Тема 7. Обмен углеводов

1. Больным сахарным диабетом назначают ингибиторы α-гликозидаз (акарбоза, миглитон). Объясните , как повлияет лечение этими препаратами на уровень глюкозы в крови пациентов. Для этого:

а) перечислите ферменты, которые ингибируются этими лекарствами;

б) напишите схемы реакций, катализируемых этими ферментами.

2. У спортсмена перед ответственными соревнованиями концентрация глюкозы в крови составила 7 моль/л. Оцените результат анализа и объясните причину изменения уровня глюкозы в крови по сравнению с нормой. Для этого:

а) укажите концентрацию глюкозы в крови в норме;

б) опишите изменения гормонального статуса у спортсмена в этой ситуации и механизм действия гормона стресса в тканях-мишенях;

в) напишите схему процесса, ускорение которого привело к изменению уровня глюкозы в крови спортсмена.

3. Студенту, попавшему в автомобильную пробку, пришлось совершить 20-минутную пробежку, чтобы не опоздать на лекцию. Опишите механизм, обеспечивающий мышцы глюкозой при физической нагрузке. Для этого:

а) представьте схему метаболического пути обмена гликогена, который ускоряетя в мышцах у студента;

б) опишите пути регуляции этого процесса в мышцах.

4. Для предотвращения развития кариеса стоматологи советуют в продуктах питания сахарозу заменять неуглеводными подсластителями (аспартам, сахарин, ксилит). Обоснуйте справедливость такой рекомендации. Для этого:

а) напишите схему реакции гидролиза сахарозы ферментом бактерий полости рта;

б) представьте схему метаболического пути, в который включаются продукты реакции гидролиза сахарозы;

в) объясните роль конечного продукта этого процесса в образовании кариеса.

5. Некоторые ткани, например, сердечная мышца, могут использовать лактат как энергетический субстрат. Сколько АТФ образуется при окислении одной молекулы лактата до СО₂ и Н₂О? Для ответа на вопрос напишите схему реакций полного окисления лактата, указав ферменты и коферменты, участвующие в реакции.

6. В норме в крови отношение концентрации лактата к пирувату составляет 25/1. Однако при гипоксии, вызванной, например, нарушением кровообращения, этот показатель повышается и наблюдается лактоацидоз. Объясните причины повышения концентрации лактата в крови больных, страдающих нарушениями кровообращения. Для этого:

а) представьте схемы процессов, в ходе которых глюкоза превращается в лактат и пируват, назовите ферменты и коферменты;

б) укажите механизмы регенерации НАД⁺ в этих процессах;

в) напишите реакцию, объясняющую причину возникновения лактоацидоза.

7. Пульпа зуба, заполняющая область коронки и корневой канал зуба, содержит кровеносные сосуды и нервы. В процессе минерализации поступление кислорода в пульпу увеличивается и ускоряются процессы, обеспечивающие синтез АТФ, цитрата, и СО2, играющих важную роль в метаболизме тканей зуба. Причем АТФ является не только источником энергии, но донором Н₃РО₄ для формирования гидроксиапатитов – минерального компонента кости. Объясните роль катаболизма глюкозы в трофической функции пульпы. Для этого:

а) назовите метаболический путь превращения глюкозы, активирующийся при минерализации;

б)напишите схемы реакций катаболизма глюкозы, обеспечивающие синтез АТФ, цитрата и СО₂ в пульпе.

8. У больных, страдающих гиповитаминозом В₁ или наследственной недостаточностью ферментов пируватдегидрогеназного комплекса, наблюдается метаболический ацидоз, вызванный повышением концентрации в крови органических кислот: пирувата и лактата. Объясните причину образования этих метаболитов у таких пациентов. Для этого напишите реакции:

а) с участием ферментов, содержащих кофермент – производное витамина В₁;

б) восстановления пировиноградной кислоты;

в) объясняющие причины возникновения ацидоза.

9. У пациентов, страдающих хроническим алкоголизмом, наряду с другими нарушениями наблюдаются гипоглюкоземия и лактоацидоз. Объясните причины снижения уровня глюкозы и повышения концентрации лактата в крови при алкоголизме. Для этого:

а) напишите реакции окисления этанола в печени при алкоголизме;

б) укажите причину повышения скорости лактата в печени при алкоголизме;

в) представьте схему процесса, изменение скорости которого вызывает гипоглюкоземию

10. Недостаточность фруктозо-1,6-бисфосфатазы наследуется по аутосомно-рецессивному типу. У больных с таким генетическим дефектом наряду с другими нарушениями наблюдаются гипоглюкоземия натощак и лактоацидоз. Объясните роль фруктозо-1,6-бисфосфатазы в метаболическом пути, обеспечивающем сохранение нормального уровня глюкозы в крови при голодании. Для этого:

а) укажите метаболический путь, в котором участвует этот фермент;

б) напишите схему реакции, которую катализирует фруктозо-1,6- бисфосфатаза, и объясните, как регулируется активность этого фермента.

11. Недостаток других источников пищи вынуждает жителей тропической Африки употреблять в пищу плоды дерева akee. Незрелые плоды вызывают тяжелое отравление, так как содержат гипоглицин А. Это вещество ингибирует β-окисление жирных кислот в печени, а при голодании основным источником АТФ в печени являются жирные кислоты. Почему отравление гипоглицином А сопровождается гипоглюкоземией? Для ответа на вопрос:

а) назовите метаболический путь обмена глюкозы, поддерживающий уровень глюкозы в крови при голодании на нижней границе нормы;

б) напишите схемы этого процесса, требующего затраты энергии;

в) рассчитайте количество АТФ, необходимое для синтеза глюкозы из лактата, аланина, глицерола, аспартата.

12. При генетическом дефекте глюкозо-6-фосфатазы в гепатоцитах повышается содержание рибозо-5-фосфата, вследствие чего ускоряется синтез нуклеотидов. Это приводит к увеличению образования конечного продукта катаболизма пуриновых нуклеотидов – мочевой кислоты и возникновению подагры. В чем заключается причина увеличения образования рибозо-5-фосфата при недостаточности этого фермента? Для этого:

а) напишите схему реакции, которую катализирует глюкозо-6-фосфатаза;

б) представьте схему реакций окислительного этапа метаболического пути, обеспечивающего синтез рибозо-5-фосфата;

в) укажите значение этого процесса в организме.

13. Хрусталик и роговица глаза преломляют свет, поэтому их клетки почти не содержат митохондрий. Каким способом в клетках этих тканей происходит синтез АТФ? Для ответа:

а) укажите известные Вам механизмы фосфорилирования АДФ;

б) напишите схему процесса, обеспечивающего синтез АТФ без участия митохондриальной цепи переноса электронов и оцените его энергетический эффект.

14. У грудного ребенка часто появляются судороги. При обследовании отмечается увеличение печени. В крови повышено содержание лактата и пирувата, гипогликемия. При введении адреналина содержание сахара в крови не возрастает, увеличивается содержание молочной кислоты. О каком нарушении углеводного обмена можно сделать заключение? Для этого:

а) назовите процессы, в результате которых уровень глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне;

б) нарушение какого из этих процессов может привести к гипогликемии;

в) почему введение адреналина не приводит к повышению уровня сахара в крови, какие ферменты активирует адреналин;

г) какой процесс углеводного обмена нарушен, как улучшить состояние ребенка?