Сложные белки - нуклеопротеиды

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: изучить строение и обмен ДНК и РНК-протеидов. Теоретически и на практике познакомить студентов с методами биохимической оценки состояния пуринового и пиримидинового обмена.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

1. Строение и номенклатура основных пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

2. Первичная структура ДНК и основных разновидностей РНК.

3. Вторичная и третичная структура ДНК и РНК.

4. Источники атомов в биосинтезе пуринового ядра.

5. Последовательность реакций в синтезе пиримидиновых нуклеотидов.

6. Химизм катаболизма нуклеиновых кислот до образования конечных

продуктов распада пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

8. Нарушение пуринового и пиримидинового обмена. Заболевания,

связанные с этими нарушениями.

9. Молекулярные болезни, связанные с нарушением обмена нуклеопротеидов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Определение содержания мочевой кислоты в сыворотке крови и моче по методу Мюллера-Зейферта

Принцип метода: метод основан на колориметрировании окрашенных продуктов, образующихся при восстановлении фосфорновольфрамового реактива мочевой кислотой.

Для определения в моче этап осаждения белка опускается.

Ход работы: в центрифужную пробирку налить 1,5 мл сыворотки крови,

добавить 1,5 мл 10% ТХУ + 1,5 мл воды. Через 10 минут смесь центрифугировать в течение 10 минут при 4000 об/мин. Затем в пробирку с отметкой 10 мл налить 1,5 мл центрифугата +0,7 мл насыщенного раствора соды

и добавляют 0,05 мл реактива Фолина. Довести объем жидкости до отметки дист. водой, перемешать и колориметрировать против воды с красным светофильтром. Содержание мочевой кислоты определяют по калибровочному графику.

Результат:

Вывод:

 

Определение содержания мочевой кислоты в моче: 1,5 мл мочи + 0,7

мл соды + 0,05 мл реактива Фолина. Довести объем до 10 мл дист. водой.

Перемешать, колориметрировать на ФЭКе с красным светофильтром. Содержание мочевой кислоты определяют по калибровочному графику.

 

Результат:

Вывод:

В моче мочевой кислоты в норме экскретируется 2 - 7 ммоль/сут

Норма содержания мочевой кислоты у взрослых - 0,12 - 0,24 ммоль/л (0,02 - 0,04 г/л, 2 - 4 мг/100мл) у детей - 0,6 ммоль/л.

 

Клиническое значение определения мочевой кислоты:

определение уровня этого метаболита (конечного продукта распада пуринов у человека) характеризует состояние пуринового обмена и интенсивность распада нуклеиновых кислот. Для правильной оценки этих показателей с целью исключения влияния пуринов алиментарного происхождения пациент должен в течение недели находиться на диете, обедненной содержанием нуклеопротеидов (исключить мясо, рыбу). Имеет значение обнаружение повышенных уровней мочевой кислоты в крови и моче.

Гиперурикемия почечного происхождения: наблюдается при поражении клубочков почки (острый и хронический нефрит, сморщенная почка). Причина - нарушается выделение мочевой кислоты с мочей. Гиперурикемия непочечного происхождения: наблюдается при подагре (связано с нарушением обмена нуклеотидов). Причина - соли мочевой кислоты откладываются в суставах и различных тканях. Много мочевой кислоты определяется в моче и крови при усиленном распаде нуклеопротеидов (лейкозах, после после облучения рентгеновскими лучами, гемолитической желтухе, злокачественных новобразованиях,

диабете, отравлениями свинцом, угарным газом и т.д.).

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Решите следующие ситуационные задачи

1. При исследовании крови больного обнаружено 0,6 ммоль/л мочевой кислоты. Сколько мочевой кислоты содержится в крови здоровых людей? Могут ли данные анализа свидетельствовать о конкретной патологии?

2.У больного с мочой за сутки выделяется 1,5 г мочевой кислоты (норма 0,6 г), повышено ее содержание и в крови, (гиперурикемия). Врач назначил лечебный препарат аллопуринол, рекомендовал ограничить мясную пищу. Какую болезнь Вы диагностируете? Принцип действия аллопуринола?

3. При многократных анализах мочи у больного обнаруживаются значительное выделение уратов. Объясните причину уратурии? Какую диету следует рекомендовать больному?

4. Мягкий гидролиз нуклеиновых кислот, проведенный в лаборатории, показал, что они распадаются на следующие продукты: азотистое основание, соединенное с рибозой, а также рибозу, соединенную с фосфорной кислотой. Исходя из этого, установите строение нуклеотида. Напишите формулу АМФ и обоснуйте правильность такого изображения мононуклеотида.

5. В результате гидролиза неизвестного протеида в смеси обнаружено наличие протеида щелочного характера, пентоз, фосфорной кислоты и циклических азотистых соединений с 6- и 9-членными кольцами. Какой протеид был подвержен гидролизу? Дайте характеристику каждого соединения.

6. К раствору нуклеиновых кислот была прилита смесь разных белков:

альбуминов, глобулинов, глютелинов, проламинов, протаминов, гистонов.

При связи с каким белком нуклеиновые кислоты образуют нуклеопротеид?

7. Дана смесь органических соединений, одна из групп которых имеет циклическую структуру, способна к кето-енольной таутомерии, поглощает свет в УФ-области, является слабым, но высокоэффективным основанием. Что это за группа соединений? Почему для них характерны указанные свойства?

8. Могут ли амино-окси и метилпиримидины входить в состав ДНК и РНК в качестве азотистых оснований? Как особенности структуры этих соединений влияют на их биологические функции?

9. Каковы различия нуклеозидов и нуклеотидов по структуре и биологическим функциям? Как изменяется функция нуклеотида при его циклизации? (на примере ц-АМФ).

10.Каковы пути образования ди-, три-, и полинуклеотидов? Опишите эту возможность путем образования новых связей 3-5. Дайте характеристику этой группе веществ.

11. Какими химическими связями обусловлены первичная, вторичная и третичная структуры нуклеиновых кислот?

12. Больной Н. - 30 лет, жалуется на припухлость и боли в суставах, особенно мелких, в частности в суставах больших пальцев ног. В последнее время заметил появление мелких узелков вокруг суставов. Предположительный диагноз - ревматоидный артрит. Однако, специфическое лечение, в частности, гормонотерапия, положительного эффекта не оказала. Вместе с тем после приема алопуринала наступило значительное облегчение. Что это за заболевание? Какими мерами еще можно облегчить страдания больного?

13. В детскую клинику обратилась мама больного ребенка в возрасте трех лет. Диагноз не выставлен. У ребенка спастические параличи, нарушение мышления, в последнее время появилась агрессивность и склонность к самокалеченью. Лабораторно: содержание мочевой кислоты в моче 3,6 ммоль/сут, отношение концентрации мочевая кислота/креатинин выше нормы в 3 раза. Какое заболевание вы могли бы заподозрить у данного ребенка. Определение активности какого фермента в крови ребенка необходимо для подтверждения вашего диагноза

14. Из истории болезни: ребенок, 2 года, родился нормальным, однако в течение первого года развилась мегалобластическая анемия, резистентная к терапии железом, витамином В12 и фолиевой кислотой. Отстает в росте и умственном развитии от своих сверстников. Каким заболеванием страдает ребенок? В чем причина заболевания? Какую коррекцию состояния вы могли бы предложить?

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

1.Причины метаболической урикемии - повышенная продукция мочевой

кислоты или снижение ее экскреции: энзимодефекты, нарушение канальцевой экскреции, ускоренный гемолиз, псориаз, серповидно-клеточная анемия.

2.Причины вторичной урикемии - недостаточность глюкозо-6-фосфатазы, наследственно обусловленная непереносимость фруктозы, заболевания, сопровождающиеся миелопролиферацией, болезни почек и дегидратация (почечная недостаточность, отравление свинцом, передозировка мочегонных, несахарный диабет).

3.Классическая подагра - обусловлена одновременно тремя факторами: увеличением синтеза мочевой кислоты, уменьшением содержания уратсвязывающего белка и замедленным выведением с мочой. Известны два генетических энзимодефекта, приводящих к урикемии и подагре: а) повышение активности фосфорибозилпирофосфатсинтетазы; б) частичный дефицит гипоксантингканин-фосфорибозилтрансферазы.

4.Синдром Леша-Нихана - признаки подагры у мальчиков в возрасте от полугода до 16 лет.

На первый план выступают тяжелые неврологические симптомы. Основной патогенетический фактор - дефект гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы, катализирующей превращения гипоксантина и гуанина в инозинмонофосфат и ГМФ.

ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ПЕДИАТРИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

1).Нормальные величины экскреции мочевой кислоты у детей разного

возраста: 0 - 12 мес - 40 - 80 мг/сут

Лет - 120 - 1000 мг/сут

2).Возрастные различия содержания нуклеотидов в крови детей:

содержание в мкмоль/л

Возраст

АТФ АДФ АЛФ

 

новорожденные 765,0 134,5 56,8

4 мес - 3 года 698,0 140,4 40,6

3 года - 14 лет 614,8 110,0 23,2

При бронхиальной астме, хронической пневмонии, заболеваниях печени отмечается снижение уровня АТФ и повышение концентрации АДФ и АМФ в крови, что свидетельствует о нарушении энергетического обмена в эритроцитах.

Абсолютные цифры суточной экскреции мочевой кислоты невелики, но при пересчете на кг веса оказывается, что содержание мочевой кислоты в моче детей существенно превышает концентрацию этого метаболита у взрослых. Эти данные свидетельствуют с одной стороны о том, что в период новорожденности одной из основных форм выведения конечных продуктов азотистого обмена из организма является мочевая кислота. С другой

стороны повышенное содержание мочевой кислоты в моче новорожденных обусловлено включением в процесс ее образования инозиновой кислоты, которая не может полностью включаться в анаболические процессы (биосинтез нуклеотидов).

4).Синдром Леша-Нихана - признаки подагры у мальчиков в возрасте от полугода до 16 лет.

На первый план выступают тяжелые неврологические симптомы. Основной патогенетический фактор - дефект гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы, катализирующей превращения гипоксантина и гуанина в инозинмонофосфат и ГМФ.

5).Нарушения пиримидинового обмена проявляются в виде наследственной оротацидурии: с мочой выводится оротовая кислота, в количестве, превышающим нормальное в 1000 и более раз. Причина - дефицит дегидрогеназы, катализирующей две последние реакции синтеза УМФ - образование и декарбоксилирование оротовой кислоты. В итоге – накопление оротата, а пиримидиновых нуклеотидов оказывается недостаточно. Такой

недостаток УТФ ведет к ускорению его синтеза, но процесс останавливается на стадии оротовой кислоты, что ускоряет его накопление. Оротовая кислота не токсична, однако, недостаток пиримидинов ведет к отставанию физического и умственного развития. Введение в течение всей жизни уридина устраняет пиримидиновую недостаточность.

.

 

СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Лекции по биохимии

2. Северин Е.С. Биохимия. М. 2003

3. Северин Е. С. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. М. 2001

4. Северин Е.С. Биохимия. М. 2003

5. Березов Т.Т., Коровкин В.Ф. Биологическая химия, 1982.

6. Строев В.А. Биологическая химия. 1986.

7. Николаев А.Я. Биологическая химия.1989.

 

СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Крю Ж. Биохимия. М.1979.

2. Мак-Мюррей У. Обмен веществ у человека М.1980.

3. Мецлер Д. Биохимия. М.1980.

4. Рачев А, Тодоров Д. Обмен веществ в детском возрасте. 1974.

5. Сыромятников А.С. Биохимические нормы в педиатрии. С.-П. 1994.

6. Некоторые вопросы биохимии детского организма. Оренбург. 1997.

Занятие 13

Обмен нуклеопротеидов