Для самостоятельного изучения «Роль химических элемнтов в функцио- 5 нировании организма» (Землякова Л. Ф.)

Вид материала

Методические рекомендации

Содержание Тема 3.17. биохимия нервной и соединительной тканей Общая цель Конкретные цели: Цели исходного уровня Для проверки исходного уровня Вам предлагается выполнить ряд заданий. Информацию для восполнения исходного уровня можно найти в следующей литературе Целевые обучающие задачи Краткие методические рекомендации к проведению занятия Соединительная ткань Синтез коллагена Распад коллагена Нервная ткань Аминокислоты нервной ткани (аминокислотный пул) Альфа-кетоглутарат → Глутамат → ГАМК → Янтарный полуальдегид → Сукцинат Основные энергозависимые процессы, лежащие в основе специфических функций нервной ткани Биохимия мышечной ткани Общая цель изучения темы Содержание обучения Основные теоретические вопросы, позволяющие выполнить целевые виды деятельности Тесты для проверки достижения конкретных знаний

Подобный материал:

• И темы рабочей программы самостоятельного изучения Перечень домашних заданий и других, 313.59kb.
• План лекции: Разделение химических элементов по количественному содержанию. Вода,, 130.01kb.
• Т ч. для самостоятельного изучения и подготовки доклад, 35.86kb.
• Ы и темы рабочей программы самостоятельного изучения Перечень домашних заданий и других, 75.84kb.
• Т. В. для самостоятельного изучения во время карантина с 16. 02. 2011 по 23. 02. 2011., 72.13kb.
• Вода (без воды и не туды и не сюды) роль в химических процессах, основная составляющая, 71.09kb.
• Вопросы к занятию по теме: "Роль наследственности в патологии", 10.55kb.
• Урок в 9 классе по теме «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы.», 43.76kb.
• Лекционный курс и вопросы для самостоятельного изучения предмета «Физическая культура», 85.4kb.
• Методические указания по выполнению рефератов Для самостоятельной работы, 313.5kb.

^

ТЕМА 3.17. БИОХИМИЯ НЕРВНОЙ И СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНЕЙ

Актуальность темы

Нервная ткань состоит из нейронов, выполняющих специфические функции, и нейроглии, обеспечивающей существование и функционирование нервных клеток и осуществляющей опорную, трофическую, разграничительную, секреторную и защитную функции. Нейроны ответственны за восприятие раздражения, создание и передачу нервного импульса.Нервная ткань регулирует деятельность других тканей и органов, их взаимосвязь и их связь с внешней средой.

Соединительная ткань характеризуется разнообразием клеток, хорошо развитым межклеточным веществом, состоящим из волокон и межклеточного аморфного вещества. Физико-химические особенности межклеточного вещества и его структура в значительной степени определяют функциональное значение различных типов соединительной ткани.

В последние годы в мире растет число заболеваний, связанных с метаболическими нарушениями в соединительной ткани. К ним относятся остеопороз, заболевания, связанные с аутоиммунными поражениями соединительной ткани (коллагенозы), а также заболевания, возникающие при генетически обусловленных дефектах ферментов метаболизма компонентов соединительной ткани. К числу этих заболеваний относятся несовершенный остеогенез, синдром Элерса – Данло, синдром Марфана, мукополисахаридозы.

Проблема диагностики заболеваний соединительной ткани усложняется тем, что не всегда можно быстро и правильно поставить диагноз, так как соединительная ткань не имеет определенной локализации, а распределена по всему организму. Поэтому заболевания, связанные с нарушениями метаболизма в соединительной ткани, можно ошибочно принять за заболевания того или иного органа в зависимости от локализации патологического процесса.

Теперь ознакомьтесь с целями занятия.

^ Общая цель

Уметь интерпретировать особенности биохимического состава и метаболизма нервной и соединительной тканей в норме и его возможные нарушения для последующего использования полученных знаний на клинических кафедрах.

^ Конкретные цели: Цели исходного уровня:

Уметь:

1. Интерпретировать функции и биохи-мический состав нервной ткани	Интерпретировать клеточный состав нервной ткани (кафедра гистологии)
2. Интерпретировать особенности энер-гетического обмена в нервной ткани
3. Интерпретировать роль нейромедиаторов в функционировании головного мозга
4. Интерпретировать биохимические изме-нения в головном мозге при неврологической и психической патологии
5. Интерпретировать функции и био-химический состав соединительной ткани	Интерпретировать клеточный состав соединительной ткани (кафедра гистологии)
6. Интерпретировать особенности мета-болизма компонентов соединительной ткани
7. Интерпретировать биохимические изме-нения в соединительной ткани при старении и при ряде ее заболеваний

^ Для проверки исходного уровня Вам предлагается выполнить ряд заданий.

Задания для самопроверки и самокоррекции исходного уровня

Задание 1. При окрашивании срезов нервной ткани анилиновыми красителями в цитоплазме нейронов обнаружена субстанция в виде базофильных глыбок и зерен различных размеров. Какая внутриклеточная структура им соответствует при электронной микроскопии?

A. Шероховатый эндоплазматический ретикулум

B. Ядро

C. Митохондрии

D. Гладкий эндоплазматический ретикулум

E. Комплекс Гольджи


Задание 2. На срезе серого вещества головного мозга крыс обнаружены клетки с округлым светлым ядром и множеством коротких разветвленных отростков. Электронно-микроскопический анализ выявил в их цитоплазме небольшое количество свободных рибосом, микротрубочки, небольшое количество цистерн эндоплазматического ретикулума, но большое количество митохондрий. Какие это клетки?

A. Волокнистые астроциты

B. Протоплазматические астроциты

C. Эпендимоциты

D. Нейроны

E. Глиальные макрофаги


Задание 3. В строме внутренних органов при гистологическом исследовании обнаружены клетки веретенообразной формы с крыловидными отростками, характеризующиеся небольшим количеством органелл, вакуолей, липидов, гликогена. Какие это клетки?

A. Фибробласты

B. Хондроциты

C. Фиброциты

D. Плазмоциты

E. Макрофаги


Задание 4. Исследование эмбриогенеза соединительной ткани показало, что некоторые ее клетки происходят не из мезенхимы, а из нервных гребней. О каких клетках идет речь?

A. Остеоцитах

B. Фибробластах

C. Макрофагах

D. Пигментоцитах

E. Хондробластах


Правильность решений проверьте, сопоставив с эталонами ответов.

Эталоны ответов к решению заданий для самопроверки и самоконтроля исходного уровня знаний: 1 – А, 2 – В, 3 – С, 4 – D


^ Информацию для восполнения исходного уровня можно найти в следующей литературе:

1. Гистология, цитология и эмбриология/ Под ред. Афанасьева Ю.И., Юриной Н.А. –
   

Москва: Медицина, 2002. – С. 199 – 253, 268 – 301

2. Лекции по гистологии
   

Содержание обучения

Содержание обучения должно обеспечивать достижение целей обучения, чему способствуют графы логической структуры изучаемой темы (Приложения 1, 2).


Основные теоретические вопросы, позволяющие выполнить целевые виды деятельности:

1. Особенности биохимического состава нервной ткани
   
   0. Аминокислоты, пептиды и белки нервной ткани. Их биологическая роль в функционировании нервной ткани
      
   1. Особенности липидного состава нервной ткани. Биологическая роль липидов в функционировании нервной ткани
      
   2. Биохимический состав и функции миелина
      
   3. Углеводы нервной ткани
      
2. Энергетический обмен в головном мозге
   
3. Медиаторы нервной ткани
   
   0. Роль медиаторов в передаче нервных импульсов
      
   1. Нейрохимические механизмы действия психотропных препаратов
      
4. Биохимические основы памяти
   
5. Функции соединительной ткани
   
6. Биохимический состав межклеточного вещества соединительной ткани
   
   0. Коллаген, его биологическая роль, особенности структуры
      
   1. Эластин, его биологическая роль, особенности структуры
      
   2. Протеогликаны и гликозоамингликаны соединительной ткани, их биологическая роль, особенности структуры
      
   3. Фибронектин, его биологическая роль, особенности структуры
      
7. Метаболизм коллагена, образование фибриллярных структур
   
8. Метаболизм протеогликанов соединительной ткани
   
9. Биохимические изменения в соединительной ткани при старении
   
10. Биохимические основы патологических изменений в соединительной ткани: коллагенозов, мукополисахаридозов, нарушений синтеза и структуры коллагена
    

Найти материал для освоения этих вопросов можно в одном из следующих источников.

Обязательная литература

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія: Підручник. – Київ – Вінниця: НОВА КНИГА, 2007. – С. 596 - 626
   
2. Практикум з біологічної хімії/ За ред. проф. Склярова О.Я. – Київ: Здоров’я,
   

2002. – С. 281 – 291

3. Тестовые задания по биологической химии для рубежного и экзаменационного

контроля знаний студентов всех факультетов (часть 2)/ Под ред. Борзенко Б.Г. -

Донецк, 2006. – С. 130 – 135, 141 – 142

4. Лекции по биохимии
   
5. Графы логической структуры (Приложения 1, 2)
   

Дополнительная литература

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія: Підручник. – Київ – Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – С. 65 – 69, 185 – 189, 478 – 490
   
2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – Москва: Медицина, 1998. –
   

С. 625 – 644, 661 - 671

3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – Москва: Медицина, 1990 –
   

С. 488 – 503, 518 - 533

4. Николаев А.Я. Биологическая химия. – Москва: ООО «Медицинское информационное агентство», 1998. – С. 399 – 411, 461 - 481
   
5. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами/ Под ред. Северина Е.С., Николаева А.Я. – Москва: ГЭОТАР МЕД, 2001. – С. 162 – 176, 387 – 390
   
6. Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э., Хилл Р., Леман И. Основы биохимии: В 3-х томах. Т.3. – Москва: Мир, 1981. – С. 1425 – 1498
   

После изучения вышеперечисленных вопросов для самопроверки усвоения материала по изучаемой теме Вам предлагается выполнить целевые обучающие задачи. Правильность решения задач можно проверить, сопоставив их с эталонами ответов.

^ Целевые обучающие задачи

Задача 1. Содержание нейроспецифической енолазы в коре больших полушарий головного мозга больше, чем в стволе головного мозга. Исходя из этих данных, активность какого метаболического процесса преобладает в коре головного мозга по сравнению со стволом головного мозга?

A. Гликолиза

B. Глюконеогенеза

C. Липолиза

D. Синтеза гликогена

E. Синтеза миелина

Задача 2. Исследование аминокислотного состава тканей организма человека показало, что только в нервной ткани встречается одно из нижеперечисленных соединений. Какое именно?

A. Лизил-ор-лейцин

B. Аспартат

C. N - ацетиласпартат

D. Глутамат

E. Глутамин

Задача 3. Исследование энергетического обмена головного мозга показало, что только в нем функционирует ГАМК-шунт. Что это за процесс?

A. Ответвление в цикле трикарбоновых кислот на участке «альфа-

кетоглутарат – сукцинат»

B. Ответвление в цикле трикарбоновых кислот на участке «сукцинат – малат»

C. Совпадает с окислительной стадией пентозофосфатного цикла

D. Ответвление в гликолизе на участке «3-фосфоглицерат – 2-фосфоглицерат»

E. Ответвление в гликолизе на участке «2-фосфоглицерат –

фосфоенолпируват»


Задача 4. По сравнению с другими органами в головном мозге показана самая высокая активность изоцитратдегидрогеназы. В каком метаболическом процессе участвует этот фермент?

A. В цикле трикарбоновых кислот

B. В гликолизе

C. В гликогенолизе

D. В синтезе гликогена

E. В пентозофосфатном цикле

Задача 5. Известно, что морфин может использоваться как болеутоляющее средство. На чем основан этот эффект?

A. Морфин имитирует действие опиоидных пептидов

B. Морфин имитирует действие серотонина

C. Морфин имитирует действие ацетилхолина

D. Морфин имитирует действие глицина

E. Морфин имитирует действие ГАМК


Задача 6. У пациентки, страдающей остеопорозом, увеличено содержание гидроксипролина в моче. Какие факторы влияют на количество этого соединения?

A. Распад эластина

B. Уровень альдостерона

C. Деполимеризация гиалуроновой кислоты

D. Распад коллагена

E. Дефицит биотина


Задача 7. Исследование биосинтеза коллагена показало, что на внутриклеточной стадии этого процесса требуются аскорбиновая кислота и двухвалентное железо. Для какой реакции они необходимы?

A. Для гидроксилирования пролина и лизина

B. Для гликозилирования оксилизина

C. Для образования дисульфидных связей в молекуле тропоколлагена

D. Для частичного протеолиза предшественника коллагена

E. Для формирования пиридинолиновых сшивок в молекуле коллагена

Задача 8. Аминокислотный анализ коллагена показал, что в нем больше всего содержится одной из приведенных ниже аминокислот. Какой именно?

A. Глицина

B. Пролина

C. Оксипролина

D. Лизина

E. Аланина

Задача 9. Исследование биохимического состава соединительной ткани выявило наличие в ней необычной аминокислоты – лизил-ор-лейцина. Где она встречается?

A. В фибронектине

B. В агрекане

C. В эластине

D. В коллагене

E. В гепарине

Задача 10. Для снятия отечности ткани в послеоперационный период врач назначил препарат, повышающий тканевую и сосудистую проницаемость. Какой именно?

A. Коллагеназу

B. Эластазу

C. Гиалуронидазу

D. Гепарин

E. Аскорбиновую кислоту


Эталоны ответов к решению целевых обучающих задач: 2 – С, 3 – А, 5 – А, 8 – А, 10 – С


^ Краткие методические рекомендации к проведению занятия

В начале занятия проводится тестовый контроль исходного уровня знаний студентов и его коррекция. Проверяется выполнение домашнего задания. Затем проходит собеседование по текущей теме, а также проводятся анализ и коррекция решения целевых обучающих задач. В конце занятия проводится итоговый контроль, подводятся итоги занятия.


Приложение 1

Граф логической структуры





Приложение 2

Граф логической структуры





Приложение 3

Задания для самостоятельной работы

^ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ

Соединительная ткань чрезвычайно распространена в организме. Она составляет примерно 50% от массы тела. Особенности соединительной ткани:

1. преобладание межклеточного вещества по сравнению с клетками;
   
2. наличие фибриллярных структур – коллагеновых, эластиновых волокон, локализованных в межклеточном веществе;
   
3. гетерогенный химический состав.
   

Какие функции выполняет соединительная ткань в организме человека?

В соединительной ткани содержатся три главных класса биомолекул:

1) структурные белки – коллаген, эластин;

2) белки со специальными функциями - фибронектин, ламинин, фибриллин;

3) протеогликаны.

Задание № 1

Какой из приводимых ниже белков наиболее распространен в организме человека?

А. Альбумин

Б. Эластин

В. Коллаген

Г. Альфа-2-макроглобулин

Д. Гемоглобин


Какова его пространственная структура?

А. Тройная спираль

Б. Состоит из четырех олигомеров

В. Двойная спираль

Г. Сферическая молекула

Д. Включает чередующиеся линейные и шарообразные участки

Задание № 2

Какую функцию выполняет выбранный Вами белок?

А. Каталитическую

Б. Структурную

В. Сократительную

Г. Гормональную

Д. Транспортную

Задание № 3

Какие аминокислоты, входящие в состав коллагена, кодируются генетически?

А. Аланин

Б. Пролин

В. Оксилизин

Г. Глицин

Д. Оксипролин

Задание № 4

Какие аминокислоты, входящие в состав коллагена, не кодируются генетически?

А. Аланин, Валин

Б. Серин, глицин

В. Гидроксипролин, гидроксилизин

Г. Глутамат, аспартат

Д. Фенилаланин, триптофан


Коллаген является полиморфным белком, известно 27 его генетически детерминированных разновидностей, которые отличаются друг от друга по первичной структуре, функциям, локализации.

^ Синтез коллагена включает внутри- и внеклеточные стадии. Вначале синтезируется белок-предшественник (проколлаген), который подвергается нескольким посттрансляционным модификациям (процессингу).Специфически направленный процессинг осуществляется с помощью белков-шаперонов.

Внутриклеточные стадии синтеза коллагена:

1. синтез препроальфа цепи на рибосомах шероховатого эндоплазматического ретикулума (ЭПР);
   
2. отщепление со стороны N-конца полипептидной цепи сигнального пептида, который необходим для направления новосинтезированного поли пептида в полость ЭПР;
   
3. гидроксилирование остатков пролина и лизина (необходимы ферменты пролил-, лизилгидроксилазы, аскорбиновая кислота, двухвалентное железо);
   
4. гликозилирование остатков гидроксилизина (присоединение глюкозы или галактозы);
   
5. формирование тройной спирали, связанной внутри дисульфидными связями;
   
6. экскреция преколлагена из клетки
   

Внеклеточные стадии синтеза коллагена:

7) отщепление N- и C-концевых пептидов при участии N- и C-концевых

проколлагеновых пептидаз, образование тропоколлагена;

8. формирование пиридинолиновых поперечных сшивок с последующим
   

образованием коллагеновых волокон.

Для образования сшивок необходим медьсодержащий фермент лизилоксидаза, при участии которого образуются аллизин и оксиаллизин, которые образуют поперечные сшивки друг с другом, а также с лизином и гидроксилизином.

Задание № 5

Какие компоненты необходимы для образования коллагена на этапе трансляции?

А. ДНК-полимераза

Б. Калий, натрий

В. Заменимые и незаменимые аминокислоты

Г. Ферменты: N- и C-пептидазы

Д. Пуриновые и пиримидиновые основания

Задание № 6

У пациента наблюдаются повышенная кровоточивость десен, шатание зубов, уменьшение эластичности кожи, подкожные геморрагии, плохое заживление ран. Дефицит какого витамина может быть причиной этих нарушений? В образовании какого компонента соединительной ткани он участвует? Как называется описываемое состояние?

Задание № 7

Известно, что синтез коллагена усиливается во время заживления ран. Однако этот процесс существенно замедляется при недостатке в организме витамина С, железа, а также при гипоксии. Почему?


^ Распад коллагена катализируется коллагеназой, которая расщепляет пептидные связи между глицином и оксипролином. Об интенсивности распада коллагена при ряде заболеваний, сопровождающихся поражением соединительной ткани, судят по повышенной секреции в моче (какой аминокислоты?).

В результате генетических дефектов синтеза коллагена и ферментов, необходимых для его посттрансляционных модификаций, в частности, лизилоксидазы, нарушается формирование костей, хрящей, имеют место повышенная растяжимость и дряблость кожи (cutis laxa) и шарнироподобная подвижность суставов, а также грыжи артерий, кишечника (несовершенный остеогенез, хондродисплазия, синдром Элерса-Данло).

Задание 8

Составьте таблицу «Сравнительная характеристика коллагена и эластина»

Показатель	Коллаген	Эластин
Функция
Локализация
Преобладающие аминокислоты
Уникальные аминокислоты
Пространственная структура
Генетические разновидности
Наличие углеводов
Внутримолекулярные сшивки
Наличие сигнального пепти-да в процессе биосинтеза

Фибриллин является гликопротеином. Он входит в состав микрофибрилл. В результате

мутации гена, кодирующего синтез фибриллина, развивается синдром Марфана. При этом заболевании нарушена структура фибриллина, что проявляется в эктопии (смещении) хрусталика, арахнодактилии («паучьи пальцы») и дилатации восходящей части аорты.

Фибронектин – это гликопротеин, необходимый для адгезии («молекулярный клей»), миграции клеток и межклеточных взаимодействий.

Ламинин входит в состав базальных мембран. Он взаимодействует со всеми структурными компонентами базальных мембран (коллагеном, фибронектином) и, кромк того, может связываться с клетками.

Задание № 9

Особенностью соединительной ткани является самое большое количество, по сравнению с другими тканями, межклеточного матрикса. Что является его главным связующим веществом?

А. Дерматансульфат

Б. Коллаген

В. Гепарин

Г. Гиалуроновыя кислота

Д. Эластин

Основу межклеточного вещества соединительной ткани составляют протеогликаны, состоящие из белкового компонента (5 – 10%) и гликозамингликанов (кислых мукополисахаридов). Гликозамингликаны – это гетерополисахариды, состоящие из большого количества дисахаридных единиц, включающих аминосахар (N-ацетилглюкоз(галактоз-)амин) и уроновую кислоту (глюкуроновую либо идуроновую).

Задание № 10

Составьте таблицу «Некоторые гликозамингликаны соединительной ткани»

Гликозамингликаны	Локализация	Компоненты
Гиалуроновая кислота
Хондроитин
	Дерма, артерии, роговица, склера
		Галактоза, N-ацетил-глюкоз-амин-6-сульфат
Гепарин

Задание № 11

В структуре каких гликозоаминогликанов встречается глюкуроновая кислота?

А. Гиалуроновой кислоты

Б. Гепарина

В. Кератансульфата

Г. Хондроитина

Д. Дерматансульфата

Задание № 12

Известно, что синовиальная жидкость уменьшает трение внутрисуставных поверхностей. При ревматизме, артрите ее вязкость уменьшается вследствие деполимеризации одного из приведенных ниже соединений. Какого именно?

А. Коллагена

Б. Гликогена

В. Гепарина

Г. Гиалуроновой кислоты

Д. Стеариновой кислоты


При генетическом дефекте ферментов, гидролизирующих гликозамингликаны, развиваются заболевания – мукополисахаридозы, характеризующиеся избыточным накоплением тех или иных мукополисахаридов.

Задание № 13

Некоторые патогенные микроорганизмы разрушают гиалуроновую кислоту, так как они синтезируют фермент гиалуронидазу. В чем заключается «преимущество» этих микроорганизмов над теми, которые не синтезируют данный фермент?

Задание № 14

У пациента с ожоговой болезнью имеет место повышенная угроза тромбообразования в сосудах вследствие усиления свертывания крови. Какой гликозоамингликан необходимо использовать для предупреждения этого осложнения?

Задание № 15

Какие гормоны угнетают синтез протеогликанов и коллагена в соединительной ткани?

А. Соматотропин

Б. Соматомедины

В. Глюкокортикоиды

Г. Андрогены

Д. Инсулин

Задание № 16

Известно, что при старении организма кожа становится дряблой, сухой, уменьшается экскреция гидроксипролина с мочой. Какие биохимические изменения происходят при этом? Составьте правильные ответы.

А. Содержание гиалуроновой кислоты уменьшается (увеличивается)

Б. Увеличивается (уменьшается) количество внутри- и межмолекулярных сшивок в молекуле коллагена

В. Повышается (уменьшается) стабильность молекул коллагена

Г. Повышается (уменьшается) эластичность коллагеновых волокон

Д. Катаболизм коллагена активируется (ингибируется)

Е. Соотношение протеогликаны/коллаген увеличивается (уменьшается)


^ НЕРВНАЯ ТКАНЬ

Нервная система представляет собой уникальную биологическую структуру, роль которой заключается в управлении всеми функциями организма. В этой связи познание биохимических механизмов деятельности мозга является важнейшей биологической задачей. По сравнению с другими тканями человека и животных нервная ткань представляет собой наиболее сложную и гетерогенную организацию структурных элементов.

^ Аминокислоты нервной ткани (аминокислотный пул) являются не только источниками для синтеза белков, пептидов, гормонов, но они сами либо их производные участвуют в синоптической передаче, в осуществлении межнейрональных связей в качестве нейромедиаторов и нейромодуляторов. Кроме того, именно для нервной ткани особую значимость имеет энергетическая функция аминокислот, в частности, глутамата.

Для аминокислотного состава нервной ткани характерны высокие концентрации глутамата, глутамина, аспартата, N-ацетиласпартата, ГАМК, а также их интенсивный метаболизм. Эти пять соединений составляют 75% фонда всех свободных аминокислот головного мозга, причем ГАМК и N-ацетиласпартат локализованы исключительно в нервной ткани. N-ацетиласпартат является резервуаром ацетильных групп в головном мозге, которые используются в развивающемся мозге для синтеза жирных кислот.

Задание № 1

Какой медиатор образуется при обмене тирозина?

А. Серотонин

Б. Дофамин

В. Энкефалин

Г. Гистамин

Д. ГАМК

Задание № 2

Какие аминокислоты относятся к «возбуждающим» нейромедиаторам?

А. Гистидин, лизин

Б. ГАМК, глицин

В. Пролин, серин

Г. Глутамат, аспартат

Д. Глутамин, аспарагин

Задание № 3

Какие аминокислоты относятся к «тормозным» нейромедиаторам?

А. Гистидин, тирозин

Б. Глутамат, глутамин

В. Аспартат, аспарагин

Г. Пролин, лизин

Д. ГАМК, глицин

Задание № 4

Какие биогенные амины являются нейромедиаторами?

А. Норадреналин, серотонин

Б. Эндорфины, энкефалины

В. Глицин, пролин

Г. Глутамат, аспартат

Д. Ацетилхолин, холин

В результате какой реакции и из каких предшественников образуются выбранные Вами соединения? Какой фермент катализирует эту реакцию? Какой у него кофермент? При участии какого фермента происходит их инактивация?


Одним из главных компонентов пула свободных аминокислот головного мозга является ГАМК. Из какого предшественника и в какой реакции он образуется?

Цикл превращений ГАМК в мозге включает три сопряженные реакции, получившие название ГАМК-шунта. Этот путь характерен только для нервной ткани, и его физиологическая роль заключается в образовании нейромедиатора – ГАМК.

Задание № 5

Ознакомьтесь со схемой ГАМК-шунта и расположите три ключевых фермента этого пути. На каком участке цикла трикарбоновых кислот возникает данное ответвление?

^ Альфа-кетоглутарат → Глутамат → ГАМК → Янтарный полуальдегид → Сукцинат

Ферменты: ГАМК-трансаминаза; глутаматдекарбоксилаза; дегидрогеназа янтарного

полуальдегида

Составьте общую схему цикла трикарбоновых кислот и ГАМК-шунта.


Задание № 6

Метаболизм глутамата в головном мозге чрезвычайно интенсивен. Эта аминокислота используется в обезвреживании аммиака в мозге.

Завершите схемы реакций, укажите названия ферментов и коферментов:

А + аммиак → Б

Б + аммиак → Глутамин


Значительная часть белков нервной системы идентична белкам других тканей и органов. Однако существует большая группа нейроспецифических белков (НСБ), количество которых превысило 200. Специфичность белков для нервной ткани определяется следующими критериями:

а) существенное количественное превышение этих белков только для нервной ткани;

б) участие этих белков в реализации специфических функций нервной системы, таких как генерация и проведение нервного импульса, установление межклеточных контактов в нервной ткани, в механизмах обучения и формирования памяти;

в) тесной взаимосвязью между биологической активностью этих белков и функциональным состоянием нервной системы.

По локализации в нервной ткани различаются нейрональные или глиальные нейроспецифические белки. Особую группу НСБ представляют сократительные белки нервной ткани, которые обеспечивают подвижность и ориентацию микротрубочек, нейрофиламентов, активный транспорт и участвуют в синоптической передаче нервного импульса.

Большое внимание в деятельности нервной системы принадлежит опиоидным пептидам: эндорфинам, энкефалинам, с которыми связывают патогенез и развитие нервно-психических и нейроэндокринных нарушений.


Липиды являются не только структурными компонентами нервной ткани, но и важнейшими участниками функциональной активности. В головном мозге содержится 50% липидов (от сухой массы). Кроме того, для нервной ткани установлено большое разнообразие и наличие специфических только для мозга липидов.

Фосфолипиды нервной ткани составляют до 70% от суммарного содержания липидов в сером веществе и 45 – 50% - в белом веществе мозга. Характерна высокая гетерогенность фосфолипидов мозга по сравнению с внутренними органами.

Значительная часть сфинголипидов мозга представлена галактозидцереброзидами, галактозидсульфатидами. Они преобладают в белом веществе.

В мембранах нервных окончаний содержится большое количество ганглиозидов, которые участвуют в процессах адгезии, в связывании различных катионов.

Мозг содержит уникальные мембранные структуры – миелиновые оболочки, которые имеют самое высокое (80%) содержание липидов по сравнению с другими тканями, кроме жировой. Специфическими липидными компонентами миелина являются цереброзиды и цереброзидсульфатиды. Также для миелина характерны высокое содержание холестерола, полифосфоинозитидов.

Липидный состав нервной ткани постоянен. Содержание и соотношение отдельных классов липидов меняется в ходе развития и дифференцировки мозга.


Задание № 7

Составьте таблицу «Некоторые липиды нервной ткани»

Липиды	Структурные компоненты
Цереброзиды	Сфингозин+жирная кислота (ЖК)+гексоза
Цереброзидсульфатиды
Ганглиозиды	Сфингозин+ЖК+гексоза+N-ацетилнейра-миновая кислота (не менее 1 остатка)
Фосфатиды
Церамиды
Сфингомиелины

Интенсивность энергетического обмена мозга является одним из главных факторов, лимитирующих его деятельность. Для мозга характерна высокая интенсивность энергетического метаболизма. Мозг взрослого человека потребляет до 20 – 25% кислорода, поступающего в организм, и до 70% свободной глюкозы, поступающей из печени в артериальную кровь.

Наиболее интенсивно потребление кислорода и глюкозы осуществляется в филогенетически молодых отделах мозга. Оно минимально в спинном мозге и периферических нервах. Интенсивность дыхания в нейронах выше, чем в глиальных клетках.

Задание № 8

Известно, что гликоген является формой депонирования глюкозы. Однако в нервной ткани, в отличие от печени и скелетных мышц, отсутствуют столь значительные количества депонированного гликогена. Почему гликоген не откладывается в головном мозге в больших количествах?

^ Основные энергозависимые процессы, лежащие в основе специфических функций нервной ткани

Функции	Биохимические реакции
Проведение нервных импульсов с последующим восстановлением ионной асимметрии	K, Na-АТФазная реакция
Поддержание определенной пространствен-ной ориентации и конформации структур-ных единиц нейрона	Фосфорилирование специфических белков нейрофиламентов и другие реакции
Образование синаптических структур, функционирование синапсов	Синтез специфических белков, липо- и гликопротеидных комплексов; синтез и метаболизм нейромедиаторов; транспорт, высвобождение и обратный захват нейроме-диаторов
Хранение и переработка информации (нейрологическая память)	Синтез специфических белков, нейропепти-дов, нуклеиновых кислот, липо- и гликопротеидных комплексов
Трансмембранный перенос субстратов, нейромедиаторов	Реакции, катализируемые АТФазными системами, транслоказные реакции
Аксональный и ретроградный ток	Фосфорилирование специфических белков (тубулина и других)

Задание № 9

Какой витамин назначают для комплексного лечения нарушения нервной деятельности (деменция) с одновременным поражением кожи (дерматит) и желудочно-кишечного тракта (диарея)? Какие у него коферментные формы?


Задание № 10

Известно, что при дефиците тиамина в организме человека имеют место нарушения со стороны нервной системы: утрата рефлексов, повышенная возбудимость, помутнение сознания. Почему недостаток тиамина негативно сказывается на работе мозга?


Тема для самостоятельного изучения

^ БИОХИМИЯ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ


Актуальность темы

Сердечно-сосудистая патология прогрессирует у населения развитых индустриальных стран в ХХІ веке. Существование людей в условиях постоянного действия стрессовых факторов привела к росту инфарктов, гипертонии миокарда, миокардиопатии. Поэтому перед кардиологией, фармакологией и фармацевтикой стоят актуальные задачи диагностики и лечения этой группы больных.

Проблемы заболевания опорно-двигательного аппарата также занимают существенное место в лечебной практике.

Решение этих проблем невозможно без знания морфологических и биохимических особенностей мышечной ткани, которая в значительной степени страдает при этих заболеваниях.

^ Общая цель изучения темы:

Изучить особенности метаболизма миокарда и поперечно-полосатой мышцы с целью использования этих знаний на клинических кафедрах для диагностики и коррекции нарушенного метаболизма при сердечно-сосудистых заболеваниях и болезнях опорно-двигательного аппарата.

Конкретные цели:

1. Изучить молекулярный механизм укорочения мышц.
   
2. Изучить энергетические источники мышечного сокращения
   
3. Изучить трансформацию нервного импульса в механическую энергию.
   

Исходный уровень:

Цель: Уметь соединить знания о гистоструктуре мышечной ткани с ее функцией.

Задания для самопроверки и самокоррекции исходного уровня:

Задание 1 К каждому вопросу (список 1-5) подберите один верный ответ (список a-д):

1. Трофический аппарат мышечного волокна.

2. Опорный аппарат мышечного волокна

3. Иннервационный аппарат мышечного волокна.

4. Сократительный аппарат мышечного волокна.

5. Специфический мембранный аппарат мышечного волокна.

а) система миофибрилл;

б) ядро, саркоплазма с органеллами (митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть) и включения (миоглобин, гликоген);

в) Т-трубочки и система конечных цистерн саркоплазматического ретикулума;

г) сарколемма, каналы Т-системы, тело- и мезофрагмы;

д) моторные бляшки, мышечные веретена.

Задание 2. К каждому вопросу (список 1-5) подберите один верный ответ (список А-Д):

1. А-диск (полоса)

2. Z –полоска (телофрагма)

3. I –диск (полоса)

4. М-линия (мезофрагма)

5. Н – полоска.

А) участок миофибриллы с толстыми и тонкими филаментами, обладающий двойным лучепреломлением;

Б) участок миофибриллы, содержащий активные филаменты, находящиеся по обеим сторонам А-диска;

В) участок саркомера, включающий только миозиновые филаменты;

Г) линия в изотропном диске, разделяющая его пополам, и состоящая из активных филаментов;

Д) линия миофибриллы, делящая саркомер пополам.


Правильность решения проверте, сопоставив их с эталонами ответов.

Эталоны ответов к решению заданий для самопроверки и самоконтроля исходного уровня:

1 –б 1-А

2-г 2-Г

3-д 3- Б

4-а 4 - Д

5-а 5 -В


Информацию для восполнения исходных знаний-умений можно найти в следующей литературе:

1. Гистология и эмбриология
   

^ Содержание обучения:

Содержание обучения должно обеспечивать достижение целей обучения, чему способствет граф логической структуры изучаемой темы (приложение 1)

^ Основные теоретические вопросы, позволяющие выполнить целевые виды деятельности:

- строение миозиновых нитей

- строение актиновых нитей

- белки мышц

- механизм сокращения поперечно-полосатых мышц

- сокращение гладких мышц

- источники энергии для мышечной работы

- особенности обмена сердечной мышцы

- азотистый обмен в мышцах

- нарушение обмена при мышечных дистрофиях

Найти материал для освоения этих вопросов можно в одном из следующих источников:

Литература

1. Биологическая химия. Николаев А.Я., М. 1998. Мед инф. агенство. с. 448-461
   
2. Губський Ю.Г. Біологічна хімія.-Киїі-Тернопіль.Укрмедкнига, 2000-с. 468-479.
   
3. Березов Т.Т., Коровин Б.Ф. Биологическая химия.- М.: Медицина, 1998.-с. 645-660
   

После изучения вышеперечисленных вопросов для самопроверки усвоения материала по изучаемой теме Вам предлагается решить следующие целевые обучающие задачи. Правильность решения задач можно проверить, сопоставив их с эталонами ответов.

Целевые обучающие задания

1. Назовите пути непрерывного ресинтеза АТФ в процессе мышечной деятельности.
   
2. Охарактеризуйте перенос энергии и митохондрий в цитоплазму мышечной клетки.
   
3. Осветите пути использования энергии работающей мышцей с учетом интенсивности нагрузки.
   
4. Осветите особенности энергетического обмена в сердечной мышце.
   
5. Осветите последовательностьэлементарных актов лежащих в основе мышечного сокращения.
   
6. Осветите механизм мышечного расслабления.
   

Эталоны ответов к решению целевых обучающих заданий:

І.

1. Для любой ткани, в том числе и мышечной, известно два фундаментальных биохимических процесса, в ходе которых регенерируются богатые энергией фосфорные соединения. Один из этих процессов - гликолиз, другой – тканевое дыхание. Наиболее важным и эффективным из них является тканевое дыхание.
   
2. Ресинтез АТФ в процес се мышечной деятельности обеспечивается трансфосфорилированием АДФ с креатин фосфатом.
   
3. Некоторое количество АТФ может ресинтезироваться в ходе аденилаткиназной (миокиназной) реакции:
   

2АДФ ↔АТФ + АМФ

↑

Аденилаткиназа


ІІ.

1. Синтезированный в матриксе митохондрий АТФ переносится через внутреннюю мембрану с участием специфической АТФ-АДФ- транслоказы на активный центр митохондриального изофермента креатинкиназы, который расположен на внешней стороне внутренней мембраны; в межмембранном пространстве (в присутствии ионов магния) при наличии в среде креатина образуется равновестный ферментсубстратный комплекс креатин-креатинкиназа –АТФ – Мg^2+, который затем распадается с образованием креатинфосфата и АДФ - Мg²⁺. Креатинфосфат диффундирует в цитоплазму, где используется в миофибриллярной креатинкиназной реакции для рефосфорилирования АДФ образовавшегося при сокращении. Высказывается предположение, что не только в сердечной мышце, но и в скелетной мускулатуре имеет место подобный путь транспорта энергии из митохондрий в миофибриллы.
   

ІІІ.

1. При работе умеренной интенсивности мышца может покрывать свои энергетические затраты за счет аэробного метаболизма. Однако при больших нагрузках когда возможность снабжения кислородом отстает от потребности в нем, мышца вынуждена использовать гликолитический путь снабжения энергией. При интенсивной мышечной работе скорость расщепления гликолиза или глюкозы с образованием молочной кислоты увеличивается в сотни раз. В печени молочная кислота ресинтезируется в глюкозу, гликоген (гликонеогенез). При работе более длительной, а следовательно, и менее интенсивной, все большее значение приобретает аэробный путь ресинтеза АТФ.
   

ІУ.

1. Содержание АТФ и креатинфосфата в сердечной мышце ниже, чем в скелетной мускулатуре, а расход АТФ велик, потому ре синтез АТФ в миокарде должен проходить намного интенсивнее, чем в скелетной мускулатуре.
   
2. Для сердечной мышцы теплокровных животных и человека основным путем образования богатых энергией фосфорных соединений является путь окислительного фосфорилирования, связанных с поглощением кислорода. Гликолиз в сердце человека практического значения не имеет.
   
3. Характерной особенностью обмена сердечной мышцы, по сравнению со скелетной мускулатурой, является также то, что аэробное окисление веществ не углеродной природы для работы сердечной мышцы имеет большее значение, чем при сокращении скелетной мышцы.
   
4. В сердечной мышце только 30-35% кислорода расходуется на окисление углеродов и продуктов их превращения. Главным субстратом дыхания в сердечной мышце являются жирные кислоты. Окисление неуглеродных веществ обеспечивает около 65-70% потребности миокарда энергии. Из свободных жирных кислот из сердечной мышцы особенно легко подвергается окислению олеиновая кислота.
   

У.

1. Мышечное сокращение осуществляется путем скольжения тонких нитей саркомера вдоль толстых нитей, так что уменьшается расстояние между пластинками (они сближаются и происходит укорочение всей миофибриллы, а, следовательно, и всей мышечной клетки (мышечного волокна).

2. В продвижении активных нитей вдоль миозиновых важную роль играют временно замыкающиеся между нитями конкретные мостики, которые являются головками миозиновых молекул.

3. Когда мышца находится в состоянии покоя, головки миозина содержат АТФ. После поступления в мышцу первого нервного импульса по саркоплазматической сети проходит волна возбуждения, Са²⁺ освобождается и в это время срабатывает мостиковый механизм, миозиновая головка присоединяется к соответствующему центру активной нити (нити ф-актина) под углом 90˚. Это происходит за счет энергии АТФ. Затем наступает спонтанный поворот головки на 45˚ развивается натяжение и происходит cспонтанный поворот головки на 45˚ развивается натяжение и происходит продвижение активной нити. В дальнейшем в результате присоединения новой порции АТФ к полученному мостику наблюдается диссоциация актомиозина, т.е. разъединение миозиновых активных нитей и одновременно начинается новый акт зарядки свободного миозина путем взаимодействия его с АТФ в присутствии ионов Мğ. Повидимому , чем больше число мостиков прикреплено в данный момент к активным нитям, тем больше сила мышечного сокращения.

УІ.

1. Расслабление мышцы (возврат к исходной длине, т.е. в состояние покоя) происходит благодаря такому же скольжению нитей саркомера относительно друг друга, но в обратном направлении.
   
2. Если возбуждение прекращается, содержание ионов калия в саркоплазме снижается («калиевый насос»), т.к. циклы прикрепления – освобождения прекращаются, и головки миозиновых нитей перестают прикрепляться к активным нитям. При этом в присутствии АТФ мышца расслабляется и ее длина достигает исходной.
   

^ Тесты для проверки достижения конкретных знаний


1. Миокард получает основную энергию за счет процессов:

А. Аэробного гликолиза

В. Окисления аминокислот

С. Субстратного фосфорилирования

*Д. Окисления ВЖК

Е. Окисления кетоновых тел

2. В начальных этапах мышечного сокращения ресинтез происходит в реакциях:
   

А. Аденилаткиназной реакции

В. Субстратного фосфорилирования

*С. Трансфосфорилирования с креатинфосфатом

Д. ПФЦ

Е. Гликолиза

3. Для синтеза креатинфосфата в мышцах необходима аминокислота:
   

А. Аланин

В. Тирозин

С. Лейцин

*Д. Метионин

Е. Цистеин

4. Для мышечного сокращения необходимы ионы
   

А. Zn

В.Mn

С. Fe

Д. Со

Е. Са

5. В мышцах образуется конечный продукт азотистого обмена:
   

А. Мочевина

В. Аммиак

С. Мочевая кислота

Д. Креатин

*Е. Креатин

6. При инфаркте миокарда в крови повышается активность:
   

*А. ЛДГ-1

В. ЛДГ-5

С. Креатинкиназы ВВ

Д. Аланинаминотрансферазы

Е. Пируватдекарбоксилазы

7. Какой белок специфичен для мышечной ткани:
   

А. Альбумин

В. Глобулин

*С. Актин

Д. Протамин

Е. Гликопротеин

8. Пострадавшим в очаге радиационного поражения необходимо для защиты мышечной ткани увеличить дозу:
   

А. Витамина Д

В. Витамина Н

С. Витамина В₂

*Д. Витамина Е

Е. Витамина В₆


Приложение 1


Граф логической структуры