Биохимические основы регуляторных функций биологически активных веществ

 

Министерство образования  и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшее профессиональное образование

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления

Кафедра «Биоорганическая и пищевая химия»

(ФГБОУ ВПО ВСГУТУ)

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

По дисциплине «Биохимия»:

 

«Биохимические основы регуляторных функций биологически активных веществ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Захаров Е.В.

Группа 270-1.

Проверила: Жамсаранова С.Д.

 

 

 

 

 

 

          

 

 

 

 

 

 

 

Улан-Удэ

2012

 

№6

Для лечения двигательных нарушений после травм, параличей, полиомиелита используют препарат калимин, который по структуре похож на ацетилхолин. Как изменится концентрация ацетилхолина в нервно-мышечных синапсах после поступления нервного импульса при лечении калимином? Для ответа на вопрос:

А) опишите влияние  структурных аналогов субстратов на активность ферментов,

Б) напишите реакцию гидролиза  ацетилхолина и объясните ее значение для проведения нервного импульса.

 

Ответ:

Если ингибитор - структурный  аналог субстрата, возникает конкуренция молекул субстрата и ингибитора за место в активном центре фермента. В этом случае с ферментом взаимодействует либо субстрат, либо ингибитор, образуя комплексы фермент-субстрат (ES) или фермент-ингибитор (EI).

Ацетилхолин синтезируется в нервной ткани и служит одним из важнейших возбуждающих нейромедиаторов вегетативной нервной системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Калимин является структурным  аналогом ацетилхолина и  оказывает  своё терапевтическое действие по механизму конкурентного ингибирования. При его добавлении  активность ацетилхолинэстеразы уменьшается, а концентрация ацетилхолина увеличивается, что сопровождается усилением проведения нервного импульса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№40

При острой сердечной  недостаточности для кратковременной терапии как кардиотонические средства используют ингибиторы фосфодиэстераз, например милринон и амринон. В результате действия этих лекарств изменяется работа Са²⁺ - каналов и поступление в миоцит Са²⁺ . Напишите реакцию катализируемую фосфодиэстеразой.

 

 

 

 

Ответ:

Фосфодиэстеразы - ферменты, катализирующие превращение цАМФ  или цГМФ в неактивные метаболиты АМФ. Фосфодиэстеразы, снижая концентрации вторичных посредников, разрывают  цепь превращений, вызванных активатором  рецептора.

Реакция катализируемая фосфодиэстеразой:

 

 

Милринон и амринон  являются ингибиторами фосфодиэстераз. Благодаря им замедляется превращение  цАМФ в АМФ, а циклический аденозинмонофосфат стимулирует сокращательную функцию сердца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№57

Если к суспензии митохондрий, использующих в качестве единственного  субстрата дыхания пировиноградную  кислоту, добавить малоновую кислоту, то поглощение кислорода митохондриями резко снизится, в то же время увеличится концентрация одного из метаболитов цитратного цикла. Какой метаболит ЦТК накапливается?

 

Ответ:

Малоновая кислота ( пропандиовая кислота) НООС – СН₂ – СООН содержится в соке сахарной свеклы; ее соли и сложные эфиры называются малонатами. Ее применяют в медицине для получения снотворных лекарств.

Малоновая кислота подавляет окисление пировиноградной и вызывает накопление янтарной кислоты. Так же в значительной степени подавляет окисление масляной кислоты до СО₂ и усиливает образование ацетоуксусной кислоты. Это повышенное образование ацетоуксусной кислоты, по-видимому, обусловлено блокированием реакции образования щавелевоуксусной кислоты, благодаря чему ацетил - КоА конденсируется сам с собой. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№21.

Выберите один неправильный ответ.

АТФ:

а) Участвует в реакциях, катализируемых лигазами.

б) Является универсальным  аккумулятором энергии.

в) Синтезируется в  клетках значительных количествах.

д) В сутки синтезируется в количестве, равном массе тела.

 

Ответ: Б.

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) — универсальный источник и основной аккумулятор энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. Системе АТФ принадлежит центральное место в процессах переноса химической энергии.

Термодинамически  молекула АТФ нестабильна, но химически  высокостабильная. Последнее свойство обеспечивает эффективное сохранение энергии в молекуле АТФ, поскольку  препятствует тому, чтобы запасенная в ней энергия бесполезно рассеивалась в виде тепла. Малые размеры молекулы АТФ позволяют ей легко диффундировать в различные участки клетки, где необходим подвод энергии извне для выполнения химической, осмотической, механической работы.

Молекула АТФ  представляет собой нуклеотид, образованный азотистым основанием аденином, пятиуглеродным сахаром рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты.

• Систематическое наименование АТФ:  9-β-D-рибофуранозиладенин-5'-трифосфат
• Эмпирическая формула: C10H₁₆N₅O₁₃P₃
• Молярная масса: 507,19 г/моль

АТФ был открыт в 1929 году Карлом Ломанном, а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в  клетке.

Количество  АТФ в среднем составляет 0,04% (от сырой массы клетки), наибольшее количество АТФ (0,2–0,5%) содержится в  скелетных мышцах.

АТФ относится  к так называемым макроэргическим  соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим фосфатные связи, при  гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 (до аденозиндифосфорной кислоты - АДФ) или 2 остатков фосфорной кислоты (до аденозинмонофосфорной кислоты - АМФ), приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль. Макроэргическими (высокоэнергетическими) являются связи между концевым и вторым, вторым и первым остатками фосфорной кислоты.

АТФ образуется из АДФ и неорганического фосфата  за счет энергии, освобождающейся при  окислении органических веществ.

Этот процесс  называется фосфорилированием. Оно  возможно двумя способами: субстратное фосфорилирование (происходит в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений) и окислительное фосфорилирование (происходит в митохондриях и использует энергию окисляющихся веществ). Основной синтез АТФ происходит в митохондриях.

Главная роль АТФ  в организме связана с обеспечением энергией многочисленных биохимических  реакций и физиологических процессов: это реакции синтеза сложных  веществ,  осуществление активного переноса молекул через биологические мембраны, осуществления мышечного сокращения и др.

Кроме энергетической функции, АТФ: 

• исходный продукт при синтезе нуклеиновых кислот
• непосредственный предшественник синтеза циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) — вторичного посредника передачи в клетку медиаторного и гормонального сигнала
• выполняет роль аллостерического регулятора обменных процессов

• является медиатором в центральной и периферической  нервной системы.

 

 

№33.

В больницу доставлен  человек без сознания с признаками острого алкогольного отравления. при лабораторном исследовании крови получены следующие данные.

Алкоголь- 320мг/дл (норма  до 1 мг/дл);

Лактат- 28мг/дл (норма- 13 мг/дл);

Глюкоза- 50 мг/дл (норма- 60-100 мг/дл).

Приведите возможные изменения  параметров крови. Ответ аргументируйте, составив схемы метаболических путей, скорость которых изменена в данной ситуации.

 

Ответ:

Алкоголь для организма человека – яд в прямом смысле слова. При  алкогольном опьянении нарушается работа центральной нервной системы, происходят вегетативные, неврологические и психические нарушения.

У здорового человека в крови  содержится не более 0,4 промилле алкоголя, который всосался в процессе брожения в кишечнике. Промилле равен 1/10 процента. Если показатель содержания алкоголя в крови выше, — это уже алкогольная интоксикация.

Признаки алкогольной интоксикации:

Головная боль. Она возникает  из-за расширения сосудов вследствие поступления алкоголя в кровь.

Тошнота, рвота. Вызывается этанолом, который воздействует на мозжечок, отвечающий за равновесие тела.

Головокружение. Ощущается из-за нарушения  функционирования мозжечка.

Сильная жажда на следующее утро после принятия спиртного. Возникает  вследствие снижения уровня антидиуретического гормона, увеличивающего выделение  мочи.

К алкогольной интоксикации может привести даже не очень большая доза алкоголя, особенно если его принимают дети, подростки и люди, ослабленные вследствие болезни. Даже небольшая доза спиртного у названных категорий людей может вызвать настолько сильное отравление, что алкогольная интоксикация потребует серьезного лечения.

Ложным является представление  о том, что малые дозы алкоголя повышают работоспособность, оживляют мышление и тонизируют весь организм. Даже небольшие дозы спиртного приводят к небрежности и ошибкам в  работе, быстрой утомляемости, трудностям запоминания, пропускам букв при письме, развязности в общении. При регулярном употреблении спиртного, даже если его дозы невелики, пьющий постепенно становится алкоголиком, и при отсутствии спиртного чувствует психический и соматически дискомфорт. Для ликвидации этого ощущения, называемого похмельем, алкоголику требуется принять алкоголь.

Если отравление алкоголем легкое, то у человека может кружиться  голова, повыситься артериальное давление, участиться сердцебиение и появиться тошнота. При более сильном отравлении происходят сбои в работе центральной нервной системы. Человек может потерять сознание и впасть в кому. Поэтому, когда оказывается первая помощь при алкогольной интоксикации, важно, чтобы пострадавший до прибытия медиков оставался в сознании. Врачи смогут оказать своевременную помощь при алкогольной интоксикации.

 

 

 

 

 

Что предпринять при  острой алкогольной интоксикации ?

Острая алкогольная интоксикация – это переходное состояние, для  которого характерно возбуждение центральной  нервной системы. Оно может смениться  резким угнетением. На этой стадии отравления больной даже может впасть в кому. При тяжелой степени алкогольного отравления появляется нарушение вегетативных функций, которые необходимы для нормальной деятельности организма, а также практически до нуля снижается двигательная и рефлекторная активность. Это представляет серьезную угрозу для жизни человека, поэтому пытаться самостоятельно вывести человека из тяжелого состояния крайне неразумно. Больному нужна скорая наркологическая помощь, и каждая минута в такой ситуации имеет значение. Чем раньше будет начато лечение, тем больше шансов, что алкогольное отравление не нанесет серьезного вреда организму.

Вызвав скорую, предпринимайте первые меры помощи больному. Нельзя укладывать его на спину, иначе он может захлебнуться рвотными массами.  Положите человека на бок на мягкую кровать или диван. Если больной без сознания, ему нельзя промывать желудок, так как есть опасность, что он захлебнется.  Только специалист-нарколог может вывести человека из состояния тяжелого отравления алкоголем.

Иногда приехавшие на дом врачи оказывают алкоголику  необходимую помощь дома, и если не требуется транспортировка в стационар, назначают дальнейшее лечение. Они дают родственникам или больному рекомендации по поводу того, как избавиться от алкогольной интоксикации.  Методами лечения отравления алкоголем могут быть инъекции и разные лекарства. Капельница при алкогольной интоксикации также часто назначается для лечения на дому.

При тяжелой стадии алкогольной  интоксикации, когда у больного наблюдается  сердечная недостаточность и  затрудняется дыхание, его следует  доставить в больницу незамедлительно! Наркологическая помощь в такой ситуации на дому не даст результата, так как для спасения жизни человека могут потребоваться безотлагательные реанимационные мероприятия, а они возможны только в условиях стационара.

 

Метаболизм алкоголя происходит преимущественно в печени. Молекула алкоголя превращается сначала в уксусный альдегид, потом в уксусную кислоту, которая распадается на воду и углекислый газ. 
Биологическое обезвреживание алкоголя является сложным биохимическим процессом, в который включаються основные метаболические циклы клетки. С момента поступления в организм алкоголя начинаються активные процессы, связанные с его расщеплением и выведением. Следует учитывать и физико-химические свойства алкоголя: молекула этанола имеет радиус 0,431 нм, низкую диссоциацию, легко растворяется в воде, липоидных растворителях и жирах. Коэффициент распределения этанола между жирами и водой составляет 0,035 при 25 С. Эти свойства алкоголя обуславливают легкость проходжения его через биологические мембраны.  
Алкоголь, который поступает в организм человека, окисляется тремя путями: 1) алкогольдегидрогеназой при участии НАД, которая метаболизирует 75-90% поступившего этанола; 2) микросомальной этанолокисляющей системой при участии НАДФ и О2, которая окисляет около 10% этанола; 3) каталазой, которая окисляет около 2% алкоголя.