- •Почему устойчивость организма ко многим токсическим веществам повышена при введении глюкозы?
- •Какие изменения в углеводном обмене можно выявить при голодании и сахарном диабете?
- •Показано, что в диете больных сахарным диабетом должен содержаться хром, цинк, магний и витамины b1, b2, pp, липоевая кислота. Какова роль этих коферментов?
- •Больным сахарным диабетом назначают ингибиторы α-гликозидаз (акарбоза, миглитион). Объясните, как повлияет лечение этими препаратами на уровень глюкозы в крови пациентов?
ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К КОЛЛОКВИУМУ № 2 ПО ТЕМЕ
«ОБМЕН УГЛЕВОДОВ»
для студентов стоматологического факультета
Переваривание, всасывание, транспорт глюкозы в ткани.
ПФП, гликолиз, полное окисление глюкозы
-
У ребенка, находящегося на естественном вскармливании, частый жидкий стул, вздутие живота, рвота и снижение веса. Температура тела не повышалась. При проведении нагрузки лактозой сахар крови повысился на 15 мг% (норма 50 мг% и выше). При нагрузке одновременно глюкозой и галактозой повышение составило 55 мг%. Укажите возможные причины изменений.
У ребенка лактазная недостаточность т.к. при нагрузке глюкозой и галактозой сахар крови повысился на 55мг% (норма 50 и более мг%), а при нагрузке лактозой сахар повысился на 15мг%.
-
У ребенка в возрасте 2-х недель прием молока приводит к вздутию живота, диарее. Нагрузочный тест с применением глюкозы и галактозы сопровождается повышением глюкозы в крови на 15 мг%. О каком нарушении можно думать?
У ребенка нарушено всасывание моносахаров в энтороциты т.к. нагрузочный тест с применением глюкозы и галактозы сопровождается повышением сахара крови на 15мг%
-
У больного диастазная активность мочи 520 мг крахмала в час, в каловых массах зерна крахмала, сахар крови 9 ммоль/л. С патологией какого органа связаны данные нарушения? Назначьте необходимые биохимические анализы.
У больного, по видимому, нарушена функция поджелудочной железы т.к. не работает панкреатическая амилаза (зерна крахмала в кале), наблюдается гипергликемия(возможно нарушение функционирования инсулина). Следует назначить биохимический анализ крови на панкреатические ферменты(панкреатическая амилаза, липаза)
-
Почему внутривенное введение препаратов глюкозы и калия приводит к более быстрому проникновению глюкозы в миокардиоциты, чем введение чистой глюкозы?
Один из способов транспорта глюкозы в клетку является симпорт с ионами натрия. Натрий двигается по градиенту концетрации. Градиент концентрации создает Na K-АТФаза(из клетки выводится 3 иона натрия, в клетку заходит 2 иона калия)
-
При генетическом дефекте глюкозо-6-фосфатазы в гепатоцитах повышается содержание рибозо-5-фосфата, вследствие чего ускоряется синтез нуклеотидов. Это приводит к увеличению образования мочевой кислоты – конечного продукта катаболизма пуриновых нуклеотидов – и возникновению подагры. В чем заключается причина увеличения образования рибозо-5-фосфата при недостаточности этого фермента?
Болезнь Гирке(дефект глюкозо-6-фосфотазы нарушение образования свободной глюкозы из глюкозо-6-фосфата). Глюкозо-6-фосфат накапливается активируется пентозофосфатного путь окисления глюкозо-6-фосфатаобразуется рибозо-5-фосфат
-
Перед началом деления клеток увеличивается активность ферментов пентозофосфатного цикла. Какие условия, обеспечивающие размножение клеток, создаются при этом?
Перед деление клетка нуждается в рибозо-5-фосфате активируется пентозофосфатный путь окисления глюкозы.
-
В жировой ткани высокой активностью обладают дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата и 6-фосфоглюконата. Как это объяснить? Для чего используются продукты этих реакций?
В процессе пентозофосфатного пути образуется NADF, который используется для синтеза стероидных гормонов, а также для работы глутатионпероксидазы(нейтрализация активных форм кислорода предотвращение перекисного окисления липидов)
-
Блокада трансальдолаз и транскетолаз пентозного цикла приводит к развитию анемии с малым числом эритроцитов и лейкоцитов в крови. Почему?
Анемия развивается вследствие перекисного окисления эритроцитов(+ преципитация гемоглобина) и лейкоцитов. Т.к. нарушен пентозофосфатный цикл(он является главным источником NADF, который нужен для работы глутатионпероксидазы , глутатионредуктазы нейтрализация активных форм кислорода)
-
Почему у больных с врожденным низким уровнем дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата может развиться гемолитическая анемия?
При низком содержании дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата нарушается пентозофосфатный цикл недостаток NADF анемия(см 12 задачу)
-
Во время обследования у пациента выявлены анемия и наличие в эритроцитах телец Хайнца – результат агрегации протомеров гемоглобина вследствие окисления SH-групп цистеиновых остатков гемоглобина активными формами кислорода и образования дисульфидных связей. Какие нарушения в метаболизме эритроцитов могут быть причиной данной клинической ситуации?
Дефицит NADF приводит к накоплению метгемоглобина и увеличению образования активных форм кислорода, вызывающих окисление SH-групп в молекулах глутатиона. Молекулы метгемоглобина образуют дисульфидные связи между протомерами и агрегируют с образованием телец Хайнца.
-
Изменится ли активность гексокиназы, если в пробирку с гомогенатом, содержащим гексокиназу, добавить: а) инсулин; б) соли магния? Почему?
ГЕКСОКИНАЗА
для большинства киназ в качестве одного из субстратов выступает не молекула АТФ, а комплекс Mg2+-ATФ. В этом случае ион Mg2+ не взаимодействует непосредственно с ферментом, а участвует в стабилизации молекулы АТФ и нейтрализации отрицательного заряда субстрата, что облегчает его присоединение к активному центру фермента
Инсулин:
- активирует гексокиназу и глюкокиназу, запуская таким образом процесс фосфорилирования глюкозы - ключевую биохимическую реакцию, стоящую в начале пути как анаэробного, так и аэробного расщепления углеводов;
В обоих случаях измениться, повыситься.
-
После физической нагрузки возникает острая мышечная боль, которая проходит через сутки. С чем она связана?
При повышенной нагрузке происходит анаэробный гликолиз накопление лактата в мышцах боль в мышцах
-
Известно, что при гипоксии наблюдается лактацидоз. Объясните причины повышения концентрации лактата в крови больных, страдающих нарушением кровообращения.
При нарушениях кровообращения происходит анаэробный гликолизнакопление лактата
-
Хрусталик глаза является светопреломляющей средой глаза, и митохондрии в нем отсутствуют. В качестве источника энергии в хрусталике используется глюкоза. Какой путь катаболизма глюкозы обеспечивает энергией АТФ хрусталик глаза? Назовите способ синтеза АТФ в этом процессе.
Хрусталик глаза обеспечивается специфическим путем катаболизма глюкозы(гликолиз). АТФ синтезируется субстратным путем.
-
В опыте к гомогенату мышц добавили глюкозу. Сколько молей АТФ может синтезироваться за счет энергии окисления 1 моль глюкозы в специфическом пути катаболизма, если в опыте использовали гомогенат ткани с нативными митохондриями, но в присутствии барбитуратов?
Т.к. аэробного гликолиза происходить в данных условиях не может (барбитураты являются ингибиторами NADH-дегидрогеназы), то происходит анаэробный гликолиз. При окислении 1 молекулы глюкоза анаэробным путем синтезируется 2 АТФ 1 моль глюкозы=2 моль АТФ
-
Спринтер и стайер соревнуются на двух дистанциях – 100 м и 10 км. Спринтер завершает стометровку, стайер бежит десятый километр. Укажите различия в энергетическом обеспечении работы мышц у этих бегунов.
Существует 2 вида мышечных волокон: красные(медленноутомляемые) и белые (быстроутомляемые). В красных волокнах содержится много миоглобина и митохондрий, следовательно работает аэробная система энергообразования. В белых волокнах происходит анаэробный гликолиз ( энергия производится быстрей, но быстро исчерпывается)
-
Как изменится уровень лактата в крови при хроническом дефиците тиамина? Почему?
При дефиците тиамина (вит В1) нарушается работа пируватдегигрогеназного комплекса пируват не переходит в ацетил-КоА пируват восстанавливается до лактата лактат-ацидоз.
-
Почему при интенсивной умственной работе возникает острое чувство голода?
Мозг крайне чувствителен к гипогликемии. При этом содержит мало гликогена(запас быстро расходуется), поэтому при интенсивной умственной работе возникает чувство голода.
Гликогенез, гликогенолиз, глюконеогенез.
-
Рассчитайте, сколько молекул АТФ и УТФ надо потратить, чтобы включить в состав гранул гликогена 100 молекул глюкозы?
В процессе гликогеногенеза затрачивается 1 молекула УТФ и 2 АТФ (одна на фосфорилирование глюкозы, другая для фосфорилирования УДФ) Для включения в молекулу гликогена 100 молекул глюкозв, нужно затратить 100 УТФ и 200 АТФ.
-
Почему недостаточность лизосомальной гликозидазы в мышцах приводит к повышенной потребности в глюкозе во время мышечной работы. А недостаточность того же фермента в печени без лечения заканчивается смертью?
При недостатке лизсомальной гликозидазы нарушается гликогенолизмышца постоянно нуждается в поставке глюкозы т.к. она не образуется в мышце. При недостатке гликозидаз печени нарушается снабжение всего организма глюкозой, что может привести к смерти.
-
Студенту, попавшему в автомобильную пробку, пришлось совершить 2-х мин пробежку, чтобы не опоздать на лекцию. Опишите механизм, обеспечивающий мышцы глюкозой при физической нагрузке.
При кратковременных мышечных нагрузках в качестве источника энергии используется: креатинфосфат (первые 20-30 секунд)+ гликоген мышц(2-3 минуты). Кретинфосфат взаимодействует с АДФ креатин + АТФ, далее гликоген мышц мобилизилуется до глюкозо-6-фосфата, который подвергается гликолизу(при коротких нагрузках анаэробному) с образованием лактата. По истечении 2-3 минут интенсивной работы содержание лактата становиться избыточным мышца нуждается в отдыхе. Так же следует отметить, что происходит выброс адреналина.
-
Недостаток биотина приводит к прекращению синтеза глюкозы из аланина, но не из аспартата. Почему?
Биотин является коферментом карбоксилаз. В частности пируватсарбоксилаза, которая превращает пируват в оксалоацетат. Глюконеогенез из аланина происходит через образование пирувата(который, в свою очередь превращается в оксалоацетат). В глюконеогенезе из аспартата не участвуют карбоксилазы недостаток биотина не нарушает синтеза глюкозы из аспартата.
-
Как объяснить склонность больных циррозом печени к гипогликемии?
В основном возникает при голодании, когда из-за недостаточного числа нормальных гепатоцитов не поддерживается постоянный уровень глюкозы крови(нарушение как содержания гликогена, так и глюконеогенеза).
-
Какие процессы в клетках, содержащих митохондрии, активируются введением аспартата и аланина?
запускаются процессы трансаминирования. А дальше, процесс гюконеогенеза.
Часть реакций глюконеогенеза происходит в митохондриях. Аланин транспортируется в печень и образует пируват, включаясь в глюкозо-аланиновый цикл (глюконеогенез). Аспартат при попадании в клетку активирует малат-аспартатный челночный механизм, в результате которого при окислении 1 молекулы глюкозы получим 28 молекул АТФ. (см.лекцию)
-
Недостаточноть фруктозо-1,6-бисфосфатазы наследуется по аутосомно-рецессивному типу. У больных с таким дефектом наряду с другими нарушениями наблюдаются гипогликемия натощак и лактацидоз. Объясните роль фермента в метаболическом пути, обеспечивающем сохранение нормального уровня глюкозы в крови при голодании.
Фруктозо-1,6-бифосфотаза отщепляет фосфатную группу от фруктозо-1,6-бифосфата(с оразованием глюкозо-6-фосфата) при недостатке нарушается процесс глюконеогенеза натощак развивается гипогликемия. При избытке фруктозо-1,6-бифосфата запускаются реакции гликолиза лактацидоз.
-
Недостаток пищи вынуждает жителей Африки употреблять в пищу плоды дерева akee. Незрелые плоды вызывают тяжелое отравление, т.к. 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 гипогликемией?
гипоглицин ингибирует окисление жирных кислот.Организму нужна глюкоза. А для синтеза глюкозы из пирувата нужны молекулы атф.
Особенности обмена углеводов в разных тканях.
-
У пациентов с заболеваниями легких, при которых развивается общая гипоксия тканей, в гликолитическом пути в эритроцитах может протекать дополнительная реакция, катализируемая 1,3-дифосфоглицератмутазой в обход стадии, катализируемой 1,3-дифосфоглицераткиназой. Объясните, почему при этом поступление кислорода в ткани возрастает, а энергетический эффект гликолиза снижается.
Фосфоглицератмутаза превркщает 1,3 дифосфоглицерат в 2,3 дифосфоргицерат.Он нужен, чтобы снижать сродство гемоглобина к кислороду.
-
Каким образом может получать АТФ миокард, временно лишенный поступления кислорода?
Миокард, временно лишенный поступления кислорода, может получать АТФ в результате окисления лактата, поступившего в сердечную ткань вместе с кровью. При этом также будет образовываться углекислота и вода. ???
-
Какова роль ЛДГ в сердце, если известно, что углеводы в сердце окисляются аэробно?
ЛДГ, присутствующая в сердце, необходима для того, чтобы можно было окислять лактат до пирувата в случае приноса его к сердечной ткани с током крови или же его возникновении в случае кислородного голодания (наличие лактата в сердечной ткани опасно, так как при поступлении кислорода к сердцу, лактат начинает использовать его для собственных реакций окисления,а кислород на самом деле больше необходим для окисления жирных кислот, являющихся главным источником АТФ для миокарда. Сам лактат тоже способен к продукции АТФ в ходе своего окисления, но в очень малых количествах) . При наличии кислорода полученный пируват может в ходе окислительного декарбоксилирования превращаться в ацетил-Ко-А и уже использоваться в ЦТК.
-
Почему устойчивость организма ко многим токсическим веществам повышена при введении глюкозы?
При введении глюкозы устойчивость организма ко многим токсическим веществам повышена, потому что данный моносахарид, попав в организм, подвергается гидролизу, в ходе которого образуются молекулы восстановленного НАДН, от наличия которого зависит возможность клеточного дыхания, а значит - и образованию большего количества АТФ, необходимого для работы клеток иммунной системы. Кроме того, восстановленная форма НадН может участвовать в процессах микросомального гидроксилирования, в ходе которого токсические вещества становятся растворимыми и выводятся из организма с мочей.
P.S. если глюкоза вступает например в пентозофосфатный цикл, тогда будут образовываться еще и молекулы НАДФН, которые также используются в вышеупомянутых процессах.
Сахар крови и его регуляция.
-
Человек заболел гриппом, выпил 1,5 г аскорбиновой кислоты и пошел на прием к врачу. Врач направил его на анализы крови и мочи. Каким будет у больного сахар крови по методу Хагедорна-Йенсена? Каков будет результат пробы Ниландера? Почему?
В данном случае при определении уровня сахара в крови по методу Хагедорна-Йенсена сахар будет в норме (4,4 - 4,6 мМоль). А при определении сахара в моче о методу Ниландера проба будет положительной. Это можно объяснить тем, что витамин С, как и глюкоза, обладает окислительно-восстановительными свойствами, а значит, при добавлении к моче соли висмута витамин будет окисляться (поскольку среда мочи - щелочная), и сам висмут будет выпадать в виде черного осадка.
-
Если в течение нескольких дней, предшествующих исследованию, у человека была углеводная диета, то натощак уровень сахара приближен к нижней границе нормы. Если у больного белковая диета, то уровень сахара натощак приближается к верхней границе нормы. Почему?
При соблюдении углеводной диеты уровень сахара , измеренный у человека натощак, приближен к нижней границе нормы, поскольку данная диета заключается в потреблении строго определенного количества углеводов (меньше, чем при обычном питании), а значит, организм все равно будет получать сахар извне, а вследствие его малого, но удовлетворяющего норму количества, не будет наблюдаться слишком активного запасания углеводов в виде жира. То есть малое количество потребляемых углеводов будет давать малое количество сахара в кровь (нормальное, но малое).
При белковой же диете из рациона полностью исключаются углеводы. Это значит, что организму придется брать сахар из собственных запасов :в случае глюкозы - гликогенолиз, но непродолжительное время, а после - глюконеогенез. Поскольку в процессе глюконеогенеза глюкоза образуется из различных неуглеводных соединений (пируват, лактат, аминокислоты, глицерин) , значит, у организма будет сразу несколько источников синтеза глюкозы. Кроме того, любое голодание - это стресс для организма, поэтому надпочечниками обязательно будет выделяться адреналин и кортизол, а поджелудочной железой - глюкагон; данные гормоны индуцируют и ускорят процесс.
-
Кофеин ингибирует активность фосфодиэстеразы, разрушающую цАМФ до АМФ. Как изменится сахар крови после приема кофеина? Почему?
. После приема кофеина сахар в крови повысится, так как в случае ингибирования фосфодиэстеразы, цАМФ будет продолжать свою работу - активировать протеинкиназу, которая, в свою очередь, активируя киназу фосфоилазу, приведет к активации гликогенфосфорисазы и ингибированию гликогенсинтазы. А раз гликогенолиз будет продолжаться, значит и уровень сахара в крови будет расти.
-
У спортсмена перед ответственными соревнованиями концентрация глюкозы в крови составила 7 ммоль/л. Оцените результат анализа и объясните причину изменения уровня глюкозы в крови по сравнению с нормой.
В данном случае у спортсмена наблюдается гипергликемия, но не патологическая, а эмоциональная. Это можно объяснить, что перед соревнованием человек испытал стресс, на это моментально отреагировала симпатическая нервная система, а вследствие - надпочечники. В результате в кровь поступило изрядное количество адреналина, что привело к активации аденилатциклазного механизма, а следовательно - к активации гликогенфосфорилазы и ингибированию гликогенсинтазы. Произошел гликогенолиз в печени, и глюкоза вышла в кровь. Кроме того, активация симпатической НС в целом поспособствовала более быстрому распаду гликогена и помешала переходу углеводов в жир.
-
Два студента пришли сдавать кровь «на сахар» в поликлинику. Когда результаты анализов были готовы, выяснилось, что у первого студента концентрация глюкозы составляет 90 мг/дл, а у второго – 130 мг/дл. При обсуждении полученных показателей выяснилось, что второй студент утром выпил сладкий чай. Сделайте заключение о результатах анализов и ответьте на вопрос: чем обусловлена рекомендация о проведении данного анализа строго натощак? Какова концентрация глюкозы в крови в норме и в абсорбтивный период (после приема пищи)? Есть ли разница в содержании глюкозы в крови, взятой из вены или из капилляров пальца больного?
У первого студента сахар крови в норме. У второго - физиологическая гипергликемия, связная с изучением крови, взятой в абсорбтивный период. Гипергликемия объясняется в данном случае тем, что сахар поступил в ЖКТ, усвоился, всосался в кровь но еще и не перешел в клетки организма и не подвергся фосфорилированию. Данный анализ рекомендовано делать строго натощак, так как в случае незнания о том, что больной употребил до этого сладкое, можно принять физиологическую норму за патологию и применить лечение, способное нанести здоровому человеку вред. Нормальный уровень сахара в крови может наблюдаться только в постабсорбтивный период.
Концентрация глюкозы в крови в норме - 3,3 - 5,5ммоль (60 - 100 мг/дл). В абсорбтивный период - до 8 ммоль (150 мг/дл).
Разница крови, взятой из вены и из пальца есть: венозная кровь имеет отношение к обмену веществ, так как сама "побывала" в органах, в том числе и в печени, и может дать ясные результаты об уровне сахара, например. А кровь, взятая из капилляров пальца, больше имеет отношение к газообмену между кровью и тканями, поэтому уровень определенных веществ в ней может быть ниже стандартного, а следовательно, не даст точных результатов при обследовании больного.
Нарушения углеводного обмена.
-
У 2-х больных наследственная ферментопатия – гликогеноз. У одного из них недостаток фосфорилазы гликогена, а у другого – фосфатазы глюкозо-6-фосфата. Как будут проявляться эти гликогенозы? Какая из форм более тяжелая?
У обоих больных будет наблюдаться гипогликемия. У первого больного это будет связано с невозможностью расщепления альфа-1,4 о гликозидной связи в цепочке гликогена. У второго больного глюкоза не сможет после гликогенолиза выходить в кровь, поскольку , имея форму глюкозо-6-фосфата, окажется "запертой" в клетке.
Форма гликогеноза первого больного тяжелее, поскольку гликоген, в отличие от глюкозо 6 фосфата, не может быть использован организмом в других целях (в окислении в ПФЦ, например, или в работе мышц), а его накопление приведет лишь к увеличению печени.
Но в обоих случаях будет наблюдаться гипогликемия, накопление гликогена в печени, почках и мышцах, а также лактоацидоз.
Болезнь гирке тяжелее, т.к. печень снабжает весь организм энергией.
-
Одна из форм галактоземии обусловлена недостаточностью галактокиназы, а другая – галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы. Какая из форм тяжелее? В чем метаболические различия этих форм заболевания? Почему вторая форма сопровождается тяжелым поражением печени?
Галактокиназа способствует фосфорилированию галактозы в галактозо-1-фосфат с использованием АТФ. Следовательно, при недостатке данного фермента свободная галактоза будет накапливаться в ткани.
А галактозо-1-фосфатуридилтрансфераза способствует "обмену" монозами между галактозо-1-фосфатом и УДФ глюкозой, что приводит к образованию глюкозо-1-фосфата, используемого уже в синтезе гликогена.
Галактоземия , обусловленная недостаточностью фермента второго типа, тяжелее, так как она приводит к тяжелым поражениям печени вследствие накопления в ней галактозо-1-фосфата.
-
Известно, что инсулин активирует митохондриальную пируватдегидрогеназу. Как изменится потребность в кислороде при сахарном диабете? Какие вещества будут накапливаться при данной патологии? Как изменится pH крови?
. При сахарном диабете потребность организма в кислороде увеличится, поскольку вследствие накопления глюкозы в крови она не сможет должным образом преобразовываться до пирувата в тканях, а следовательно - не будет служить источником протонов водорода, "посылаемых" кислороду для образования энергии (раз нет протонов, то и кислород поступать в ткани не будет).
При данной патологии в крови будут накапливаться кетоновые тела, поскольку при недостатке инсулина будет активироваться распад жиров, которые будут окисляться в печени до ацетил-Ко-А, а он, в свою очередь даст начало β-гидроксимасляной и ацетоуксусной кислотам. Последняя же будет частично декарбоксилироваться до ацетона. вследствие этого у больного будет наблюдаться кетоацидоз, а значит рН крови будет ниже нормы (ниже 7,35 - 7,4).