și subclasa de enzime selectate pentru diagnostic.
Răspuns:
1. Se determină activitatea enzimelor, al căror nivel în sânge crește semnificativ ca urmare a eliberării lor din focarul de necroză, crește conținutul de mioglobină, al cărui indicator este informativ în primele ore și cu un atipic. tablou clinic, când este practic imposibil de a pune un diagnostic pe baza simptomelor. Conținutul normal de mioglobină în serul sanguin este:
La bărbați, 22-66 mcg/l,
La femei - 21-49 mcg / l
O creștere a concentrației de mioglobină în sânge și apariția acesteia în urină (mioglobinurie) este observată în timpul proceselor distructive în mușchii striați și, în special, în miocard.
Analiza activității aspartat aminotransferazei AST, a lactat dehidrogenazei LDH și a izoenzimelor sale (LDH 1-5), a creatin fosfokinazei CPK și a izoenzimei sale MB este de importanță diagnostică.
2. Creșterea AST, K-DRită, LDH.
3.Clasa - transferaze.
41. Atribuiți un examen biochimic (enzimologic) unui pacient cu suspiciune de boală hepatică asociată cu o încălcare a funcției sale excretoare. Care sunt posibilele schimbări în activitatea enzimatică? Denumiți clasa și subclasa de enzime selectate pentru diagnosticare.
Răspuns: Este necesar să se verifice nivelul fosfatazei alcaline la pacient. Dacă nivelul său este ridicat, atunci pacientul are o patologie a funcției excretoare a ficatului. Dacă nivelul este normal, nu există patologie. Fosfataza alcalină aparține clasei hidrolazelor, o subclasă a glicozidazei.
42. Un pacient are o stare de deficit de fier. Cum se va schimba rata de hidroxilare microzomală (MSH) în acest caz? Cum ar trebui luat în considerare acest lucru la selectarea dozelor de medicamente pentru tratamentul bolilor concomitente? Explicați mecanismul de funcționare al sistemului de hidroxilare microzomală. Cărei clase aparțin enzimele MSH?
Răspuns: În general, enzimele de hidroxilare sunt monooxidanți, inclusiv hemul care conține fier ca coenzimă, astfel, în stare de deficit de fier, hidroxilarea este inhibată. Este necesar să se reducă dozele de medicamente care sunt metabolizate în organism prin hidroxilare. Pentru o serie de medicamente este suficientă o acțiune activă și, în același timp, se metabolizează prin hidroxilare.
Aveți nevoie de glucoză - NADP. Viteza de oxidare a anumitor substanțe poate fi limitată de competiția pentru complexul enzimatic al fracției microzomale. Astfel, administrarea simultană a două medicamente concurente duce la faptul că îndepărtarea unuia dintre ele poate încetini și aceasta va duce la acumularea lui în organism. Alternativ, medicamentul poate induce activarea sistemului accelerat de microzom oxidază. eliminarea altor medicamente prescrise concomitent.
43. Ce vitamine ar trebui prescrise unui pacient cu o stare hipoenergetică cauzată de o boală cardiovasculară și de ce?
Răspuns: Starea hipoenergetică poate fi cauzată de hipovitaminoză, deoarece coenzimele care conțin vitamine sunt implicate în reacțiile căilor comune ale catabolismului și ale lanțului respirator. Vitamina B1 face parte din tiamină difosfat, vitamina B2 este o parte integrantă a FMN și FAD. Vitamina PP sub formă de nicotinamidă face parte din NAD + și NADP +, acidul pantotenic face parte din coenzima A, biotina este funcția coenzimei de activare a CO2.
44. Pacientul are activitate scăzută a enzimelor dehidrogenaze (lactat dehidrogenază, malat dehidrogenază, alcool dehidrogenază) în serul sanguin. Explicați un posibil motiv pentru această schimbare. Cum poate fi eliminată cauza? De ce este normală activitatea enzimelor intracelulare din plasma sanguină? Ce tip de reacții sunt catalizate de aceste enzime?
Răspuns: numai o astfel de scădere a activității este cauzată de: - o scădere a numărului de celule care secretă enzima - o lipsă de sinteză - o creștere a eliberării enzimei - o inhibare a activității ca urmare a acțiunii proteinazelor - tulburari genetice (cum se elimina ?? Toate aceste enzime sunt inhibate ireversibil și denaturate de săruri. metale grele. În plus, dehidrogenazele dependente de NAD pot fi inhibate de doze mari de alcool și unele droguri eter, uretan. Este necesar să aflați etiologia și să începeți tratamentul - incl. detoxifiere.) În mod normal, activitatea enzimelor intracelulare din plasma sanguină este detectată din cauza hemolizei fiziologice din cauza îmbătrânirii naturale a eritrocitelor cu eliberarea conținutului citoplasmei în plasma sanguină (inclusiv enzimele intracelulare), creșterea permeabilității membranei în copilărie, la efectuarea unui efort fizic intens. Dehidrogenazele catalizează dehidrogenarea (oxidarea) unui substrat folosind NAD+, NADP+, FAD, FMN ca acceptor de hidrogen
45. Din cauza deficitului de tiamină poate apărea o stare hipoenergetică. Explică de ce. Se știe că nivelul de acizi ceto din țesuturi crește în acest caz. Ce acizi ceto se acumulează? La ce modificări ale pH-ului poate duce acest lucru? Se va îmbunătăți starea pacienților cu o creștere a carbohidraților din dieta lor?
Răspuns: Vitamina B1 (tiamina) joacă rol importantîn procesele de alimentare cu energie a organismului. Este un cofactor al piruvat carboxilază (prima enzimă a complexului piruvat dehidrogenază), enzima complexului alfa-cetoglutarat dehidrogenază, transketolaza (enzima etapei non-oxidative a căii pentozo-fosfatului). Datorită perturbării acestor enzime, apare o stare hipoenergetică. Există o acumulare de produse incomplet oxidate ale metabolismului piruvatului, care au un efect toxic asupra sistemului nervos central și provoacă dezvoltarea acidozei metabolice. Datorită dezvoltării deficienței energetice, eficiența pompelor cu gradient ionic, inclusiv celulele țesutului nervos și muscular, scade. Sunt perturbate sinteza acizilor grași și transformarea carbohidraților în grăsimi. Catabolismul proteic crescut duce la dezvoltarea atrofiei musculare, la copii - la o întârziere a dezvoltării fizice. Din cauza dificultății de formare a acetil-CoA din acidul piruvic, procesul de acetilare a colinei are de suferit.
46. Folosind cunoștințele despre biochimia metabolismului energetic, încercați să explicați de ce, pentru a nu îngheța afară iarna, ar trebui să vă mișcați cât mai mult posibil?
Răspuns: Mișcarea este cauzată de contracția țesutului muscular. Această contracție necesită energie, care este eliberată în timpul respirației tisulare și conversiei glucozei. Dar din moment ce nu toată energia merge pentru a satisface nevoile celulei, o parte din ea este disipată și „încălzește” țesuturile din jur. Din acest motiv, temperatura corpului crește cu o muncă musculară intensă.
47. De ce este neapărat inclus acidul lipoic în complexul de medicamente pentru tratamentul insuficienței cardiace?
48. Explicați de ce producția de ATP în miocard este redusă rapid în cazul deficienței de acid nicotinic? Ce enzimă este implicată în sinteza ATP? De ce sinteza ATP în mitocondrii este numită fosforilare oxidativă? Numiți complexele enzimatice ale lanțului respirator mitocondrial, a căror activitate este asociată cu sinteza ATP prin fosforilarea oxidativă.
Răspuns: Acidul nicotinic din organism face parte din NAD și NADP. Sunt sursa principală de electroni din lanțul respirator, care furnizează energie pentru fosforilarea oxidativă (sinteza ATP). Cu o lipsă de acid nicotinic, conținutul de NAD și NADP scade, iar producția de ATP în mitocondrii scade. ATP sintaza este implicată în sinteza ATP. Sinteza ATP în mitocondrii are loc prin reacția de adiție a fosforului anorganic la molecula ADP prin intermediul transferului de electroni de-a lungul CPE, adică. fosforilarea oxidativă. Complexe enzimatice: NADH2:KoQ-oxidoreductază (1), succinat:KoQ-oxidoreductază (2), KoQH2:citocrom c-oxidoreductază (3), citocrom oxidază (4).
49. Cianura de potasiu este o otravă mortală. Otrăvirea lor este extrem de rară din cauza inaccesibilității lor. Cu toate acestea, există cazuri de otrăvire cu sâmburi de caise care conțin amigdalină, din care se eliberează acidul cianhidric HCN în organism. Anionul acestui acid are o afinitate mare pentru Fe 3+, drept urmare formează un complex puternic cu acesta. În caz de otrăvire cu cianură, depresie respiratorie, hiperemie a pielii, se observă convulsii. Un semn caracteristic al otrăvirii este culoarea stacojie strălucitoare a sângelui venos. Care este cauza simptomelor descrise? Descrieți caracteristicile structurii și funcționării enzimei inhibate. De ce această enzimă are o afinitate mai mare pentru cianură decât alte hemoproteine? Explicați culoarea stacojie a sângelui venos în intoxicația cu cianură.
RĂSPUNS: Anionul cianur este un inhibitor al enzimei citocrom c oxidaza din complexul IV al lanțului respirator de transport de electroni (pe membrana interioară a mitocondriilor). Se leagă de fier, care face parte din enzimă, care împiedică transferul de electroni între citocrom c oxidază și oxigen. Ca urmare, transportul de electroni este perturbat și, în consecință, sinteza aerobă de ATP se oprește.
Citocrom c-oxidaza (citocrom oxidaza), o enzimă din clasa oxidoreductazei; catalizează etapa finală a transferului de electroni la oxigen în procesul de fosforilare oxidativă.
Enzima este formată din 13 părți. Enzima catalizează o reacție de reducere-oxidare - moleculele de citocrom c sunt oxidate, oxigenul este redus. În această reacție, aproape tot oxigenul necesar organismelor vii în procesul de respirație este consumat. Centrul catalitic al enzimei conține hemi și complexe de cupru. Și așa cum este scris în sarcină, anionul acidului cianhidric are o afinitate mare pentru Fe 3, drept urmare formează un complex puternic cu acesta.
Efectul toxic al cianurilor se bazează pe faptul că se leagă de enzimele tisulare responsabile de respirația celulară, inhibă activitatea acestora și provoacă lipsa de oxigen a țesuturilor. Prin urmare, culoarea sângelui venos în timpul otrăvirii cu cianură este stacojie, nu are loc schimbul de gaze, iar sângele arterial, după ce trece prin circulația sistemică, rămâne stacojiu.
De ce aceasta enzima are o afinitate mai mare pentru cianura decat alte hemoproteine, deoarece hemoproteinele au fier feros in compozitia lor.. iar citocrom c oxidaza oxidata are in structura sa fier feric, care se leaga de cianura.
50. Ce vitamine ai recomanda unui pacient cu o tulburare a metabolismului energetic cauzata, de exemplu, de hipoxie datorata unei afectiuni a sistemului cardiovascular.De ce? Numiți enzimele implicate în calea generală a metabolismului energetic și a respirației tisulare, a căror activitate depinde de vitamine. Ce tip de reacții catalizează ele?
RĂSPUNS:
Un ananas întreg și o felie de sufleu astăzi este de fapt prânzul meu , citrat, (cis-)aconitat, izocitrat, (alfa-)cetoglutarat, succinil-CoA, succinat, fumarat, malat, oxalacetat. enzime implicate într-o cale comună a metabolismului energetic
NAD,NADP-vit.PP (acidul nicotinic) este o coenzimă a oxidoreductazelor. catalizarea reacțiilor redox (dehidrogenare) HS-CoA-vit.B5 (acid pantotenic)– coenzima aciltransferaza.reacţia de transfer al grupării acil FAD,FMN-vit.B2(riboflavină)-coenzimă oxidoreductază.dehidrogenare.
Piridoxal fosfat-vit.B6 (piridoxină) Tiamină pirofosfat-vit.B1 (tiamină)
Sunt implicate FAD, HS-CoA, NAD, tiamină pirofosfatdecarboxilarea oxidativă a piruvatului.
51.2,4-dinitrofenolul, care este un decuplator al respirației tisulare și al fosforilării oxidative, a fost încercat să lupte împotriva obezității. În prezent, astfel de substanțe nu mai sunt folosite ca medicamente, deoarece există cazuri în care utilizarea lor a dus la deces. De ce luarea acestor medicamente poate duce la moarte?
RĂSPUNS: Decuplatoare- substanțe lipofile care sunt capabile să accepte protoni și să-i transporte prin membrana interioară a mitocondriilor, ocolind complexul V (canalul său de protoni).
Decuplatoarele suprimă fosforilarea oxidativă, crescând permeabilitatea membranei pentru ionii H +. Ca urmare, media mu H = 220mV scade.Adică, potențialul electrochimic al celulei se va egaliza, ceea ce înseamnă că ATP nu va fi sintetizat și energie. vor fi disipate sub formă de căldură.
Oxidarea care nu este însoțită de sinteza ATP se numește oxidare liberă. În acest caz, energia este eliberată sub formă de căldură. Acest lucru poate fi observat sub acțiunea toxinelor și este însoțit de o creștere a temperaturii corpului.
În încălcarea respirației tisulare și a fosforilării oxidante, va exista o încălcare a formării ATP, înfometarea energetică, care va duce la fenomene patologice (ischemie miocardică și cerebrală, procese infecțioase, scăderea imunității, sinteza, activitatea enzimatică, epuizare) și moarte. .
52. Explicați de ce utilizarea vitaminei C în tratamentul stărilor critice activează formarea de ATP și îmbunătățește funcționarea sistemului de hidroxilare microzomală.
53. Explicați, folosind cunoștințele despre biochimia metabolismului energetic, de ce o persoană devine fierbinte atunci când desfășoară activitate fizică?
RĂSPUNS: Ubichinonele sunt coenzime solubile în grăsimi care se găsesc predominant în mitocondriile celulelor eucariote. Ubichinona este o componentă a lanțului de transport de electroni și este implicată în fosforilarea oxidativă. Conținutul maxim de ubichinonă în organele cu cele mai mari nevoi energetice, cum ar fi inima și ficatul.
Complexul 1 al respirației tisulare catalizează oxidarea ubichinonei NADH.
Cu NADH și succinat în complexele 1 și 2 ale lanțului respirator, e este transferat la ubinonă.
Și apoi de la ubinonă la citocromul c.
55. S-au efectuat 2 experimente: în primul studiu, mitocondriile au fost tratate cu oligomicină, un inhibitor al ATP sintazei, iar în al doilea, cu 2,4-dinitrofenol, un decuplator al oxidării și fosforilării. Cum se vor schimba sinteza ATP, valoarea potențialului transmembranar, rata respirației tisulare și cantitatea de CO2 eliberată? Explicați de ce acizii grași decuplatori endogeni și tiroxina au un efect pirogenic?
RĂSPUNS: Sinteza ATP va scădea; valoarea potenţialului transmembranar va scădea; rata respiraţiei tisulare şi cantitatea de CO2 eliberată vor scădea.
niste substanțe chimice pot transporta protoni sau alți ioni, ocolind canalele de protoni ale ATP sintazei membranei, se numesc protonofori și ionofori. În acest caz, potențialul electrochimic dispare și sinteza ATP se oprește. Acest fenomen se numește decuplare a respirației și fosforilare. Cantitatea de ATP scade, ADP crește și energia este eliberată sub formă căldură, în consecință, se observă o creștere a temperaturii, se dezvăluie proprietăți pirogene.
56. Apoptoza – moartea celulară programată. În unele condiții patologice (de exemplu, infecție virală), poate apărea moartea prematură a celulelor. Corpul uman produce proteine protectoare care previn apoptoza prematură. Una dintre ele este proteina Bcl-2, care crește raportul NADH/NAD+ și inhibă eliberarea de Ca2+ din ER. Acum se știe că virusul SIDA conține o protează care degradează Bcl-2. Rata reacțiilor metabolismului energetic se modifică în acest caz și de ce? De ce crezi că aceste modificări pot fi dăunătoare celulelor?
RĂSPUNS: Crește raportul NADH / NAD + de unde crește viteza reacțiilor OVR ale ciclului Krebs.
Acest lucru va accelera reacția de decarboxilare oxidativă, deoarece Ca2 + este implicat în activarea PDH inactiv.Deoarece raportul NADH / NAD + va fi redus în timpul SIDA, rata reacțiilor OVR ale ciclului Krebs va scădea.
57 Barbituricele (amital de sodiu etc.) sunt folosite în practica medicală ca somnifere. Cu toate acestea, o supradoză a acestor medicamente, care depășește de 10 ori doza terapeutică, poate fi fatală. Pe ce se bazează efectul toxic al barbituricelor asupra organismului?
Răspuns: Barbituricele, un grup de medicamente, derivați ai acidului barbituric, care au hipnotice, anticonvulsivante și efect narcotic, datorita efectului inhibitor asupra sistemului nervos central.Barbituricele luate pe cale orala sunt absorbite in intestinul subtire. Când sunt eliberate în sânge, se leagă de proteine și sunt metabolizate în ficat. Aproximativ 25% dintre barbiturice sunt excretate prin urină nemodificat.
Principalul mecanism de acțiune al barbituricelor este legat de faptul că acestea pătrund în straturile lipidice interioare și subțiază membranele celulelor nervoase, perturbând funcția și neurotransmisia acestora. Barbituricele blochează neurotransmițătorul excitator acetilcolina în timp ce stimulează sinteza și cresc efectele inhibitoare ale GABA. Pe măsură ce se dezvoltă dependența, funcția colinergică crește, în timp ce sinteza și legarea GABA scad. Componenta metabolică este de a induce enzimele hepatice, care reduce fluxul sanguin hepatic. Țesuturile devin mai puțin sensibile la barbiturice. Barbituricele pot determina, in timp, o crestere a rezistentei membranelor celulelor nervoase. În general, barbituricele au un efect inhibitor asupra sistemului nervos central, care se manifestă clinic prin efecte hipnotice, sedative. în doze toxice, inhibă respirația externă, activitatea sistemului cardiovascular (datorită inhibării centrului corespunzător din medula oblongata). uneori tulburări de conștiență: uimire, stupoare și comă. Cauze de deces: insuficienta respiratorie, insuficienta hepatica acuta, reactie de soc cu stop cardiac.
În același timp, din cauza tulburărilor de respirație, are loc o creștere a nivelului de dioxid de carbon și o scădere a nivelului de oxigen în țesuturi și plasma sanguină. Apare acidoza - o încălcare a echilibrului acido-bazic din organism.
Acțiunea barbituricelor perturbă metabolismul: inhibă procesele oxidative din organism, reduce formarea căldurii. Când sunt otrăvite, vasele se dilată, iar căldura este emisă într-o măsură mai mare. Prin urmare, temperatura pacientului scade
58. În insuficiența cardiacă, sunt prescrise injecții cu cocarboxilază care conțin tiamină difosfat. Având în vedere că insuficiența cardiacă este însoțită de o stare hipoenergetică și folosind cunoștințele despre efectul coenzimelor asupra activității enzimatice, explicați mecanismul acțiunii terapeutice a medicamentului. Numiți procesul care se accelerează în celulele miocardice atunci când este administrat acest medicament
Răspuns: Cocarboxilaza este un medicament asemănător vitaminelor, o coenzimă care îmbunătățește metabolismul și furnizarea de energie a țesuturilor. Îmbunătățește procesele metabolice ale țesutului nervos, normalizează activitatea sistemului cardiovascular, ajută la normalizarea activității mușchiului inimii.
În organism, cocarboxilaza se formează din vitamina B1 (tiamină) și joacă rolul unei coenzime. Coenzimele sunt una dintre părțile enzimelor - substanțe care accelerează de multe ori toate procesele biochimice. Cocarboxilaza este o coenzimă a enzimelor implicate în metabolismul carbohidraților. În combinație cu ioni de proteine și magneziu, face parte din enzima carboxilază, care are un efect activ asupra metabolismului carbohidraților, reduce nivelul de acid lactic și piruvic din organism și îmbunătățește absorbția glucozei. Toate acestea contribuie la o creștere a cantității de energie eliberată, ceea ce înseamnă o îmbunătățire a tuturor proceselor metabolice din organism și, din moment ce pacientul nostru are o stare hipoenergetică.un astfel de medicament precum cocarboxilaza, starea activității mediale se va îmbunătăți.
Cocarboxilaza îmbunătățește absorbția glucozei, procesele metabolice în țesutul nervos și contribuie la normalizarea activității mușchiului inimii. Deficitul de cocarboxilază determină o creștere a acidității sângelui (acidoză), care duce la tulburări severe în toate organele și sistemele corpului, poate duce la comă și moartea pacientului.
DESPRE CE PROCES ESTE ACCELERAT IN MIOCARDIE Odata cu INTRODUCEREA ACESTUI MEDICAMENT, NU AM GASIT NIMIC.
59 Se știe căhg 2+ asociat ireversibil cuSH- grupe de acid lipoic. Ce modificări ale metabolismului energetic pot fi cauzate de intoxicația cronică cu mercur?
Răspuns: Conform conceptelor moderne, mercurul și, în special, compușii organici de mercur, sunt otrăvuri enzimatice, care, pătrunzând în sânge și țesuturi, chiar și în urme, își arată acolo efectul otrăvitor. Toxicitatea otrăvurilor enzimatice se datorează interacțiunii lor cu grupările tiol sulfhidril (SH) ale proteinelor celulare, în acest caz acidul lipoic, care este implicat în procesele redox ale ciclului acidului tricarboxilic (ciclul Krebs) ca coenzimă, optimizând fosforilarea oxidativă. reacții, acidul lipoic joacă, de asemenea, un rol important în utilizarea carbohidraților și implementarea metabolismului energetic normal, îmbunătățind „starea energetică” a celulei. Ca urmare a acestei interacțiuni, activitatea principalelor enzime este perturbată, pentru funcționarea normală a cărora este necesară prezența grupărilor sulfhidril libere. Vaporii de mercur, care intră în sânge, circulă mai întâi în organism sub formă de mercur atomic, dar apoi mercurul suferă oxidare enzimatică și intră în compuși cu molecule proteice, interacționând în primul rând cu grupările sulfhidril ale acestor molecule. Ionii de mercur afectează în primul rând numeroase enzime și, în primul rând, enzimele tiol, care joacă rolul principal în metabolismul unui organism viu, în urma cărora sunt perturbate multe funcții, în special sistemul nervos. Prin urmare, odată cu intoxicația cu mercur, tulburările sistemului nervos sunt primele semne care indică efectele nocive ale mercurului.
Schimbările în astfel de organe vitale, cum ar fi sistemul nervos, sunt asociate cu tulburări ale metabolismului tisular, ceea ce, la rândul său, duce la perturbarea funcționării multor organe și sisteme, manifestată în diferite forme clinice de intoxicație.
60. Cum va afecta deficitul de vitamine PP, B1, B2 metabolismul energetic al organismului? Explicați răspunsul. Ce enzime au nevoie de aceste vitamine pentru a „funcționa”?
Răspuns: Motivul stării hipoenergetice poate fi hipovitaminoza, deoarece în reacțiile vit RR este o parte integrantă a coenzimelor; Este suficient să spunem că o serie de grupuri de coenzime care catalizează respirația tisulară includ amida acidului nicotinic. Absența acidului nicotinic în alimente duce la o întrerupere a sintezei enzimelor care catalizează reacțiile redox (oxidoreductaze: alcool dehidrogenază) și duce la o perturbare a mecanismului de oxidare a anumitor substraturi ale respirației tisulare. Vitamina PP (acidul nicotinic) face parte si ea din enzimele implicate in respiratia celulara.Digestie.Acidul nicotinic este amidat in tesuturi, apoi se combina cu riboza, acizii fosforic si adenilic, formand coenzime, iar acestea din urma cu proteine specifice formeaza enzime dehidrogenaza implicate in numeroase reacții oxidative în organism. Vitamina B1 este cea mai importantă vitamina din metabolismul energetic, este importantă pentru menținerea activității mitocondriilor. În general, normalizează activitatea sistemului nervos central, periferic, cardiovascular și endocrin. Vitamina B1, fiind o coenzimă a decarboxilazelor, este implicată în decarboxilarea oxidativă a acizilor ceto (piruvic, α-cetoglutaric), este un inhibitor al enzimei colinesterazei care scindează mediatorul SNC acetilcolina și este implicată în controlul transportului de Na + prin membrana neuronului.
S-a dovedit că vitamina B1 sub formă de tiamină pirofosfat este o parte integrantă a cel puțin patru enzime implicate în metabolismul intermediar. Acestea sunt două sisteme enzimatice complexe: complexe de piruvat și α-cetoglutarat dehidrogenază care catalizează decarboxilarea oxidativă a acizilor piruvic și α-cetoglutaric (enzime: piruvat dehidrogenază, α-cetoglutarat dehidrogenază). vitamina B2 În combinație cu proteinele și acidul fosforic în prezența oligoelementelor, precum magneziul, creează enzime necesare pentru metabolismul zaharidelor sau pentru transportul oxigenului și, prin urmare, pentru respirația fiecărei celule din corpul nostru.Vitamina B2 este necesar pentru sinteza serotoninei, acetilcolinei și norepinefrinei, care sunt neurotransmițători, precum și histaminei, care este eliberată din celule în timpul inflamației. În plus, riboflavina este implicată în sinteza a trei acizi grași esențiali: linoleic, linolenic și arahidonic.Riboflavina este necesară pentru metabolismul normal al aminoacidului triptofan, care este transformat în niacină în organism.
Deficitul de vitamina B2 poate determina o scădere a capacității de a produce anticorpi care cresc rezistența la boli.
un număr mare de produse, care, de fapt, au schimbat mediul. Și în ceea ce privește unitățile de măsură... Prin intermediul acestora este mai ușor de urmărit activitatea enzimei
23. Omul aparține organismelor vii homoioterme. În medicină, în unele cazuri, se folosesc temperaturi extreme pentru tratament. În special, condițiile hipotermice sunt utilizate în operațiile pe termen lung, în special pe creier și inimă, condițiile hipertermice sunt utilizate în scopul coagulării țesuturilor. Explicați legitimitatea acestor abordări din punctul de vedere al unui biochimist-enzimolog. Care este dependența vitezei reacțiilor enzimatice de temperatură?
Răspuns: Există o relație directă între temperatură și viteza de reacție (cu cât temperatura este mai mare, cu atât viteza de reacție este mai mare și invers). Celulele creierului și ale inimii sunt foarte sensibile la hipoxie, iar operațiile asupra organelor corespunzătoare pot necesita, deși scurte, dar să oprească alimentarea cu sânge la una sau alta parte a organului. Pentru a preveni moartea celulelor din hipoxie, sunt create condiții hipotermice pentru a încetini procesele metabolice, de exemplu. procese enzimatice (aceasta vă permite să reduceți consumul de oxigen de către celule și să reduceți formarea de toxine).
În timpul operațiilor, integritatea țesutului este încălcată într-o oarecare măsură, astfel încât viteza de coagulare este foarte importantă. Coagularea țesuturilor este un proces enzimatic, prin urmare viteza lui este direct proporțională cu temperatura, pentru alta se creează condiții hipertermice.
(eseu real)
24. La studierea vitezei de reacție de conversie a dipeptidei sub acțiunea peptidazei din intestinul subțire s-au obținut următoarele rezultate: activitatea maximă a enzimei a fost de 40 µmol/min ∙ mg, Km 0,01 mmol/l. La ce concentrație de substrat va fi viteza de reacție de 10 µmol/min ∙ mg? Dați definiția vitezei maxime de reacție, constanta Michaelis și indicați relația dintre valoarea Km și afinitatea enzimei față de substrat. Se va modifica viteza maximă de reacție dacă se adaugă un inhibitor competitiv al enzimei în amestecul de reacție?
Răspuns: Efectul terapeutic al medicamentelor (acidul lipoic este asociat cu inhibarea gluconeogenezei, scăderea cetoplaziei și activarea enzimelor importante ale metabolismului carbohidraților în mitocondrii (piruvat dehidrogenază, (oxoglutarat dehidrogenază și dehidrogenază a aminoacizilor cu lanț ramificat).) Preparate din acest grup , pe de o parte, îmbunătățesc metabolismul energetic, normalizează transportul, descompunerea alcoolilor cu greutate moleculară mare și, pe de altă parte, reduc stresul oxidativ prin legarea radicalilor liberi, suprimând formarea acestora (de exemplu, ca urmare a glicolizei neenzimatice). reacții) și oxidanți de inactivare, ceea ce duce la refacerea membranelor celulare.determină o creștere a utilizării glucozei și o scădere a rezistenței la insulină, ceea ce a fost confirmat în studii clinice controlate la pacienții cu diabet zaharat de tip 2. Contribuția acestui mecanism la eficacitatea terapeutică a derivaților („-acid lipoic” rămâne neclară m
RĂSPUNS: Datorită tulburărilor microcirculatorii pronunțate atât la nivel sistemic, cât și la nivel intracerebral, pacienții aflați în condiții critice prezintă sindroame de hipoxie de șunt periferic și hipoxie a celulelor capilare. În orice hipoxie, se dezvoltă în primul rând inhibarea metabolismului energetic, care se manifestă printr-o scădere a conținutului de creatină fosfat, în special în creier și ATP, cu o creștere simultană a conținutului de adenozin di- și adenozin monofosforici, precum și fosfat anorganic. Acest lucru duce la tulburări în transportul membranar, procesele de biosinteză și alte funcții celulare, precum și la acidoză lactică intracelulară, o creștere a concentrației intracelulare de calciu liber și activarea peroxidării lipidelor. Această problemă poate fi rezolvată dacă se folosesc antihipoxanti. A. Acidul ascorbic funcționează ca un cofactor pentru hidroxilaze în procesele de hidroxilare. În timpul oxidării, atomii de oxigen sunt incluși în moleculele substanțelor oxidate. O astfel de oxidare are loc pe membranele reticulului endoplasmatic și se numește oxidare microzomală. Datorită
includerea de oxigen a substratului oxidat, apare o grupare hidroxil -OH. Prin urmare, acest proces este adesea denumit hidroxilare. Rolul biologic al acestui proces nu este legat de sinteza ATP. Este pentru detoxifiere.
1. Atomii de oxigen sunt incluși în substanța sintetizată. 2. Sunt neutralizate diferite substanțe toxice, deoarece includerea unui atom de oxigen în molecula de otravă reduce toxicitatea acestei otrăviri, o face solubilă în apă și facilitează excreția sa de către rinichi.
B. Vitamina C este implicată în sinteza aminoacidului L-carnitină din aminoacidul lizină, care este necesar pentru transportul acizilor grași în mitocondrii, fără de care producția de ATP este imposibilă: Acizii grași nu pot pătrunde în mitocondrii și pot fi oxidați. dacă nu formează mai întâi derivaţi de acilcarnitină. Și deja enzima carnitina acil carnitina trans-locaza de pe membrană transferă acil carnitina în interior. În mitocondrii, acizii grași sunt oxidați și se formează ATP.
RĂSPUNS: Formarea energiei pentru a asigura munca musculară poate fi efectuată prin căi anaerobe anoxice și aerobe oxidative. În funcție de caracteristicile biochimice ale proceselor care au loc în acest caz, se obișnuiește să se distingă trei sisteme energetice generalizate care asigură performanța fizică a unei persoane:
anaerob alactic sau fosfatgenic, asociat cu procesele de resinteză ATP, în principal datorită energiei unui alt compus fosfat de mare energie - fosfat de creatină CRF
lactacid glicolitic anaerob, care asigură resinteza ATP și CrF datorită reacțiilor de descompunere anaerobă a glicogenului sau glucozei la acid lactic UA
oxidativ aerob, asociat cu capacitatea de a efectua munca datorită oxidării substraturilor energetice, care pot fi folosite ca carbohidrați, grăsimi, proteine, crescând în același timp livrarea și utilizarea oxigenului în mușchii care lucrează. Aproape toată energia eliberată în organism în timpul metabolismului nutrienților este în cele din urmă transformată în căldură. În primul rând, eficiența maximă de conversie a energiei nutritive în muncă musculară, chiar și în cele mai bune condiții, este de doar 20-25%; restul energiei nutritive este transformată în căldură în timpul reacțiilor chimice intracelulare.
În al doilea rând, aproape toată energia care intră cu adevărat în crearea muncii musculare devine totuși căldură corporală, deoarece această energie, cu excepția unei mici părți din ea, este folosită pentru: 1. depăși rezistența vâscoasă a mișcărilor musculare și articulare; 2 depășirea frecării sângelui care curge prin vasele de sânge; 3 alte efecte similare, în urma cărora energia contracțiilor musculare este transformată în căldură. Mecanismele de termoreglare sunt pornite, transpirație etc., o persoană este fierbinte.
54. Medicamentul ubinona (coenzima Q) este folosit ca antioxidant care are efect antihipoxic. Medicamentul este utilizat pentru tratarea bolilor a sistemului cardio-vascular, pentru a îmbunătăți performanța în timpul efortului fizic. Folosind cunoștințele despre biochimia metabolismului energetic, explicați mecanismul de acțiune al acestui medicament.
Substanțele care participă la reacții și cresc viteza acesteia, rămânând neschimbate la sfârșitul reacției, se numesc catalizatori.
Fenomenul de modificare a vitezei unei reacții sub influența unor astfel de substanțe se numește cataliză. Reacțiile care au loc sub acțiunea catalizatorilor se numesc catalitic.
În cele mai multe cazuri, efectul unui catalizator se explică prin faptul că reduce energia de activare a reacției. În prezența unui catalizator, reacția se desfășoară prin diferite etape intermediare decât fără el, iar aceste etape sunt mai accesibile din punct de vedere energetic. Cu alte cuvinte, în prezența unui catalizator, apar și alți complexe activați, iar formarea lor necesită mai puțină energie decât formarea complexelor activate care apar fără catalizator. Astfel, energia de activare scade brusc: unele molecule, a căror energie era insuficientă pentru coliziuni active, se dovedesc acum active.
Pentru o serie de reacții, intermediarii au fost studiati; de regulă, sunt produse nepersistente foarte active.
Mecanismul de acțiune al catalizatorilor este asociat cu o scădere a energiei de activare a reacției datorită formării de compuși intermediari. Cataliza poate fi reprezentată după cum urmează:
A + K = A...K
A ... K + B \u003d AB + K,
unde A...K este un compus activat intermediar.
Figura 13.5 - Imaginea traseului de reacție a unei reacții necatalitice A + B → AB (curba 1) și a unei reacții catalitice omogene (curba 2).
Catalizatorii sunt utilizați pe scară largă în industria chimică. Sub influența catalizatorilor, reacțiile pot fi accelerate de milioane de ori sau mai mult. În unele cazuri, sub acțiunea catalizatorilor, pot fi excitate astfel de reacții care practic nu se desfășoară fără ele în condiții date.
Distinge cataliză omogenă și eterogenă.
Când cataliză omogenă catalizatorul și reactanții formează o fază (gaz sau soluție). Când cataliză eterogenă catalizatorul este prezent în sistem ca fază independentă.
Exemple de cataliză omogenă:
1) oxidarea SO 2 + 1/2O 2 = SO 3 în prezenţa NO; NO este ușor oxidat la NO2, în timp ce NO2 oxidează deja SO2;
2) descompunerea peroxidului de hidrogen în soluție apoasăîn apă și oxigen: ionii Cr 2 O 2 \u003d 7, WO 2-4, MoO 2- 4, catalizând descompunerea peroxidului de hidrogen, formează compuși intermediari cu acesta, care apoi se descompun odată cu eliberarea de oxigen.
Cataliza omogenă se realizează prin reacții intermediare cu un catalizator și, ca urmare, o reacție cu o energie de activare mare este înlocuită cu mai multe, ale căror energii de activare sunt mai mici, rata lor este mai mare:
CO + 1/2O 2 = CO 2 (catalizator - vapori de apă).
Cataliza heterogenă își găsește o largă aplicație în industria chimică. Majoritatea produselor fabricate în prezent de această industrie sunt obținute prin cataliză eterogenă. În cataliză eterogenă, reacția are loc pe suprafața catalizatorului. Rezultă că activitatea unui catalizator depinde de mărimea și proprietățile suprafeței sale. Pentru a avea o suprafață mare („dezvoltată”), catalizatorul trebuie să aibă o structură poroasă sau să fie într-o stare foarte zdrobită (foarte dispersată). La aplicație practică catalizatorul este aplicat de obicei pe un purtător având o structură poroasă (piatră ponce, azbest etc.).
Ca și în cazul catalizei omogene, în cataliza eterogenă reacția se desfășoară prin intermediari activi. Dar aici acești compuși sunt compuși de suprafață ai catalizatorului cu reactanții. Trecând printr-o serie de etape în care participă acești intermediari, reacția se termină cu formarea produselor finite, iar catalizatorul nu este consumat ca rezultat.
Toate catalitice reacții eterogene includ etapele de adsorbție și desorbție.
Efectul catalitic al suprafeței se reduce la doi factori: o creștere a concentrației la interfață și activarea moleculelor adsorbite.
Exemple de cataliză eterogenă:
2H2O \u003d 2H2O + O2 (catalizator - MnO2);
H 2 + 1/2 O 2 \u003d H 2 O (catalizator - platină).
Cataliza joacă un rol foarte important în sistemele biologice. Majoritatea reacțiilor chimice care au loc în sistemul digestiv, în sânge și în celulele animalelor și ale oamenilor, sunt reacții catalitice. Catalizatorii, numiți în acest caz enzime, sunt proteine simple sau complexe. Deci, saliva conține enzima ptialină, care catalizează conversia amidonului în zahăr. O enzimă găsită în stomac, pepsina, catalizează descompunerea proteinelor. Există aproximativ 30.000 de enzime diferite în corpul uman: fiecare dintre ele servește ca un catalizator eficient pentru reacția corespunzătoare.