Практическое занятие № 11

Тема: Глюконеогенез. Обмен галактозы и фруктозы, нарушения. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы

Цели занятия: изучить процесс глюконеогенеза и его связь с гликолизом. Уяснить особенности пентозофосфатного пути окисления глюкозы и биологическое значение этого процесса, понять пути взаимопревращений моносахаридов и их патологии

Хронометраж практического занятия:

1. Вводная беседа. Тестирование исходного уровня знаний. –15 мин

2. Практическая часть.

Разбор и обсуждение материала по теме- 60 мин

Разбор ситуационных задач и тестов 35 мин

3.Контроль усвоения темы 15 мин

4.Подведение итогов к следующему занятию 10мин

5.Продолжительность занятия- 135 минут

Методическое и материально-техническое оснащение

Таблицы по темам, методические разработки для студентов.

Содержание темы

В процессе разбора этой темы рассматривается альтернативный путь окисления глюкозы – прямое окисление глюкозы - ПФП, имеющий главным образом анаболическое значение, в отличие от непрямого, дихотомического окисления, которое дает энергетический эффект, кроме этого, рассматриваются вопросы глюконеогенеза, который является единственно преобладающим процессом, в котором происходит утилизация лактата, во вторых, в этом процессе глюкоза образуется и из других неуглеводных веществ, аминокислот, глицерола, ПВК, малата, оксалоацетата, при этом сберегаются запасы гликогена в организме, пополняется пул глюкозы, особенно для нервной ткани, поддерживаясь на постоянном уровне. Будущему врачу необходимо знать особенности регуляции глюконеогенеза, а также значение ПФП, чтобы правильно оценивать обмен углеводов у пациента в норме и при патологии.

Основные вопросы темы

1. Понятие о пентозофосфатном пути превращения глюкозы (общая характеристика)

2. Окислительная стадия пентозофосфатного окисления глюкозы (до образования рибулозо-5-фосфата).

3. Суммарное уравнение пентозофосфатного пути окисления глюкозы.

4. Биологическое значение пентозофосфатного окисления глюкозы. Глюконеогенез. Локализация, субстраты процесса, и его биологическая роль.

5. Обходные пути глюконеогенеза (пируваткарбоксилазная и ФЭП-карбоксикиназная реакции, роль витамина Н в процессе глюконеогенеза; фруктозо-1,6-дифосфатазная реакция, глюкозо-6-фосфатазная реакция).

6. Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени: цикл Кори.

7. Аллостерические механизмы и гормональная регуляции глюконеогенеза.

8. Внутриклеточный обмен других моносахаридов: фруктозы и галактозы.

9. Наследственные нарушения обмена углеводов: галактоземия, фруктоземия.

Базисные знания

Из курса биоорганической химии знать:

строение и свойства пентоз, галактозы, фруктозы

Студент должен уметь сформулировать разницу в дихотомическом и апотомическом окислении глюкозы, особенности глюконеогенеза, его регуляции, особенности превращения моносахаров в глюкозу в печени

Учебная карта занятия

Вводная беседа. Вспомним схему путей и условий использования глюкозы в клетках

Глюкоза с6

2ПВК

пентозофосфаты+НАДФН₂+СО₂

- О_{2 +} О₂

лактат + 2 АТФ ацетилКоА ЦТК СО₂+Н₂0+ 38АТФ

Из схемы видно, что дихотомическое окисление глюкозы имеет энергетический выход, в то время как апотомический путь сопровождается образованием пентоз в фосфорилированном состоянии а также НАДФНН⁺Необходимо остановиться на их использовании в организме. ( пентозы используются для образования нуклеотидов, НК, кофакторов ферментов, НАДФНН⁺на синтез ВЖК, холестерина, стероидов, студенты обычно на данном этапе важный момент использования восстановленных НАДФ в микросомальном окислении – гидроксилировании ксенобиотиков, лекарственных веществ, функционировании различных редуктаз - тиоредоксинредуктазы, глутатионредуктазы, биливердинредуктазы, редуктазы, восстанавливающей нафтохинон в дигидрохинон, при восстановительном аминировании кетоглутарата, связывая аммиак.

Задачи.

1. У спортсмена (лыжника) после тренировки в крови обнаружили повышенную концентрацию лактата. Объясните механизм повышения лактата в крови, укажите органы, в которых происходит его образование и какова судьба лактата в организме? Ответ: при физической нагрузке в мышцах возникают анаэробные условия, глюкоза окисляется только до лактата, основная утилизация лактата происходит в печени в ГНГ, а 1/3 в сердце окисляется по аэробному пути

2. При исследовании активности ферментов углеводного обмена высокая активность отмечалась фосфоенолпируваткарбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы в печени и почках. Как вы можете охарактеризовать эти ферменты и почему именно в этих тканях? Ответ: это ферменты ГНГ, процесс локализуется именно в этих органах

3. Этанол угнетает глюконеогенез и активность ферментов цикла трикарбоновых кислот. Какие изменения в обмене углеводов и функциональном состоянии органов (головного мозга, скелетной мускулатуры) вызывает этанол? Ответ: при употреблении алкоголя наблюдается гипогликемия (так угнетается глюкостатическая функция печени), при этом страдает головной мозг из-за отсутствия главного энергетического субстрата, так как при гипогликемии испытывает его недостаток (по градиенту концентрации поступает в нервную ткань), выражается все это нарушением ориентировочных реакций, снижением процессов памяти («напился до потери сознания»), шаткой походкой и др., накопление в скелетной мускулатуре лактата (невозможность утилизации вследствие угнетения ГНГ) делает пьяного слабым.

4. Одним из наиболее частых признаков токсического или инфекционного поражения печени является мышечная слабость, быстрая утомляемость. В крови таких больных обычно обнаруживается слегка повышенная концентрация лактата. Связаны ли указанные признаки с нарушением обмена углеводов и, если да, то с какими конкретно? Ответ : в печени происходит ГНГ, основная уитилизация лактата, отсюда- гиперлактаацидемия.

5. Оттекающий с кровью от скелетной мускулатуры лактат окисляется в сердечной мышце до СО₂ и Н₂О. Почему лактат не окисляется в скелетной мышце? Ответ (отсутствуют ферменты ГНГ в скелетной мышце.

6. Известно, что напряженная и длительная работа сопровождается накоплением в мышечной ткани лактата, что сопровождается развитием чувства усталости, утомления. После окончания мышечной нагрузки все “излишки” лактата ликвидируются. Каким образом? Ответ : глюконеогенез

Тесты исходного уровня знаний

Выберите один или несколько правильных ответов:

ГЛЮКОЗО-6 ФОСФАТ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В ПРОЦЕССЕ

1. гликолиза

2. аэробном распада глюкозы

3. гликогенолиза

4. глюконеогенеза

5. апотомического окисления глюкозы

6. фосфоролиза

ответ 1, 2, 5

ИСТОЧНИКОМ АТОМОВ УГЛЕРОДА В ГЛЮКОЗЕ МОЖЕТ БЫТЬ

1. аспартат

2. углекислый газ

3. глицерин

4. малат

5. ацетил-КоА

ответ 1, 3. 4

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ

1. синтез гликогена из глюкозы

2. окисление гликогена

3. синтез глюкозы из неуглеводных метаболитов

ответ 3

СУБСТРАТАМИ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА МОГУТ БЫТЬ

1. глицерол

2. пируват

3. аланин

4. оксалоацетат

5. малат

6. пальмитат

Ответ 1,2,3,4,5

ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО ПУТИ В ОРГАНИЗМЕ ВЗРОСЛОГО ЧЕЛОВЕКА 1- энергетическое

1. 2- пластическое

2. 3- механическое

Ответ 2

ПЕНТОЗНЫЙ ЦИКЛ ПОСТАВЛЯЕТ В КЛЕТКУ

1 – пентозофосфаты

2 – НАДНН⁺

3- НАДФНН⁺

4 – АТФ

Ответ 1,3

ПРЕВРАЩЕНИЕ ГЛИЦЕРИНАВ ГЛЮКОЗУ ВКЛЮЧАЕТ

1. образование 1,3- дифосфоглицерата

2. не требует затрат АТФ

3. протекает в корковом веществе почек, жировой ткани

4. включает образование диоксиацетонфосфата

ответ 1. 4

НАДН УЧАСТВУЕТ В РЕАКЦИИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПИРУВАТА В

1. ЩУК

2. ацетил-КоА

3. фосфоенолпируват

4. лактат

5. аланин

ответ 4

В ГЛИКОЛИЗЕ УЧАСТВУЮТ

1- глюкокиназа

2- фосфофруктокиназа

3- пируваткиназа

4 –альдолаза

5- гексокиназа

Ответ 1, 2. 3, 4. 5

В ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗЕ УЧАСТВУЮТ

1- глюкокиназа

2- фосфофруктокиназа

3- пируваткиназа

4 –альдолаза

5- гексокиназа

Ответ 4

В ГЛИКОЛИЗЕ И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗЕ УЧАСТВУЮТ

1- глюкокиназа

2- фосфофруктокиназа

3- триозофосфатизомераза

4 –альдолаза

5- гексокиназа

6 -3 ФГА-дегидрогеназа

Ответ все

Темы реферативных сообщений

1. Наследственная непереносимость фруктозы

2. Галактоземия. Изменения обмена веществ при данной патологии.

Практические навыки, которыми должен овладеть студент по теме занятия:

Уметь решать ситуационные задачи, объясняя метаболические процессы, используя знания по теме