Задание 1. Работа мембранных рецепторов строится на запуске внутриклеточных сигналов после взаимодействия рецепторной части с лигандом — молекулой, которая подходит к рецептору как ключ к замку. Казалось бы, из этого следует, что физиологический эффект срабатывания рецепторов должен быть всегда один и тот же, ведь лиганд уникален. Тем не менее, известно множество случаев, когда активация одних и тех же рецепторов оказывает разные эффекты. Приведите как можно больше вариантов объяснения этому факту.
Ответ = Один и тот же рецептор может быть связан с разными внутриклеточными сигнальными путями (G-белками) в разных типах клеток. Эффект зависит от набора ферментов и белков, которые есть в конкретной клетке (её фенотипа). Также на конечный ответ влияет состояние клетки, сила и продолжительность сигнала.
Задание 2. По медицинским показаниям ребенку необходимо переливание крови, но из-за религиозных убеждений родители отказываются от этой процедуры. Бабушка ребенка при этом просит не слушать родителей и настаивает на данной процедуре. Как следует поступить врачу, исходя из заботы о благе пациента, юридических и этических норм?
Ответ = Врач должен действовать в интересах несовершеннолетнего пациента. Если переливание — единственный способ спасти жизнь, следует обратиться в суд для получения разрешения на медицинское вмешательство вопреки воле родителей. Решение бабушки юридической силы не имеет. До решения суда необходимо продолжать убеждать родителей.
Задание 3. Губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота (ГЭКРС, коровье бешенство) — нейродегенеративная прионная болезнь, приводящая к необратимым, летальным изменениям в головном мозге заражённых животных; относится к группе трансмиссивных губчатых энцефалопатий. Передаётся при употреблении в пищу мяса больных животных, вызывает скрейпи у овец и болезнь Крейцфельдта — Якоба у людей. Впервые было зафиксировано в Великобритании в 1986 году. С конца 1980-х годов коровье бешенство было обнаружено у более чем 179 тысяч голов крупного рогатого скота в Великобритании, однако в других странах регистрировались только отдельные случаи. Похожие заболевания практически не встречаются, например, среди свиней. Ответьте на несколько вопросов о биологии вызывающего болезнь инфекционного агента и о некоторых особенностях его распространения:
А) Какой инфекционный агент вызывает данную болезнь? В чем его отличия от типичных инфекционных агентов?
Б) Какие факторы обуславливают эпидемический характер распространения ГЭКРС между животными и повышают риск заражения людей?
В) Как можно предотвратить распространение прионных заболеваний?
Г) Почему, на ваш взгляд, эпидемия не распространяется среди свиней?
Д) Защитные механизмы в каких органах и системах органов имеют значение, особенности строения каких (по назначению, типу) белков могут иметь наибольшее значение?
Ответ:
А) Агент — прион, инфекционный белок. Отличается от вирусов и бактерий отсутствием собственной ДНК/РНК.
Б) Эпидемический характер вызван скармливанием животным мясо-костной муки из зараженных туш. Риск для людей — употребление в пищу зараженного мозга и нервной ткани больных коров.
В) Запрет на скармливание жвачным животным белков жвачных животных; строгий контроль убоя и утилизации больных особей.
Г) Свиньи всеядны и, вероятно, имеют небольшие видовые различия в структуре белка PrP, что делает их менее восприимчивыми.
Д) Наибольшее значение имеют защитные механизмы нервной системы. Ключевую роль играют особенности строения и устойчивости собственного клеточного белка PrP<sup>C</sup> к конформационным изменениям в патогенную форму PrP<sup>Sc</sup>.
Задание 4. Врач назначает пациенту с бактериальной пневмонией антибиотик из группы бета-лактамов (например, пенициллин или амоксициллин), который нарушает синтез клеточной стенки бактерий. Через несколько дней выясняется, что лечение оказалось неэффективным. При лабораторном исследовании выявлен возбудитель — Mycoplasma pneumoniae.
Вопросы:
А) Объясните, почему антибиотик, нарушающий синтез клеточной стенки, не подействовал на данного возбудителя?
Б) К каким основным группам антибиотиков по механизму действия следует обратиться врачу для выбора нового препарата? Обоснуйте свой ответ, исходя из особенностей строения и метаболизма бактерий.
В) Предложите конкретные примеры групп антибиотиков, эффективных против микоплазмы.
Ответ:
А) Mycoplasma pneumoniae не имеет клеточной стенки, поэтому антибиотики, нацеленные на её синтез (пенициллины, цефалоспорины), неэффективны.
Б) Следует использовать антибиотики, действующие на иные мишени: синтез белка (на рибосомах) или репликацию ДНК (на ДНК-гиразе), так как эти процессы универсальны для всех бактерий.
В) Макролиды (азитромицин), тетрациклины (доксициклин), респираторные фторхинолоны (левофлоксацин).
Задание 5. Широко распространены легенды об особенных растениях, приносящих удачу: цветущий папоротник, четырехлистный клевер. Однако для наших предков, охотников-собирателей, находка других растений могла принести настоящую пользу, в том числе, спасти жизнь. Напишите про редкие, скрытые от взора случайных прохожих растения (или их части), которыми древние (а, может, и современные) люди могли (а, может быть, и могут) существенно улучшить свое здоровье. Укажите не менее 5 примеров.
Ответ = Настоящей удачей была находка растений с выраженным фармакологическим действием, например:
1. Кора ивы — источник салицина, природного предшественника аспирина (обезболивающее, жаропонижающее).
2. Спорынья (гриб-паразит на злаках) — в средневековье вызывала отравления, но позже стала источником алкалоидов для лечения мигрени и стимуляции родов.
3. Хинное дерево (кора) — источник хинина, единственного средства против малярии на протяжении веков.
4. Осока и плесневые грибы — случайное обнаружение антибиотических свойств, как в истории с пенициллином.