Методические указания по самостоятельной работе студентов

 

Занятие 1. Активные формы кислорода и их свойства

Вопросы для обсуждения

1. Что такое свободный радикал? В чем отличие свободного радикала от ионов?

2. Перечислите свободные радикалы, встречающиеся в организме человека.

3. Расскажите о супероксиде, его образовании и реакциях, в которые он способен вступать. Расскажите о биологической значимости каждой из этих реакций.

4. Какие ферменты участвуют в реакции супероксида и перекиси водорода? Напишите уравнения реакций, катализируемых этими ферментами, и расскажите об их биологической роли.

5. Расскажите о радикале гидроксила: реакциях его образования и реакциях, в которые он вступает. Расскажите о биологической значимости каждой из этих реакций.

6. Расскажите об окиси азота, ее образовании, биологической роли и реакциях с другими радикалами.

7. Расскажите о первичных, вторичных и третичных радикалах.

 

Проверьте свои знания (самоконтроль усвоения темы)

 

Установите соответствие между категорией и видом радикала:

А. первичный

Б. вторичный

В. третичный

1. гидроксил

2. радикалы антиоксидантов

3. нитроксид

4. супероксид

5. радикалы липидов

6. семихиноны

Соотнесите радикалы и ферментные системы, ответственные за их образование:

А. супероксид

Б. нитроксид

В. убихинол

1. дыхательная цепь митохондрий

2. НАДФ-Н-оксидаза

3. NO-синтаза

Соотнесите радикалы и биологическую роль, которую они выполняют:

А. супероксид          1. фактор расслабления сосудов

Б. нитроксид   2. переносчик электронов

В. убихинол                    3. антимикробная защита

Установите соответствие между типом радикалов и способом их образования и функциями:

А. первичные радикалы

Б. вторичные радикалы

1. радикалы, которые образуются в неферментативных реакциях и не выполняют физиологически-полезных функций

2. радикалы, которые образуются при участии определенных ферментных систем и выполняют полезные для организма функции

В организме О2 образуется в ходе следующих реакций:

А. окисление гемоглобина и миоглобина

Б. аутоокисление аскорбиновой кислоты, биогенных аминов, восстановленного глутатиона

В. под действием НАДФН-оксидазы, ксантиноксидазы, альдегидоксидазы

Г. все ответы верны

Полупериод существования О2 при 37 °С равен:

А. 10–8 с         Б. 10–6 с               В. 10–3 с            Г. 10–2 с

О2 проникает внутрь клетки следующим образом:

А. не проникает в клетку

Б. через анионные каналы

В. с участием специальных транспортеров

Г. путем облегченной диффузии

Следующую реакцию катализирует фермент

О2 + О2 + 2Н+ → Н2О2 + О2:

А. каталаза                              В. супероксиддисмутаза

Б. гутатионпероксидаза         Г. миелопероксидаза

Полупериод существования НО2·при 37 °С равен:

А. 10–8 с,          Б. 10–6 с,           В. 10–3 с,            Г. 10–2 с

Основным местом генерации перекиси водорода является:

А. митохондрии                  В. лизосомы

Б. пероксисомы                   Г. аппарат Гольджи

Перекись водорода проникает через клеточные мембраны следующим образом:

А. с помощью переносчиков

Б. через специальные каналы в мембране

В. воспринимается клеткой как молекулы воды и легко проникает через мембрану

Г. путем облегченной диффузии

Биологическая активность перекиси водорода зависит от её концентрации следующим образом:

А. при низких (микромолярных) концентрациях

Б. при низких (микромолярных) концентрациях малореактивна

В. при миллимолярном уровне Н2О2 может атаковать различные биомолекулы

В организме гидроксильный радикал образуется в ходе следующих реакций:

А. реакция Фентона

Б. реакция Хабера-Вейса

В. реакция разложения гипохлорита

Г. все ответы верны

Биологические эффекты гидроксильного радикала проявляются следующим образом:

А. HO вызывает денатурацию белков и инактивирует ферменты, действуя на SH-группы, гистидиновые и другие аминокислотные остатки

Б. HO разрушает углеводные мостики между нуклеотидами, в результате чего происходят мутации и гибель клеток

В. гидроксильный радикал инициирует реакции цепного окисления липидов, что приводит к повреждению мембран, нарушению их функций и гибели клеток

Г. все вышеперечисленные эффекты относятся к гидроксильному радикалу

Токсическая роль оксида азота осуществляется за счет:

А. ковалентной модификации белков

Б. непосредственного повреждения ДНК

В. расслабления гладких мышц стенок сосудов

Г. образования пероксинитрита

 

Выполните лабораторную работу: определение нитратов в плазме крови (гл. 3.2).

 

Занятие 2. Источники образования активных форм

кислорода

Вопросы для обсуждения

1. Какие ферментные системы ответственны за генерацию АФК в митохондриях?

2. Какие комплексы электронно-транспортных цепей митохондрий генерируют активные формы кислорода?

3. Расскажите об образовании активных форм кислорода фагоцитирующими клетками крови и тканей. Напишите уравнения реакций, катализируемых НАДФ-оксидазой и миелопероксидазой.

4. Каковы механизмы образования АФК НАДФ-оксидазой нефагоцитирующих клеток?

5. В чем отличие ксантиндегидрогеназы от ксантиноксидазы? Какие факторы участвуют в конверсии ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу?

6. Расскажите об образовании АФК в микросомальной системе цитохрома Р450.

7. Какой фермент катализирует образование NO в организме? Перечислите его изоформы.

 

Проверьте свои знания (самоконтроль усвоения темы)

 

В интактных митохондриях следующее количество потребляемого кислорода восстанавливается в супероксид анион-радикал:

А. ≈ 2 %,         Б. 10 %,           В. 20 %,            Г. 50 %

В митохондриях образование О2, а затем и Н2О2 сопряжено с функционированием дыхательной электрон-траспортной цепи в _______ митохондриальной мембране.

Интенсивность генерации О2 в митохондриях усиливается при увеличении пула восстановленного убихинона и особенно активно протекает на комплексах:

А. II              Б. I                  В. IV                  Г. III

В состав ксантиноксидазы входит следующий кофермент:

А. НАД           Б. НАДФ        В. ФАД              Г. ФМН

Соотнесите фермент с выполняемой им функцией:

А. НАДФ-оксидаза

Б. миелопероксидаза

В. СОД

1. дисмутация супероксидного радикала

2. генерация супероксиданиона

3. образование гипохлорита из Н2О2

Процессы, происходящие при действии ксантиноксидазы, идут в следующей последовательности:

А. ФАД дегидрирует субстрат, превращаясь в сверхактивный семихинон, способный дегидрировать даже воду с образованием ФАДН2, немедленно восстанавливающего супероксид в Н2О2

Б. окисление железа в составе железосерного центра фермента с образованием супероксидного радикала

В. отдавая электрон, молибден расщепляет перекись водорода на HO·и НО, изменяя при этом свою валентность

Г. оставшийся у ФАД электрон может восстановить окислившийся железосерный центр

Д. возбужденный молибден связывается с гидроксил-анионом, отнимает у него утраченный электрон и гидроксилирует субстрат, передавая последнему гидроксильный радикал

Е. два гидроксила, образовавшиеся в результате дегидрирования воды на двух мономерах ксантиноксидазы, конденсируются в молекулу Н2О2

Установите соответствие между ферментом и активной формой кислорода, генерируемой им:

А. редуктаза цитохрома b5

Б. моноаминоксидаза А и Б

В. аконитаза

1. гидроксильный радикал

2. супероксиданионрадикал

3. перекись водорода

С микробами, попавшими внутрь организма человека, борьбу ведут следующие клетки:

А. эритроциты                      Г. гепатоциты

Б. фагоциты                          Д. нейроны

В. ретикулоциты

В приведённой формуле пропущено

НАДФН + 2O2 → НАДФ+ + …?

А. HO,              Б. Н2О2,             В. О2,                      Г. Н2О

Укажите верную последовательность событий при уничтожении фагоцитом чужеродного микроорганизма:

А. Гипохлорит разрушает стенку бактериальной клетки и тем самым убивает бактерии

Б. Под действием супероксиддисмутазы супероксид превращается в кислород и перекись водорода

В. Проникновение микробов в организм

Г. Перекись водорода используется фагоцитами для синтеза гипохлорита, выделяя специальный фермент – миелопероксидазу

Д. Каждая молекула НАДФН, окисляясь, отдает два электрона в цепь переноса электронов, а каждый из этих электронов присоединяется к молекуле кислорода, в результате чего образуется супероксиданион радикал

Е. Фагоциты, соприкасаясь с поверхностью клеток бактерий, начинают энергично выделять свободные радикалы в результате переноса электрона от НАДФН-оксидазного ферментного комплекса, встроенного в мембраны фагоцита, на растворенный молекулярный кислород

В состав ксантиноксидазы входят:

А. ФАД

Б. железосерные центры с типом кластера 2Fe-2S

В. молибден

Г. надсульфидная группа (-S-SH)

Д. все вышеперечисленные компоненты

Установите соответствие между субклеточной локализацией и механизмом получения электрона цитохромом Р450 от НАДФН:

А. митохондрии

Б. эндоплазматический ретикулум

1. электрон передается через флавопротеин, называемый НАДФH-Р450-редуктаза, и цитохром b5

2. электрон переносится с помощью двух белков: ферродоксина или ферродоксинредуктазы

В микросомальной системе цитохрома Р450 активные формы кислорода образуются при распаде следующих комплексов железа:

А. пероксокомплексов (Fe3+–О2)                 1. Н2О2 и HO

Б. гидропероксокомплексов (Fe2+–HO2)      2. О2 и 1О2

Следующую реакцию – 2L-Аргинин + 3НАДФН2 + 4O2 + 3H+2L-Цитруллин + 2NO + 3НАДФ+ + 4H2O катализирует фермент:

А. ксантиноксидаза                             В. NO-синтаза

Б. ксантиндегидрогеназа              Г. моноаминооксидаза

Соотнесите изоформу NO-синтазы с выполняемой функцией.

А. конститутивные, обеспечивают синтез NO в физиологических условиях

Б. индуцибельные, синтез которых увеличивается в ответ на действие патогенных стимулов

1. нейрональная

2. индуцибельная

3. эндотелиальная

 

Выполните лабораторную работу: определение активности ксантиноксидазы (гл. 3.3).

 

Занятие 3. Перекисное окисление липидов

Вопросы для обсуждения

1. Что такое перекисное окисление липидов? Нарисуйте схему реакций и объясните роль каждого участника.

2. Перечислите механизмы обрыва цепей окисления липидов. Какие вещества участвуют в этих реакциях?

3. Нарисуйте схему образования диеновых конъюгатов и гидроперекисей липидов и расскажите о наиболее распространенных методах их регистрации.

4. Перечислите промежуточные и конечные продукты перекисного окисления липидов.

 

Проверьте свои знания (самоконтроль усвоения темы)

 

Перекисное окисление липидов протекает в несколько стадий, которые получили название:

А. инициирование            Г. обрыв цепи

Б. разрастание                             Д. продолжение

В. разветвление

При взаимодействии сильного окислителя с ненасыщенной жирной кислотой, точнее с -CH2-группой, в á-положении по отношению к двойной связи, происходит отрыв атома _______ от этой связи и образуется свободный радикал (алкил-радикал) жирной кислоты (L).

В результате взаимодействия Fe2+ c гидроперекисями липидов происходит:

А. инициирование процесса окисления

Б. продолжение цепи

В. разветвление цепи

Г. обрыв цепи

Реакция диспропорционирования радикалов LO2 интересна тем, что она сопровождается __________ .

К первичным продуктам перекисного окисления липидов относятся:

А. альдегиды

Б. кетоны

В. гидроперекиси липидов

Г. спирты

Д. кислоты (муравьиная, уксусная, масляная)

К вторичным продуктам перекисного окисления липидов относятся:

А. альдегиды

Б. кетоны

В. гидроперекиси липидов

Г. спирты

Д. кислоты (муравьиная, уксусная, масляная)

Среди вторичных продуктов перекисного окисления липидов ключевое место занимает соединение:

А. муравьиная кислота        Г. малоновый диальдегид

Б. диеновые конъюгаты      Д. масляная кислота

В. уксусная кислота

Перекисное окисление липидов влияет на мембранные белки путем:

А. окисления тиоловых соединений

Б. повреждения переносчиков

В. увеличения микровязкости мембран

Г. уменьшения гидрофобного объема

Д. повреждения транспортных АТФаз

Перекисное окисление липидов влияет на мембранные липиды путем:

А. увеличения микровязкости мембран

Б. повреждения переносчиков

В. уменьшения гидрофобного объема

Г. увеличения проницаемости для ионов водорода

Д. увеличения проницаемости для ионов кальция

Для протекания перекисного окисления липидов необходимы следующие условия:

А. наличие субстратов окисления (RH)

Б. наличие в среде молекулярного кислорода

В. образование в ткани О2, HO, H2O2

Г. наличие щелочных металлов

Разрыв углеродной цепи жирной кислоты в ходе перекисного окисления происходит там, где располагается:

А. гидропероксидная группа           В. алкил-радикал

Б. амино-группа                               Г. диоксил-радикал

В физиологических условиях МДА может взаимодействовать:

А. с белками

Б. с триацилглицеролами

В. с азотистыми основаниями ДНК

Г. с липопротеинами

В физиологических условиях МДА может взаимодействовать с азотистыми основаниями ДНК, давая ____ эффект.

При окислении (ω-6) полиненасышенных жирных кислот – линоленовой и арахидоновой – образуется:

А. этан                            В. 4-гидрокси-2транс-нонеаль

Б. этилен                        Г. малоновый диальдегид

Повышенное внимание к 4-гидрокси-2транс-нонеалю обусловлено тем, что она:

А. вызывает торможение митозов

Б. обладает генотоксичностью

В. способна модифицировать липопротеины

Г. ускоряет развитие гепатита

 

Выполните лабораторные работы: 1) определение первичных продуктов перекисного окисления липидов в крови (гл. 4.1); 2) определение продуктов перекисного окисления липидов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой в сыворотке и плазме крови (гл. 4.3).

 

Занятие 4. Перекисное окисление липидов

Вопросы для обсуждения

1. Какие условия необходимы для протекания процессов ПОЛ в мембранах?

2. Перечислите наиболее важные изменения в мембранных белках при перекисном окислении липидов.

3. Перечислите наиболее важные изменения в липидном слое мембраны при перекисном окислении липидов.

 

Проверьте свои знания (самоконтроль усвоения темы)

 

Перекисное окисление липидов влияет на мембранные белки путем:

А. увеличения микровязкости мембран

Б. повреждения переносчиков

В. окисления тиоловых соединений

Г. уменьшения гидрофобного объема

Перекисное окисление липидов влияет на мембранные белки путем:

А. появления проницаемости для ионов

Б. увеличения полярности липидной фазы

В. увеличения микровязкости мембран

Г. повреждения транспортных АТФаз

Перекисное окисление липидов влияет на липидный слой мембран путем:

А. увеличения микровязкости мембран

Б. повреждения переносчиков

В. окисления тиоловых соединений

Г. уменьшения гидрофобного объема

Перекисное окисление липидов влияет на липидный слой мембран путем:

А. изменения поверхностного заряда мембран и липопротеинов

Б. повреждения переносчиков

В. окисления тиоловых соединений

Г. увеличения проницаемости для ионов кальция

Перекисное окисление липидов сопровождается окислением следующих групп мембранных белков:

А. тиоловой (сульфгидрильной)          В. карбоксильной

Б. аминной                                              Г. гуанидиновой

При неферментативной реакции SH-групп со свободными радикалами липидов образуются _____ радикалы.

Связанное с ПОЛ окисление белков и образование белковых агрегатов в хрусталике глаза заканчивается его помутнением; этот процесс играет важную роль в развитии старческой и других видов ______ у человека.

При ПОЛ большую роль в патологии клетки играет инактивация ион-транспортных ферментов, в активный центр которых входят ____ группы, в первую очередь Ca2+-АТФазы.

События, происходящие при инактивации Ca2+-АТФазы под действием радикалов липидов, протекают в следующей последовательности:

А. увеличивается внутриклеточная концентрация ионов кальция

Б. стимулируется вход кальция в клетку

В. происходит замедление «откачивания» ионов кальция из клетки

Г. повреждается клетка

Окисление тиоловых групп мембранных белков при ПОЛ приводит к повреждению клеток в следующей последовательности:

А. появление дефектов в липидном слое мембран клеток и митохондрий

Б. под действием разности электрических потенциалов на мембранах через такие поры в клетки входят ионы натрия, а в митохондрии – ионы калия

В. в результате происходит увеличение осмотического давления внутри клеток и митохондрий и их набухание

Г. это приводит к еще большему повреждению мембран

Между карбонильными производными, образовавшимися при окислении ненасыщенных жирных кислот, и аминосодержащими компонентами формируются ковалентные межмолекулярные сшивки. При этом синтезируются ненасыщенные вещества, содержащие 1-амино-3-имино-группировку общего строения типа R-N=CH-CH=CH-NH-R, так называемые _______ основания.

Продукты ПОЛ делают липидную фазу мембран проницаемой для ионов водорода и кальция, что способствует:

А. разобщению окисления и фосфорилирования в митохондриях

Б. образованию большого количества АТФ

В. выходу в цитоплазму ионов кальция, которые повреждают клеточные структуры

Г. переносу ионов кальция в депо (эндоплазматический ретикулум, митохондрии)

Включение в состав ненасыщенных жирных кислот гидроперекисных группировок повышает их гидрофильность, что приводит к взаимной переориентации жирнокислотных остатков и объединению их в перекисные кластеры. Появление последних приводит:

А. к возникновению новых каналов проводимости вследствие латеральной диффузии молекул в мембране

Б. к снижению текучести и повышению жесткости мембран

В. к повышению текучести мембраны

Г. к нарушению белок-липидных взаимодействий

При стимуляции ПОЛ спектр фосфолипидов клеточных мембран изменяется таким образом, что они обогащаются:

А. фосфатидилхолином и сфингомиелином

Б. фосфатидилсерином

В. фосфатидилэтаноламином

Г. фосфатидилинозитом

Для протекания перекисного окисления липидов необходимы следующие условия:

А. наличие субстратов окисления (RH)

Б. наличие в среде молекулярного кислорода

В. образование в ткани О2, HO, H2O2

Г. наличие металлов переменной валентности (главным образом Fe2+), а также наличие восстановителей этих металлов (НАДФН, аскорбиновой кислоты и др.)

Д. все перечисленные условия

 

Выполните лабораторные работы: 1) определение содержания ТБК-активных продуктов в эритроцитах крови (гл. 4.4); 2) определение интенсивности процессов перекисного окисления липидов в гомогенатах головного мозга (гл. 4.6).

 

Занятие 5. Окислительная модификация белков

Вопросы для обсуждения

1. Чем объясняется разнообразие механизмов окислительной модификации белков?

2. Расскажите об образовании углеродных радикалов, локализованных в глубине белковой молекулы, и механизмах разрыва пептидных связей.

3. Каковы пути образования тиильных радикалов белков?

4. Каковы особенности металл-катализируемого окисления белков?

5. Укажите механизмы образования белковых агрегатов (сшивок) в процессе их окислительной модификации.

6. Перечислите факторы, изменяющие уровень протеолиза белков, подвергшихся окислительной деструкции.

7. Расскажите о протеосомной системе деградации белков и ее роли в обороте окислительно модифицированных белков.

 

Проверьте свои знания (самоконтроль усвоения темы)

 

В белках наиболее чувствительными к окислению являются:

А. серосодержащие аминокислоты

Б. ароматические аминокислотные остатки белков

В. иминокислоты

Г. аминокислоты, содержащие гидроксильную группу

Окислительные повреждения белков приводят к образованию нескольких типов радикалов аминокислот и самого полипептидного скелета белка. К ним относятся:

А. углеродные радикалы, локализованные в глубине белковой молекулы

Б. перокси-радикалы

В. гидрокси-радикалы

Г. тиильные радикалы

Углеродные радикалы, локализованные в глубине белковой молекулы, в основном образуются при отщеплении водорода от углеродного атома в α положении полипептидной цепи при участии:

А. О2           Б. HO                  В. О2                 Г. NO

Тиил-радикалы (RS) в белках образуются в результате:

А. взаимодействия с НО

Б. расщепления дисульфидной связи

В. взаимодействия с NO

Г. взаимодействия с О2

Процессы, протекающие при образовании битирозина, происходят в следующей последовательности:

А. радикальная изомеризация

Б. енолизация

В. генерация тирозильных радикалов

Металл-катализируемое окисление аминокислотных остатков белков происходит в присутствии:

А. металлов переменной валентности (железо, медь)

Б. кислорода

В. Н2О2

Г. NO

Металл-катализируемое окисление аминокислотных остатков белков происходит в следующей последовательности:

А. комплекс Fe2+-белок реагирует с Н2О2 и генерирует in situ радикал HO

Б. происходит дезаминирование отдельных аминокислотных остатков ферментов и превращение их в карбонилпроизводные

В. HO вызывает окислительную модификацию аминокислотного остатка в области металл-связывающего участка белка

Г. ионы железа фиксируются на металл-связывающей поверхности белка

К металл-катализируемому окислению наиболее чувствительны следующие аминокислотные остатки белков:

А. тирозин                   Д. аргинин

Б. гистидин                 Ж. лизин

В. фенилаланин          З. цистеин

Г. пролин

В ходе металл-катализируемого окисления белков в основном образуются следующие продукты:

А. гидроперекиси белков   В. карбонил-дериваты белков

Б. хлорамины                      Г. хлорамиды

Окислительная модификация отдельных аминокислотных остатков сопровождается глубокими нарушениями структурной организации белков. Это сопровождается:

А. изменением молекулярной массы белков (агрегация или фрагментация)

Б. денатурацией

В. снижением гидрофобности

Г. повышением изоэлектрической точки

Ответственным за протеолиз окисленных белков является мультикаталитический ____________ комплекс.

Агрегация белковых молекул при окислительной модификации связана с образованием:

А. S-S мостиков между цистеиновыми остатками

Б. 2,2’-бифенильных сшивок тирозиновых остатков

В. малонового диальдегида

Г. гидроксинонеаля

Протеасомный комплекс, ответственный за протеолиз белков, существует в следующих формах:

А. АТФ независимая                      1. 26 S форма

Б. АТФ-стимулируемая                  2. 19–20 S форма

Процессу деградации белков протеасомой предшествует селективная модификация мишеней путём ковалентного присоединения ______________.

Селективная модификация мишеней путём ковалентного присоединения убиквитина осушествляется в следующей последовательности:

А. активированный убиквитин транспортируется к Е2S (убиквитин-конъюгирующий фермент) от Е1, формируя высокоэнергетические тиоэфирные связи

Б. активация убиквитина за счёт АТФ, формируюжая высокоэнергетические тиолэфирные интермедиаты с консервативным остатком цистеина Е1 (убиквитин-активирующий фермент)

В. в присутствии убиквитин-протеин-лиазы3) Е2 переносит убиквитин к специфическому белковому субстрату, распознаваемому Е3

 

Выполните лабораторные работы: 1) определение окислительной модификации белков плазмы крови по уровню карбонильных производных, регистрируемых с помощью реакции с 2,4-ДНФГ (гл. 5.2); 2) определение окислительной модификации мембранных белков эритроцитов (гл. 5.3); 3) определение железозависимого образования битирозина и окисления триптофана в белках (гл. 5.6).

 

Занятие 6. Система антиоксидантной защиты организма

Вопросы для обсуждения

1. Дайте общую характеристику системы антиоксидантной защиты организма.

2. Каким образом классифицируют компоненты антиоксидантной системы?

3. Расскажите о механизме антиоксидантного действия жирорастворимых антиоксидантов.

4. Расскажите о механизме антиоксидантного действия важнейших гидрофильных антиоксидантов.

5. Почему глутатион занимает ключевое место антиоксидантной защите среди тиоловых антиоксидантов небелковой природы?

6. Какие белки обладаюте антиоксидантными свойствами?

 

Проверьте свои знания (самоконтроль усвоения темы)

 

Химические соединения и физические воздействия ускоряющие свободнорадикальные процессы, называются:

А. антиоксиданты               В. ингибиторы

Б. прооксиданты                  Г. активаторы

К прооксидантам в живой клетке относятся:

А. высокие концентрации кислорода

Б. белки плазмы крови

В. ионы металлов переменной валентности

Г. ферментные системы, генерирующие супероксидные радикалы

Соотнесите механизмы и способы защиты от повреждающего действия АФК:

А. снижение образования первой АФК – О2

Б. функционирование специальной антиоксидантной системы (АОС)

1. за счет ограничения интенсивности реакций свободнорадикального и перекисного окисления; защиты чувствительных к окислительным повреждениям биомолекул мембран, внутри- и внеклеточных структур от действия свободных радикалов и перекисных соединений; восстановления окислительных молекулярных повреждений

2. путем уменьшения О2 в клетке или его более быстрого использования дыхательной цепью ввиду снятия ее контроля ∆µН+

По механизмам действий в антиоксидантной системе выделяют следующие виды защиты:

А. прооксидантную                 В. антиперекисную

Б. антирадикальную                Г. профилактическую

Соотнесите низкомолекулярные антиоксиданты с местом их локализации:

А. кровь                                    1. витамин Е

Б. биомембраны                       2. убихинол

В. цитоплазма                          3. каротиноиды

Г. митохондрии                       4. витамин С

5. карнозин

6. N-ацетилцистеин

7. таурин

8. глутатион

9. мочевая кислота

10. билирубин

В восстановлении окисленного α-токоферола принимает участие следующее вещество:

А. мочевая кислота                       В. карнозин

Б. аскорбиновая кислота              Г. глутатион

Витамин С проявляет:

А. только антиоксидантные свойства

Б. только прооксидантные свойства

В. и антиоксидантные, и прооксидантные свойства

Транспорт α-токоферола в крови осуществляется в составе:

А. ЛПНП                        В. хиломикронов

Б. ЛПВП                         Г. альбумина

Селен имеет в жизнедеятельности клеток крови следующее значение:

А. эритроцитов

Б. лимфоцитов

1. обеспечивает пролиферацию, продукцию иммуноглобулинов и синтез цитокинов

2. обеспечивает защиту от окисления гемоглобина

Выберите верное утверждение:

А. глутатион – главный восстановитель клетки, его концентрация выше, чем концентрация других антиоксидантов

Б. глутатион участвует только в восстановлении перекиси водорода

В. глутатион участвует только в обезвреживании вторичных метаболитов окислительной модификации

Г. глутатион участвует в восстановлении Н2О2, ROOH и обезвреживании вторичных метаболитов окислительной модификации

В регенерации восстановленного глутатиона из окисленного участвует следующий кофермент:

А. НАДФН,        Б. НАДН,          В. ФАД,          Г. ФМН

Выберите верное утверждение:

А. при избытке токоферола уменьшается поглощение кислорода, концентрация убихинона, содержание ферментов дыхательной цепи

Б. при недостатке токоферола увеличивается поглощение кислорода, концентрация убихинона, содержание ферментов дыхательной цепи

В. при недостатке токоферола уменьшается поглощение кислорода, концентрация убихинона, содержание ферментов дыхательной цепи

Следующие соединения называются:

А.

Б.

 

В.

А. глутатион,           Б. токоферол,            В. убихинол

Основную антиоксидантную функцию в плазме крови выполняет следующий белок:

А. ферритин                              В. альбумин

Б. иммуноглобулин                  Г. С-реактивный белок

Регенерацию восстановленного глутатиона из окисленного катализирует следующий фермент:

А. супероксиддисмутаза            В. глутатионоксидаза

Б. каталаза                                   Г. глутатионредуктаза.

 

Выполните лабораторные работы: 1) определение антиокислительной активности гидрофильных компонентов плазмы крови (глава 6.4.1); 2) определение небелковых тиоловых групп в эритроцитах (глава 6.7.2).

 

Занятие 7. Система антиоксидантной защиты организма. Роль ферментов в антиоксидантной защите

Вопросы для обсуждения

1. Перечислите важнейшие антиоксидантные ферменты и расскажите о механизмах их действия.

2. Из каких компонентов состоит система тиоредоксина? Расскажите о физиологических субстратах и функции тиоредоксинредуктазы и тиоредоксиновой системы в целом.

3. Расскажите об особенностях антиоксидантной защиты различных органов и тканей.

 

Проверьте свои знания (самоконтроль усвоения темы)

 

Соотнесите различные формы СОД с их локализацией в клетке:

А. Cu,Zn-СОД

Б. Mn-СОД

В. внеклеточная СОД

1. плазма крови, стенки сосудов

2. эритроциты, цитоплазма, межмембранное пространство митохондрий

3. митохондрии

Соотнесите различные антиоксидантные ферменты с их локализацией в клетке:

А. каталаза                            1. цитоплазма

Б. глутатионпероксидаза     2. митохондрии

В. глутатионтрансфераза     3. пероксисомы

Г. глутатионредуктаза          4. клеточные мембраны

                                     5. эндоплазматический ретикулум

Соотнесите ион металла с белком, который его связывает:

А. Cu2+                                               1. ферритин

Б. Fe2+                                                 2. церулоплазмин

3. лактоферрин

4. альбумин

5. трансферрин

Соотнесите антиоксиданты и выполняемую ими функцию:

А. фосфолипаза и глутатионпероксидаза

Б. токоферол, убихинон, тироксин

В. карнозин, церулоплазмин, трансферрин

1. ловушки радикалов

2. связывание железа

3. разрушение гидроперекисей липидов

Регенерацию восстановленного глутатиона из окисленного катализирует следующий фермент:

А. супероксиддисмутаза          В. глутатионоксидаза

Б. каталаза                                 Г. глутатионредуктаза

Эффективность работы глутатионпероксидазы зависит от концентрации:

А. перекиси водорода

Б. свободного глутатиона

В. металлов переменной валентности

Г. НАДН

Выберите верные утверждения:

А. Атом меди в молекуле супероксиддисмутазы обеспечивает каталитическую активность фермента

Б. Атом меди придает стабильность супероксиддисмутазе

В. Атом цинка придает стабильность супероксиддисмутазе

Г. Атом цинка в молекуле супероксиддисмутазы обеспечивает каталитическую активность фермента

Соотнесите уровень активности супероксиддисмутазы с соответствующим органом человека:

А. высокая                    1. щитовидная железа

Б. низкая                       2. печень

3. поджелудочная железа

   4. легкие

   5. некоторые области мозга

Выберите верное утверждение:

А. каталаза – это тетрамер, состоящий из 4-х идентичных субъединиц

Б. каталаза – это димер, состоящий из 2-х идентичных субъединиц

В. каждый мономер каталазы содержит гемовую группу и НАДФН. НАДФН располагается на поверхности, в то же время гем располагается в углублении каждого мономера

Г. каждый мономер содержит гемовую группу и НАДФН. Гем располагается на поверхности, в то же время НАДФН располагается в углублении каждого мономера

Наибольшая активность каталазы отмечается в:

А. печени                   Г. головном мозге

Б. почках                   Д. эритроцитах

В. мышцах                Е. сердечной мышце

Какая реакция каталазы отражает:

А. каталазное действие?

Б. пероксидазное действие?

1.

2.

Наибольшая активность глутатионпероксидазы отмечается в:

А. печени     Б. почках       В. эритроцитах       Г. сердце

Следующую реакцию катализирует фермент:

GS-SG+NADPH + H+ → 2GSH+NADP:

А. глутатионпероксидаза            В. глутатионредуктаза

Б. каталаза                                    Г. моноаминооксидаза

Активность глутатионредуктазы зависит от содержания следующего кофермента:

А. НАДН,          Б. НАДФН,         В. ФАД,            Г. ФМН

Для восстановления тиоредоксина тиоредоксиредуктазой используется кофермент:

А. НАДН,         Б. ФМН,            В. ФАД,           Г. НАДФН

 

Выполните лабораторные работы: 1) определение активности супероксиддисмутазы в эритроцитах (глава 7.2.1); 2) определение активности каталазы в крови (глава 7.3.1).

 

Занятие 8. Роль АФК в регуляторных и сигнальных

процессах в норме и при окислительном стрессе

Вопросы для обсуждения

1. Расскажите об участие АФК в сигнальных процессах.

2. Как образуются АФК при взаимодействии лигандов с рецептором эпидермального фактора роста? Нарисуйте схему этого процесса.

3. Каковы пути влияния АФК на уровень кальция в цитозоле?

4. Каковы механизмы регуляции активности протеинкиназ и протеинфосфатаз активными формами кислорода?

5. Расскажите о роль АФК в регуляции активности протеинкиназы С.

6. Перечислите пути стимуляции МАРкиназ активными формами кислорода.

7. Расскажите об активации факторов транскрипции активными формами кислорода.

8. Перечислите пути регуляции функций основных физиологических систем организма оксидом азота.

 

Проверьте свои знания (самоконтроль усвоения темы)

 

К первичным и вторичным мессенджерам в организме относятся:

А. первичные мессенджеры

Б. вторичные мессенджеры

1. АФК

2. гормоны

3. цитокины

4. продукты ПОЛ

5. нейротрансмиттеры

Первичные мессенджеры осуществляют регуляцию уровня АФК в клетке за счет:

А. активации процессов их генерации

Б. увеличения активности отдельных звеньев антиоксидантной защиты

В. увеличения активности отдельных звеньев антиоксидантной защиты

Г. подавления процессов их генерации

Выберите верное утверждение:

А. взаимодействие рецептора эпидермального фактора роста с соответствующими лигандами приводит к снижению активности НАД(Ф)Н-оксидазы

Б. взаимодействие рецептора эпидермального фактора роста с соответствующими лигандами приводит к активации НАД(Ф)Н-оксидазы и продукции супероксид анион-радикала и пероксида водорода при участии сигнального белка Rac1

В. пероксид водорода подавляет аутофосфорилирование тирозиновых остатков мембранного рецептора и индукцию сигнального каскада

Г. пероксид водорода способствует аутофосфорилированию тирозиновых остатков мембранного рецептора и индукции сигнального каскада

На состояние рецептора его активация сказывается следующим образом:

А. за счет своего лиганда

Б. за счёт АФК

1. стимулируются процессы фосфорилирования тирозиновых остатков рецептора, что тормозит его убиквитинизацию и эндоцитоз

2. деградация рецептора, что делает его нечувствительным к последующему рецепторному сигналу

 

Оксидант-стимулируемое фосфорилирование может быть обусловлено:

А. ингибированием протеинфосфатаз

Б. активацией протеинфосфатаз

В. активацией протеинкиназ

Г. ингибированием протеинкиназ

Существует следующие подклассы МАРкиназ, которые обозначаются по входящим в них сериновым киназам:

А. киназа ERK, регулируемая внеклеточными сигналами

Б. с-Jun-N-терминальная киназа JNK

В. протеинкиназа А

Г. р38 МАРкиназа

Активность серин/треонин протеинкиназ регулирует:

А. АФК

Б. цАМФ и цГМФ

В. диацилглицерол

Г. Са2+-кальмодулин

Д. фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат

Е. все перечисленные соединения

Выберите верное утверждение:

А. традиционные протеинкиназы С являются Ca2+-независимыми, и стимулируются диацилглицеролом

Б. для активности атипичных протеинкиназ С необходимо присутствие Ca2+ и диацилглицерола

В. традиционные протеинкиназы С являются Са2+-зависимыми и стимулируются диацилглицеролом

Г. для активности атипичных протеинкиназ С не требуется присутствие Ca2+ и диацилглицерола

Выберите верные утверждения:

А. из всех МАРкиназных систем каскад JNK наиболее чувствителен к АФК

Б. действие активных форм кислорода вызывает продолжительное подавление (до нескольких часов) активности JNK

В. действие активных форм кислорода вызывает кратковременную активацию JNK

Г. из всех МАРкиназных систем каскад p38 наиболее чувствителен к АФК

Выберите верное утверждение:

А. в нормально функционирующем организме АФК следует рассматривать как продукты нормально протекающих окислительно-восстановительных реакций

Б. в нормально функционирующем организме АФК следует рассматривать как специфические регуляторы метаболических процессов

В. в нормально функционирующем организме АФК следует рассматривать как продукты нормально протекающих окислительно-восстановительных реакций, а с другой стороны – как специфические регуляторы метаболических процессов.

В условиях окислительного стресса экспрессия многих антиоксидантных белков индуцируется, что зависит в основном от активации следующих систем генов (оперонов):

А. SoxRS,            Б. с-fos,          В. OxyR,            Г. с-jun

In vivo NO принимает участие:

А. в активации растворимой гуанилатциклазы

Б. в быстрой реакции с гемоглобином крови

В. в окислении супероксид анион-радикала

Г. во всех вышеперечисленных реакциях

Укажите последовательность событий, которые в конечном итоге приводят к вазодилятации под действием NO:

А. ослабление связи между миозином и актином, их релаксация

Б. диффузия NO из эндотелия к соседним гладкомышечным клеткам стенки сосуда, активация в них растворимой гуанилатциклазы и образование цГМФ

В. выход Са2+ из мышечных клеток и снижение его уровня в цитозоле клеток

Г. накапливающийся цГМФ активирует цГМФ-зависимую протеинкиназу, а также Са2+-АТФазу

Д. вазодилятация

В центральной нервной системе источником NO являются:

А. олигодендроциты              Г. эпендимные клетки

Б. нейроны                             Д. клетки микроглии

В. астроциты

От традиционных нейромедиаторов NO отличается тем, что:

А. оказывает воздействие на ионные каналы через мембранные рецепторы

Б. действие ограничивается только областью синаптических контактов

В. оказывает воздействие на ионные каналы со стороны цитоплазмы

Г. может влиять на ионные каналы на значительной площади плазматической мембраны нейрона

 

Занятие 9. Роль окислительного стресса в развитии

патологических процессов

Вопросы для обсуждения

1. Какие состояния обозначают термином «окислительный стресс»?

2. Какие факторы являются триггерами окислительного стресса?

3. Расскажите о специфических и общих реакциях при развитии свободнорадикальных процессов при патологических состояниях.

4. На какие категории по механизму развития окислительного стресса условно делят патологические состояния?

5. Какова роль свободнорадикальных процессов в развитии воспалительных заболеваний?

6. Расскажите об участии АФК в развитии аутоиммунных заболеваний.

7. С чем связана высокая чувствительность нервной ткани к АФК?

8. Расскажите о роли АФК в развитии нейродегенеративных заболеваний: болезнь Альцгеймера (пресенильное слабоумие), болезнь Паркинсона, болезнь Гентингтона (хорея Гентингтона), амиотрофический боковой склероз.

9. Каковы механизмы повреждающего действия ишемии/реперфузии мозга?

 

Проверьте свои знания (самоконтроль усвоения темы)

 

Соотнесите условные категории окислительного стресса и характерные для них процессы:

А. митохондриальный окислительный стресс

Б. воспалительные окислительные состояния

1. характеризуется чрезмерной стимуляцией НАД(Ф)Н-оксидазы под действием цитокинов и других агентов (атеросклероз, хронические воспалительные заболевания, ВИЧ, ишемия/реперфузия и др.)

2. характеризуется общим прооксидантным сдвигом редокс-состояния в системе тиол/дисульфид и нарушенным клиренсом глюкозы, что указывает на то, что митохондрии скелетных мышц могут быть большим источником продукции АФК (сахарный диабет и онкозаболевания)

При воспалении в первую очередь образуются следующие активные формы кислорода:

А. супероксидный радикал          Г. перекись водорода

Б. синглетный кислород              Д. оксид азота

В. гипохлорит-анион радикал

К нейродегенеративным относятся следующие заболевания:

А. атеросклероз                         Г. ишемия мозга

Б. болезнь Альцгеймера           Д. болезнь Паркинсона

В. болезнь Гентингтона

Выберите верное утверждение:

А. болезнь Альцгеймера представляет собой атрофическое заболевание головного мозга, проявляющееся прогрессирующей деменцией особого типа с относительной сохранностью критики, эмоциональных реакций, грубой интеллектуальной несостоятельностью

Б. при болезни Альцгеймера в первую очередь подвергаются разрушению затылочные и лобные доли

В. Болезнь Альцгеймера – аутосомное доминантное состояние, основной характерной чертой которого является нейродегенерация

Г. основным фактором, определяющим развитие болезни Альцгеймера, является отложение β-амилоида

 

β-Амилоид представляет собой:

А. вещество липидной природы

Б. вещество углеводной природы

В. вещество белковой природы

Г. окислительно модифицированные азотистые основания

Причиной развития болезни Гентигтона является:

А. отложением р-амилоида

Б. отложением β-амилоида

В. отложением α-синуклеина

Г. действием хинолиновой кислоты

Развитие болезни Паркинсона связано с:

А. отложением р-амилоида

Б. отложением β-амилоида

В. действием хинолиновой кислоты

Г. отмиранием нейронов в дофаминергических структурах головного мозга

Чувствительность черной субстанции к активным формам кислорода при болезни Паркинсона связывают с высокой активностью следующего фермента:

А. миелопероксидаза                  В. ксантиноксидаза

Б. моноаминооксидаза                Г. глутатионоксидаза

Высокой чувствительностью к окислительным повреждениям обладают следующие ткани:

А. мозг                                       Г. сердце

Б. печень                                    Д. легкие

В. сетчатка глаза

Выберите верное утверждение:

А. для мозговой ткани характерна низкая скорость метаболизма биогенных аминов

Б. для мозговой ткани характерна низкая активность каталазы, которая локализована в микропероксисомах нейронов, и глутатионпероксидазы

В. для мозговой ткани характерна высокая активность каталазы, которая локализована в микропероксисомах нейронов, и глутатионпероксидазы

Г. в мозговой ткани микроглия функционирует подобно макрофагам, генерируя супероксидный анион-радикал

Основным источником АФК при ишемии являются:

А. пероксисомы                        В. митохондрии

Б. лизосомы                               Г. протеасомы

Выберите верное утверждение:

А. при ишемии нарушается синтез АТФ, наблюдается частичная деполяризация мембран и перераспределение в тканях ионов Са2+

Б. при ишемии нарушается синтез АТФ, наблюдается частичная деполяризация мембран и перераспределение в тканях ионов Fe2+

В. в период ишемии усиленное потребление АТФ ведет к аккумуляции гипоксантина и ксантина

Г. в период ишемии пониженное потребление АТФ ведет к аккумуляции продуктов катаболизма пуринов гипоксантина и ксантина

Высвобождению ионов железа из белоксвязанной формы при ишемии способствует:

А. О2            Б. алкалоз, возникающий при гипоксии

В. NO             Г. ацидоз, возникающий при гипоксии

При контакте чужеродных агентов с фагоцитами происходит активация следующего фермента:

А. ксантиноксидазы                    В. НАДФН-оксидазы

Б. ксантидегидрогеназы              Г. миелопероксидазы

Что характерно для аутоиммунных заболеваний?

А. избыточная продукция радикалов фагоцитами

Б. пониженная продукция радикалов фагоцитами

В. модификация антигенов собственного организма радикалами кислорода таким образом, что они становятся чужеродными и к ним начинают вырабатываться антитела

 

Выполните лабораторные работы: после моделирования ишемии головного мозга у крыс определите: 1) содержание ТБК-активных продуктов перекисного окисления липидов в синаптосомах (гл. 4.5); 2) степень окислительной модификации белков в тканях (гл. 5.4).

 

Моделирование неполной ишемии головного мозга у крыс

 

В эксперименте воспроизводят неполную ишемию головного мозга. С этой целью в нижней трети шеи производится кожный разрез, с обеих сторон выделяют сосудисто-нервный пучок, и на общие сонные артерии после их препаровки накладывают лигатуру. Ишемию головного мозга осуществляют полной перевязкой обеих сонных артерий в течение 60 мин.

У животных контрольной группы воспроизводят наркотизацию, кожный разрез и выделение артерий без последующей перевязки сосудов. Все хирургические процедуры проводят под наркозом (внутрибрюшное введение тиопентала натрия в дозе 40–50 мг/кг). В период ишемии температура тела животного поддерживают на нормальном уровне (37 °С), используя тепло настольной лампы и грелку.