Литература

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – С. 143-155, 166-172.

2. Губський Ю.І. Біологічна хімія. Підручник. – Київ-Вінниця: Нова книга, 2007. – С. 187-200, 211-218.

3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія люди-ни: Підручник. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – С. 300-308, 311-330.

4. Вороніна Л.М. та ін. Біологічна хімія. – Харків: Основа, 2000. – С. 246-265, 271-274.

5. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 327-334, 338-353.

6. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. – С. 333-355.

7. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: ООО Медицинское информационное агентство, 1998. – С. 235-246.

8. Практикум з біологічної хімії / Бойків Д.П., Іванків О.Л., Кобилянська Л.І. / За ред. О.Я. Склярова. – К.: Здоров’я, 2002. – С. 89-118.

Занятие 6

ТЕМА: Пентозофосфатный цикл окисления глюкозы. Метаболизм фруктозы и галактозы. Метаболизм гликозаминоглика-нов. Регуляция и патологии обмена углеводов. Определение содержания глюкозы в крови глюкозооксидазным методом.

АКТУАЛЬНОСТЬ: Кроме основных путей внутриклеточного метаболизма глюкозы (аэробного окисления и гликолитического расщеп-ления), в организме представлены альтернативные пути ее превращения – пентозофосфатный цикл, превращение в глюкуроновую кислоту и др. Знание этих путей, а также путей превращения фруктозы и галактозы, понимание их роли в энергообмене и пластических процессах клеток является важным для будущих врачей в связи с их возможной коррекцией. Гликозаминогликаны (ГАГ) (мукополисахариды) - это гетерополисахариды, структурными фрагментами которых являются дисахариды. В состав ГАГ входят гексуроновые кислоты, N-ацетилпроиз-водные глюкозамина или галактозамина. Катаболизм ГАГ происходит в лизосомах при участии специфических гликозидаз. Наследственный дефект этих ферментов приводит к развитию мукополисахаридозов, тяжелых заболеваний, в основе которых лежат серьезные нарушения развития ребенка. О нарушении в обмене углеводов объективно свидетельствуют изменения концентрации углеводов и их метаболитов, а также изменения активности ферментов при разных заболеваниях.

ЦЕЛЬ: Выучить биохимические закономерности альтернативных путей обмена моносахаридов: пентозофосфатного пути окисления глюкозы, путей преобразования фруктозы и галактозы; ознакомиться с гликозаминогликанами и их метаболизмом в организме. Выучить основные вопросы относительно специфики обмена углеводов в условиях нормы и патологии. Уметь анализировать изменения уровня глюкозы в крови, механизмы его гормональной регуляции, патологические прояв-ления нарушений обмена глюкозы: сахарный диабет, голодание; объяс-нить молекулярно-биологические основы наследственных энзимопатий обмена фруктозы, галактозы, гликогена, гликозаминогликанов; объяснить понятие нормогликемия, гипер- и гипогликемия, глюкозурия как нормаль-ные и патологические состояния обмена глюкозы. Уметь связать знания теоретического материала с конкретными результатами лабораторных исследований и использовать их как критерии нормы и патологии.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ВО ВРЕМЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1.	Пентозофосфатный путь окисления глюкозы, его основные стадии, биологическая роль.
2.	Роль пентозофосфатного пути окисления глюкозы в эритроцитах. Наследственное нарушение глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы эритроцитов.
3.	Метаболизм фруктозы и галактозы в организме человека.
4.	Гликозаминогликаны. Структура, роль.
5.	Общие представления о метаболизме гликозаминогликанов.
6.	Эффекты и механизмы влияния глюкагона, адреналина, глюкокор-тикоидов, соматотропина и инсулина на уровень глюкозы в крови.
7.	Нормальный уровень глюкозы в крови и его нарушение (гипер- и гипогликемия). Глюкозурия.
8.	Клинико-биохимическая характеристика сахарного диабета (инсулинзависимого и инсулиннезависимого типов).
9.	Наследственные нарушения обмена моносахаридов (фруктоземия, галактоземия).
10.	Гликозидозы. Генетические нарушения метаболизма гликозамино-гликанов.
11.	Изменения обмена углеводов при гипоксии.
12.	Гипогликемия новорожденных.
13.	Нарушение углеводного обмена, связанные с недостаточностью дисахаридаз (лактазы, мальтазы, сахаразы).
14.	Наследственные нарушения обмена гликогена (гликогенозы и агликогенозы).

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. У больного выявлен гиповитаминоз В₁. Активность какого фермента пентозофосфатного цикла при этом снижена?

А. Транскетолазы В. Кетоизомеразы С. Трансальдолазы

D. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы Е. Глюконолактонгидролазы

2. Укажите локализацию в клетках тканей реакций и ферментов пентозофосфатного пути обмена глюкозы.

А. Ядро В. Митохондрии С. Цитоплазматическая мембрана

D. Цитозоль Е. Рибосомы

3. Расхождение путей окисления глюкозы в гликолизе и пентозо-фосфатном цикле начинается на определенной стадии. Выберите ее.

А. Расщепление фруктозо-1,6-дифосфата В. Образование пирувата

С. Преобразование глюкозо-6-фосфата D. Образование лактата

Е. Образование фосфоенолпирувата

4. Пентозофосфатный путь окисления углеводов является источником:

А. Жирных кислот и АТФ В. Нуклеиновых кислот и ФАДН₂

С.Незаменимых аминокислот и АТФ D.Заменимых аминокислот и ФАДН₂

Е. Рибозо-5-фосфата и НАДФН₂.

5. У ребенка, трех лет, с повышенной температурой после приема аспири-на наблюдается усиленный гемолиз эритроцитов. Наследственная недо-статочность какого фермента вызывает гемолитическую анемию?

А. Глицеролфосфатдегидрогеназы В. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы

С. Глюкозо-6-фосфатазы D. Гликогенфосфорилазы

Е. -Глутамилтрансферазы

6. В двухлетнего мальчика наблюдается увеличение печени, селезенки и катаракта. В крови повышена концентрация сахара, тест толерантности к глюкозе в норме. Наследственное нарушение обмена какого вещества является причиной этого состояния?

А. Глюкозы В. Фруктозы С. Галактозы D. Мальтозы Е. Сахарозы

7. Укажите фермент, наследственное отсутствие которого является причиной фруктоземии: А. Фруктокиназы В. Фосфофруктокиназы

С. Гексокиназы D. Глюкокиназы Е. Пируваткиназы

8. Концентрацию какого вещества следует определять в плазме крови больного гликогенозом I типа: А. Глюкозы В. Фруктозы С. Галактозы D. Аланина Е. Мочевой кислоты

9. Назовите процесс обмена веществ, скорость которого снижена при инсулинзависимом сахарном диабете:

А. Поглощение глюкозы тканями В. Гликогенолиз

С. Глюконеогенез D. Протеолиз Е. Липолиз

10. Укажите гормон, который снижает концентрацию глюкозы в крови, если ее содержание превышает 6,8 ммоль/л:

А. Тироксин В. Тестостерон С. Глюкагон D. Адреналин Е. Инсулин

11. В крови пациента содержание глюкозы натощак - 5,55 ммоль/л, через 1 час после сахарной нагрузки - 8,55 ммоль/л, а через 2 часа - 4,95 ммоль/л. Такие показатели характерны для:

А. Здорового человека В. Больного тиреотоксикозом

С. Больного со скрытой формой сахарного диабета

D. Больного инсулинзависимым сахарным диабетом

Е. Больного инсулиннезависимым сахарным диабетом

12. У пожилой женщины развилась катаракта на фоне сахарного диабета. Назовите процесс, стимуляция которого является причиной помутнения хрусталика: А. Гликозилирование белков В. Протеолиз белков

С. Липогенез D. Липолиз Е. Глюконеогенез

13. Пациент жалуется на повышенную усталость, постоянную жажду. Предыдущий диагноз врача - сахарный диабет. Выберите значение концентрации глюкозы плазмы крови, которая подтверждает этот диагноз: А. 8,5 ммоль/л В. 2,0 ммоль/л С. 4,5 ммоль/л

D. 5,0 ммоль/л Е. 3,3 ммоль/л

14. У ребенка первого года жизни выявлено увеличение печени, почек, задержка роста, судороги (как следствие гипогликемии). Дальнейшее обследование показало отсутствие фермента глюкозо-6-фосфатазы. Выберите тип гликогеноза, связанный с наследственным дефектом синтеза данного фермента: А. Болезнь Гирке В. Болезнь Помпе

С. Болезнь Андерсена D. Болезнь Мак-Ардля Е. Болезнь Томсона

15. Величина почечного порога для глюкозы:

А. 5-7 ммоль/л В. 8-10 ммоль/л С. 10-15 ммоль/л

D. 2-3 ммоль/л Е. 15-20 ммоль/л

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Количественное определение глюкозы в крови глюкозооксидазным методом

Задание. Определить содержание глюкозы в крови глюкозоокси-дазным методом.

Принцип. Глюкозооксидазный метод является специфическим и широко применяется в клинико-диагностических лабораториях, так как позволяет определить истинное содержание глюкозы в крови в присут-ствии разных углеводов и других редуцирующих веществ неуглеводной природы. Особенно целесообразным является применение глюкозоок-сидазного метода при диагностике диабета и других заболеваний, связан-ных с нарушением углеводного обмена. Метод базируется на специфич-ности действия фермента глюкозооксидазы, который окисляет глюкозу до глюконовой кислоты. Глюкозооксидаза – это флавопротеин, простетичес-кой группой которого является ФАД. Перенос двух атомов гидрогена на ФАД приводит к его восстановлению, а затем ФАДН₂ передает их на молекулярный кислород с образованием гидроген пероксида. Образован-ный гидроген пероксид в присутствии фермента пероксидазы окисляет о-толидин. Восстановленный о-толидин бесцветный, а окисленный – лазурно-синего цвета. Интенсивность образованной окраски прямо пропорциональна концентрации глюкозы и определяется на ФЕК.

Ход работы. Кровь в количестве 0,1 мл смешать в центрифужной пробирке с 1,1 мл изотонического раствора натрия хлорида. Прибавить 0,4 мл 5% раствора цинка сульфата и 0,4 мл раствора 0,3 моль/л натрия гидроксида. Перемешать и через 10 минут центрифугировать при скорости 2500 об/мин. на протяжении 10 минут. К 1 мл надосадочной жидкости прибавить 3 мл энзимо-хромогенного реактива (энзимо-хромогенный реактив: в мерную колбу на 100 мл поместить 80-90 мл ацетатного буфера [0,25 моль/л, рН=4,8], в котором растворить 2 мг глюкозооксидазы, а затем 1 мг пероксидазы; прибавить 1 мл 1% раствора о-толидина в абсолютном спирте и довести объем раствора ацетатным буфером до метки), перемешать и точно через 20 минут измерить оптическую плотность раствора в 10 мм кювете при длине волны 625 нм против контрольной пробы, в которую вместо надосадочной жидкости прибавить воду. Время с момента добавления энзимо-хромогенного реактива до измерения оптической плотности должно быть одинаковым для всех проб. Параллельно провести определение оптической плотности раствора стандартного образца глюкозы с концентрацией 27,8 ммоль/л, разбавленного в 5 раз. Содержание глюкозы в пробе рассчитать по формуле:

содержание глюкозы = D_оп.∙ С/D_ст, где D_оп. – оптическая плотность опытной пробы; D_ст. – оптическая плотность раствора стандартного образ-ца глюкозы; С – концентрация глюкозы в растворе стандартного образца.

Клинико-диагностическое значение работы. При диагностике некоторых заболеваний (сахарный диабет, патологические состояния, связанные с недостаточностью функционирования печени, почек, эндокринопатии, новообразования мозга, поджелудочной железы и надпочечников, гиповитаминоз В₁, а также ряд наследственных энзимопатий) важно иметь объективные представления о состоянии углеводного обмена, кардинальным показателем которого является содержание глюкозы в крови. Нормальные показатели концентрации глюкозы: в капиллярной крови – 3,38-5,55 ммоль/л, в сыворотке, плазме крови – 4,22-6,11 ммоль/л. Увеличение концентрации глюкозы в крови выше 6,1-6,6 ммоль/л – гипергликемия – наблюдается: 1) после чрезмерного приема с пищей углеводов – алиментарная гипергликемия; 2) при стрессе (в случаях сильного эмоционального и психического возбуждения); 3) при сахарном диабете, остром панкреатите; 4) при гиперфункции щитовидной железы, коры и мозгового вещества надпочечников, гипофиза; 5) в случаях токсичного, травматического, механического повреждения ЦНС: травма, опухоль мозга, эпилепсия, менингит; отравления угарным газом, цианидами, эфиром и т.п..

Снижение уровня глюкозы до 2,5-2,8 ммоль/л – гипогликемия – наблюдается при: 1) голодании, несбалансированной диете – алиментарная гипогликемия; 2) нарушении переваривания и всасывания углеводов вследствие заболеваний тонкого кишечника; 3) передозировке инсулина при лечении сахарного диабета; 4) заболевании почек, когда затронута реабсорбция в канальцах; 5) сердечной недостаточности (иногда); 6) при гипофункции щитовидной железы, коры и мозгового вещества надпочечников, гипофиза; 7) отравлении фосфором, бензолом, хлороформом; 8) большой потере крови; 9) гиперфункции островков Лангерганса поджелудочной железы.