4. Задача. О каком заболевании может идти речь, если у больного ребенка содержание глюкозы в крови натощак – 2,0 ммоль/л?

Проба с адреналином повышения уровня глюкозы в крови не дает, печень и селезенка увеличены в размерах. Охарактеризуйте механизм действия адреналина в норме.

Гликогеноз 1 типа. Болезнь Гирке. При гликогенозе I типа ( болезнь Гирке) клетки печени и извитых почечных канальцев заполнены гликогеном, однако эти запасы оказываются недоступными: об этом свидетельствует гипогликемия, а также отсутствие повышения уровня глюкозы в крови в ответ на адреналин и глюкагон.

Заболевание обусловлено дефектами ферментной системы печени, превращающей глюкозо-6-фосфат в глюкозу. Нарушается как гликогенолиз, так и глюконеогенез, что приводит к гипогликемии голодания с лактацидозом, гиперурикемии и гипертриглицеридемии. В печени накапливается избыток гликогена.

В норме адреналин связываясь с бета-адренорецепторами активируют цАМФ, следовательно активируются протеинкиназы, а значит увеличивается гликогенолиз, липолиз, следовательно, увеличивается концентрация в крови глюкозы. А т.к. болезнь Гирке подразумевает отсутствие фермента глюкозо-6-ф, липолиз и гликогенолиз будут идти не до конца, а значит не будет образовываться глюкоза и содержание ее в крови будет низким.

9билет

Углеводы: классификация, переваривание в пищеварительном тракте, механизм всасывания, судьба всосавшихся моносахаридов.

По своему строению углеводы являются многоатомными спиртами с альдегидной или кетоновой группой (полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны). Наиболее известные углеводы (крахмал, глюкоза, гликоген) обладают эмпирической формулой (CH₂O)₆. Другие представителя класса не соответствуют данному соотношению, и даже могут включать атомы азота, серы, фосфора.

Классификация углеводов

Согласно современной классификации углеводы подразделяются на три основные группы:моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды подразделяются на альдозы и кетозы в зависимости от наличия альдегидной или кетогруппы. Альдозы и кетозы, в свою очередь, разделяются в соответствии с числом атомов углерода в молекуле: триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.

Олигосахариды делятся по числу моносахаридов в молекуле: дисахариды, трисахариды и т.д.

Полисахариды подразделяют на гомополисахариды, т.е. состоящие из одинаковых моносахаров, и гетерополисахариды, состоящие из различных моносахаров.

Потребность в углеводах взрослого организма составляет 350-400 г в сутки, при этом целлюлозы и других пищевых волокон должно быть не менее 30-40 г. С пищей в основном поступают крахмал, гликоген, целлюлоза, сахароза, лактоза, мальтоза, глюкоза и фруктоза, рибоза.

Переваривание углеводов.

РОТОВАЯ ПОЛОСТЬ. Слюна (pH=6,8) сдержит гликолитический фермент альфа-амилазу, которая расщепляет крахмал и гликоген до дисахаридов и мальтозы. Альф-амилаза не гидролизует связи в дисахаридах.

ЖЕЛУДОК. Нет ферментов, расщепляющих У. Из-за низкой рН амилаза инактивируется, хотя некоторое время расщепление углеводов продолжается внутри пищевого комка.

Тонкий КИШЕЧНИК. В верхних отделах кишечника с секретовм подж. железы поступает панкреатическая альфа-амилаза. Гидролиз крахмала и декстрина идёт до мальтоза, изомальтозы и олигосахаридов (3-8 молекулы глюкозы в цепи).

В тонком кишечнике ферменты действуют на поверхности ворсинок, покрытых эптелиальными клетками. Здесь идёт дальнейшее переваривание промежуточных продуктов, а также гидролиз дисахаридов пищи (сахарозы и лактозы) под действием ферментативных комплексов:

1) сахаразо-изомальтазный – имеет 2 каталитические субъединицы: сахарази и изомальтаза.

Сахараза – гидролизует сахарозу до глюкозы и фруктозы. Изомальтаза гидролизует изомаьтозу до глюкозы.

2) Гликоамилазный комплекс :

Гидролизует альфа-1,4 связь в олигосахаридах и мальтозе с образованием глюкозы.

3) бета-гликозидазный комплекс (лактаза)

Расщепляет бета-1,4 гликозидную связь в лактозе с образованием галактозы и глюкозы.

Транспорт моносахаридов в клетки слизистой оболочки кишечника может осуществляться разными способами: путём облегчённой диффузии и активного транспорта.

1) Активный транспорт. Глюкоза и Na⁺ проходят через мембраны, связываясь с разными участками белка-переносчика. При этом Na⁺ поступает в клетку по градиенту концентрации, и одновременно глюкоза транспортируется против градиента концентрации. Градиент концентрации Na⁺, являющийся движущей силой активного симпорта, создаётся работой Nа⁺,К⁺-АТФ-азы. Перенос в клетки слизистой оболочки кишечника по механизму вторично-активного транспорта характерен также для галактозы. Благодаря активному транспорту эпителиальные клетки кишечника могут поглощать глюкозу при её очень низкой концентрации в просвете кишечника.

2) Облегчённая диффузия. Если же концентрация глюкозы в просвете кишечника велика, то она может транспортироваться в клетку путём облегчённой диффузии. Таким же способом может всасываться и фруктоза.

После всасывания моносахариды (главным образом, глюкоза) покидают клетки слизистой оболочки кишечника через мембрану, обращённую к кровеносному капилляру, с помощью облегчённой диффузии. Часть глюкозы (более половины) через капилляры кишечных ворсинок попадает в кровеносную систему и по воротной вене доставляется в печень. Остальное количество глюкозы поступает в клетки других тканей.

Основные пути катаболизма глюкозы: аэробный и анаэробный распады с высвобождением энергии. Поскольку в кишечнике всасываются все поступающие с пищей моносахариды (фруктоза, галактоза, манноза и т.п.), то перед организмом встает задача превратить полученные гексозы в глюкозу для ее дальнейшего использования в реакциях метаболизма – происходит взаимопревращение сахаров.

2. Окислительное фосфорилирование. Коэффициент Р/О.

Молекулы НАДН и ФАДН₂, образуемые в реакциях окисления углеводов, жирных кислот, спиртов и аминокислот, далее поступают в митохондрии, где ферментами дыхательной цепи осуществляется процесс окислительного фосфорилирования.

Окислительное фосфорилирование – синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты за счёт энергии, освобождающейся при окислении веществ, синтез которых сопряжён с переносом электронов по ДЦ.

Перенос электронов, происходящий на внутренней митохондриальной мембране, вызывает выкачивание ионов Н⁺ из матрикса митохондрий в межмембранное пространство. Это создает градиент концентрации ионов Н⁺ между цитозолем и замкнутым внутримитохондриальным пространством. Ионы водорода в норме способны возвращаться в матрикс митохондрий только одним способом – через специальный фермент, образующий АТФ – АТФ-синтазу.

ЦПЭ состоит из комплексов, каждый из которых осуществляет определённую стадию ОФ.

ДЦ включает в сея следующие комплексы:

I-НАДН-дг

II-Сукцинат-дг

III-убихинон-цитохром-с-редуктаза

IV-цитохромоксидаза

Электроны поступают в ДЦ двумя разными путями:

1 - если субстратами служат а-гидрокси-кислоты малат, изоцитрат, 3-гидроксибутират, водород переносится на NAD⁺. Образовавшийся NADH в дыхательной цепи, в свою очередь, окисляется NADH-дегидрогеназой (комплекс I).

2 - если субстратом служат такие соединения, как сукцинат или глицерол-3-фосфат, акцептором водорода служат FAD-зависимые дегидрогеназы (комплекс II).

Комплекс I переносит электроны через ФМН и железо-серные центры на убихинон.

Комплекс II также восстанавливает убихинон.

Восстановленный убихинонQH2 переносит электроны в комплекс III - QН₂-дегидрогеназу (коэнзим Q-цитохром с-реуктаза), которая состоит из 2 типов цитохромов (b₁ и b₂) и цитохрома с₁. Внутри комплекса III электроны передаются от цитохромов b на FeS-центры, на цитохром с₁.

Затем комплекс III переносит электроны на цитохром с.

Цитохром С переносит электроны на комплекс IV – цитохромоксидазу, которая состоит из 2 цитохромов типа аа₃. Комплекс цитохромов а-а₃ непосредственно реагирует с молекулярным кислородом.

При восстановлении О2 образуется сильный основной анион О2-.

Реакции, сопровождающиеся образованием протонов, протекают на внутренней МХ мембране. Протоны переносятся с внутренней стороны мембраны на внешнюю. Таким образом, протоны водорода накапливаются в межмембранном пространстве, так как внутренняя мембрана для них непроницаема. Создаётся разность потенциалов: отрицательный заряд на внутренней стороне, положительный – на внешней. Повышение концентрации протонов в межмембранном пространстве активирует АТФ-синтазу. Электрохимический потенциал ΔμH⁺ заставляет протоны двигаться по каналу АТФ-синтазы в матрикс. Там они соединяются с анионом О2- и образуют воду. Параллельно под действием ΔμH⁺ происходят конформационные изменения в парах α, β-субъединиц белка F₁, в результате чего из АДФ и неорганического фосфата образуется АТФ. Электрохимический потенциал, генерируемый в каждом из 3 пунктов сопряжения в ЦПЭ, используют для синтеза одной молекулы АТФ.

При окислении НАДН2 электроны проходят через три точки сопряжения: комплекс I, комплекс III и комплекс IV. Поэтому окисление молекулы NADH в ЦПЭ сопровождается накоплением большего электрохимического потенциала, и, как следствие, образованием 3 молекул АТФ. Электроны от FAD-зависимых дегидрогеназ поступают в ЦПЭ на KoQ, минуя первый пункт сопряжения. Электрохимический потенциал при этом меньше, и поэтому образуются только 2 молекулы АТФ.

Отношение количества фосфорной кислоты (Р), использованной на фосфорилирование АДФ, к атому кислорода (О), поглощённого в процессе дыхания, называют коэффициентом окислительного фосфорилирования и обозначают Р/О. Следовательно, для NADH Р/О = 3, для сукцината Р/О - 2. Эти величины отражают теоретический максимум синтеза АТФ, фактически эта величина меньше.

Таким образом, восстановленные формы НАД и ФАД окисляются ферментами дыхательной цепи, благодаря этому происходит присоединение фосфата к АДФ, т.е. фосфорилирование. Поэтому весь процесс целиком получил название окислительное фосфорилирование.

3. Механизм возникновения гипергликемии при сахарном диабете.

Содержание сахара в крови в норме до 5,5 ммоль/л. Гипергликемическим является состояние, при котором концентрация глюкозы в крови более 6 ммоль/л.

Сахарный диабет – заболевание, которое наблюдается при относительном или абсолютном дефиците инсулина. Существует два типа с. Диабета. Первый тип характеризуется гибелью инсулинсинтезирующих клеток (т.е. глюкоза не поступает в клетки из-за отсутствия инсулина), второй – нарушение рецепторных функций клеток тканей (т.е. глюкоза не поступает в клетки из-за отсутствия в них белков-транспортёров).

Из-за того, что глюкоза не потребляется тканями, её содержание в крови увеличивается. Возникает гипергликемия.

Кроме того, при снижении инсулинглюкагонового индекса активируется глюконеогенез из аминокислот, глицерола и лактата, что ведёт к ещё большему повышению содержания глюкозы в крови.

4. Задача. У больного резко повышено кровяное давление, основной обмен, содержание глюкозы, уровень свободных жирных кислот в крови, количество адреналина и норадреналина в плазме крови повышено в 500 раз, имеется глюкозурия. О патологии какого органа можно думать? Напишите химические формулы соединений, вызывающих подобные сдвиги.

Основная патология мозгового вещества надпочечников - феохромоцитома, опухоль, образованная хромаффинными клетками и продуцирующая катехоламины.