Тема "обмен углеводов"
Задача 1.
Какие дисахариды могут образоваться из гликогена при его переваривании в желудочно-кишечном тракте. Перечислите ферменты, действующие на гликоген в желудочно-кишечном тракте. Приведите формулы дисахаридов.
Задача 2.
При напряженной работе мышечная ткань потребляет гораздо больше АТФ, чем в состоянии покоя. Известно, что в белых скелетных мышцах, например в мышцах ног у кролика или индейки, почти весь этот АТФ образуется в процессе анаэробного гликолиза. Могла бы работать напряженно мышца, т.е. с большой скоростью образовывать АТФ путем гликолиза, если бы в ней отсутствовал фермент лактатдегидрогеназа? Аргументируйте свой ответ.
Задача 3.
Приведенный на рисунке график показывает зависимость между концентрацией АТФ и активностью фосфофруктокиназы, которая является аллостерическим ферментом. Активность фосфофруктокиназы с повышением концентрации АТФ сначала возрастает, но в какой-то момент наступает перелом - дальнейшее повышение концентрации АТФ вызывает ингибирование фермента. Напишите уравнение реакции, катализируемой данным ферментом. Объясните, как может АТФ быть и субстратом и ингибитором фосфофруктокиназы? Как регулируется активность этого фермента с помощью АТФ? Каким образом регулируется гликолиз в зависимости от уровня АТФ?
Задача 4.
Гликогенфосфорилаза из скелетных мышц характеризуется гораздо более высокой величиной Vmax , чем тот же фермент из ткани печени. Какую физиологическую функцию выполняет гликогенфосфорилаза в скелетной мышце и ткани печени? Почему величина Vmax для мышечного фермента должна быть больше, чем для фермента из печени?
Задача 5.
Возможен ли реальный синтез глюкозы из пирувата в условиях, когда цикл лимонной кислоты и окислительное фосфорилирование полностью ингибированы? Аргументируйте свой ответ.
Задача 6.
Печеночный экстракт, способный катализировать все обычные метаболические реакции, инкубируют в отдельных опытах со следующими предшественниками, меченными 14C: а) НО--14СОО- - бикарбонат, б) СН3--CО--14СОО-- пируват. Проследите путь каждого из этих двух предшественников в глюконеогенезе. В каком положении обнаружится метка во всех промежуточных продуктах и в конечном продукте, т.е. в глюкозе?
Задача 7.
Как влияет повышение концентрации АТФ и АМФ на каталитическую активность фруктозобисфосфатазы и фосфофруктокиназы? Как сказываются эти эффекты на величине потоков метаболитов глюконеогенеза и гликолиза? Почему?
Задача 8.
Чтобы определить, может ли то или иное соединение служить предшественником глюкозы, поступают обычно следующим образом: животное оставляют голодать, пока у него не истощится запас гликогена, а потом дают ему исследуемое соединение. Те соединения, под влиянием которых количество гликогена в печени увеличивается, принято называть глюкогенными, потому что вначале они превращаются в глюкозо-6-фосфат. Ниже приведены названия некоторых соединений. На основе известных ферментативных реакций укажите, какие из них являются глюкогенными: а) сукцинат, б) глицерол, в. ацетил-КоА, г) пируват, д) бутират. Дайте схему синтеза глюкозы из выбранных Вами соединений.
Задача 9.
Уровень лактата в крови при физической нагрузке.
На рисунке показана концентрация лактата в крови до бега на 400 м и после него.
Чем вызвано быстрое повышение концентрации лактата? Что является причиной снижения уровня лактата после бега? Подтвердите объяснение схемой. Почему снижение происходит медленнее, чем подъем? Почему в состоянии покоя концентрация лактата в крови не равна нулю?
Задача 10.
Подсчитайте сколько молекул АТФ образуется при превращении глюкозы до 1,3-дифосфоглицерата в аэробных условиях.
Задача 11.
Рассчитайте сколько молекул АТФ потребуется для синтеза в печени одной молекулы глюкозы из лактата. Как изменится синтез глюкозы при снижении отношения АТФ/АДФ? Объясните почему.
Задача 12.
При некоторых заболеваниях (например, злокачественные новообразования поджелудочной железы) наблюдается повышенный синтез инсулина. У больных при этом наблюдается повышенное чувство голода, повышенная утомляемость, слабость. В дальнейшем присоединяется нарушение мозговой деятельности. Почему развиваются описанные симптомы? Каков механизм наблюдаемых нарушений мозговой деятельности?
Задача 13.
Если фракцию мембран, осажденных при центрифугировании гомогената печени отделяли и обрабатывали адреналином, то наблюдалось образование нового вещества. Это вещество было выделено и очищено. В отличие от адреналина при добавлении к надосадочной жидкости гомогената оно активировало гликогенфосфорилазу. Объясните полученные данные.
Задача 14.
Добавление адреналина к гомогенату или препарату разрушенных клеток здоровой печени приводило к увеличению активности гликогенфосфорилазы. Однако, если гомогенат предварительно центрифугировали при высокой скорости и затем к прозрачной надосадочной жидкости добавляли адреналин или глюкагон, то увеличения фосфорилазной активности не наблюдалось. Объясните полученные результаты.
Задача 15.
При стрессе выделение адреналина стимулирует распад гликогена в печени, сердце и скелетных мышцах. Продуктом распада гликогена в печени является глюкоза, в скелетных же мышцах гликоген расщепляется в ходе гликогенолиза. Почему конечные продукты расщепления гликогена в этих тканях оказываются разными?
Задача 16.
Объясните, как меняется под влиянием инсулина:
уровень глюкозы в крови
гликолиз
распад гликогена
синтез гликогена
Объясните механизм действия инсулина для каждого указанного случая.
Какие изменения произойдут в углеводном обмене больного сахарным диабетом при передозировке инсулина?
Задача 17.
Сколько молекул АТФ образуется в аэробных условиях при окислении одной молекулы глюкозы до пировиноградной кислоты?
Как изменится энергетический эффект, если окисление глюкозы будет происходить в анаэробных условиях? Ответ обосновать.
Задача 18.
Какие изоформы лактатдегидрогеназы (ЛДГ) появляются в крови у больного:
инфарктом миокарда
острым гепатитом
Ответ обосновать.
Задача 19.
Больному ввели раствор адреналина. Как изменится уровень глюкозы в крови. Объясните механизм данных изменений.
Задача 20.
У пациента обнаружена гипергликемия, глюкозурия, ацетонемия, ацетонурия. Объясните причины подобных изменений, отмеченных у больного. Какой гормон необходимо назначить больному?
Задача 21.
При ишемии миокарда нарушается процесс окислительного фосфорилирования, это приводит к снижению синтеза АТФ. Изменится ли при этом активность гликолиза. Ответ обосновать.
Задача 22.
При обследовании у пациента в крови обнаружено содержание глюкозы 8,0 мМ/ л. Каковы могут быть причины гипергликемии? Будет ли наблюдаться глюкозурия? Какие дополнительные анализы целесообразно провести?
Задача 23.
Через 30 минут после приема 100 г сахара содержание глюкозы в крови возросло в 1,5 раза, а через 30 минут после употребления такого же количества хлеба уровень глюкозы в крови существенно не изменился. Объясните установленную разницу. Ограничение выработки какого гормона, регулирующего углеводный обмен, будет отмечено во втором случае?
Задача 24.
Оптимум рН фермента 6,9-7,0. Субстратом этого фермента является природный полимер, характерно окрашивающийся йодом. Продукты взаимодействия фермента и субстрата дают положительную реакцию Троммера. Назовите фермент его класс, субстрат и продукты реакции.
ТЕМА "ОБМЕН ЛИПИДОВ"
Задача 1.
Симптомы стеатореи, характеризующейся избытком липидов в кале, могут быть обусловлены двумя причинами: либо недостаточной секрецией желчных кислот, либо отсутствием секрета поджелудочной железы. Почему эти причины приводят к появлению липидов в кале? Как на основе анализа кала можно отличить, какая из этих двух причин лежит в основе заболевания? Дайте объяснение.
Задача 2.
В крови больного после ее хранения в холодильнике в течение 16 - 24 часов появляется сливкообразный слой над прозрачной сывороткой. В крови значительно увеличено содержание триглицеридов, концентрация холестерина слегка повышена. Клинических признаков атеросклероза нет. К какому типу можно отнести данную гиперлипопротеинемию? Каков механизм обнаруженных нарушений в липидном обмене?
Задача 3.
Двуокись углерода - обязательный участник биосинтеза жирных кислот. Объясните, в чем заключается специфическая роль СО2? Будет ли пальмитиновая кислота, образованная при инкубации растворимой фракции с 14СО2 и другими компонентами, необходимыми для биосинтеза жирных кислот, содержать 14С? Докажите.
Задача 4.
Животному ввели меченую по углероду глюкозу. Метка обнаружена в молекуле холестерина. Покажите схематично этапы участия глюкозы в синтезе холестерина.
Задача 5.
В эксперименте использовали препарат, содержащий все ферменты и кофакторы, необходимые для синтеза жирной кислоты из ацетил-КоА и малонил-КоА. Поставлены два варианта экспериментов. Сколько атомов дейтерия (тяжелого изотопа водорода) включится в молекулу пальмитиновой кислоты, если: а) в качестве субстратов использовали меченый дейтерием ацетил-КоА ( CD3 CО~ S - KoA) и избыток немеченого малонил-КоА. В каких положениях будет находиться метка? б) в качестве субстратов использовать немеченый ацетил-КоА и меченый дейтерием малонил-КоА (НООС- СD2- CО~S-КоА). В каких положениях будeт находиться метка? Напишите уравнения реакций.
Задача 6.
Пальмитиновая кислота, меченая 14С в положении 9, окисляется в условиях нормальной работы цикла Кребса. В каком положении обнаружится метка: а) в ацетил-КоА, б) в лимонной кислоте, в) в бутирил-КоА? Докажите уравнениями реакций.
Задача 7.
Родители обеспокоены излишним весом ребенка. Без рекомендаций врача они резко уменьшили потребление углеводов, не изменив количества потребляемого жира и увеличили содержание белка в рационе. Через несколько недель у ребенка ухудшилось самочувствие, появилась рвота. Какие изменения в обмене возникли у ребенка? Какое биохимическое исследование необходимо сделать? Какие изменения в рационе питания необходимо было внести, чтобы избежать ошибок? Почему Вы так думаете?
Задача 8.
Одной из причин развития такого эндокринного заболевания как сахарный диабет является недостаточная выработка инсулина. При недостатке инсулина нарушается транспорт глюкозы из крови в ткани. Объясните, почему первичные нарушения в углеводном обмене вызывают изменения в обмене липидов? Покажите схематично точки приложения действия инсулина в липидном обмене. Как при этом изменятся биохимические показатели крови?
Задача 9.
У спортсмена перед ответственным стартом повысилось содержание глюкозы до 6,5 ммоль/л и уровень свободных жирных кислот до 1,2 ммоль/л (норма – 0,4 – 0,9 ммоль/л). Какова причина этих изменений?
Задача 10.
Сердечная мышца использует в качестве "горючего" жирные кислоты, а скелетная мышца - глюкозу. Объясните это различие в субстратах окисления и подсчитайте энергетический эффект окисления одной молекулы глюкозы и одной молекулы стеариновой кислоты.
Задача 11.
Один из продуктов переваривания жиров существенно ускоряет этот процесс. Назовите этот продукт. Объясните, почему это происходит.
Задача 12.
У человека, длительно не употреблявшего в пищу жиров, но получавшего достаточное количество углеводов и белков, обнаружены дерматит, плохое заживление ран, ухудшение зрения, снижена половая функция. При назначении терапевтической диеты, содержащей рыбий жир, симптомы исчезли. Объясните возможные причины нарушения обмена.
Задача 13.
Яд некоторых змей содержит фосфолипазу А-2. Если к цельной крови добавить небольшое количество яда, то быстро наступает гемолиз. Напишите реакцию, которая будет происходить под действием этого фермента - компонента яда, Объясните, почему в данном случае произошел гемолиз.
Задача 14.
В эксперименте лабораторным животным дали с пищей около 30г тристеароглицерина. Будет ли депонированный жир отличаться от пищевого? Аргументируйте свой ответ.
Задача 15.
У мальчика 6 лет наблюдается быстрая утомляемость, неспособность к выполнению физической работы. При биопсии клеток мышц обнаружили включение триацилглицерина. При определении их количества их концентрация оказалась в несколько раз больше, чем в норме, а концентрация карнитина в 5 раз меньше. Почему при данном заболевании резко снижается способность выполнять длительную физическую нагрузку.
Задача 16.
Рассчитайте количество молей глюкозы, которое должно окислиться в пентозном пути, чтобы обеспечить НАДФН для биосинтеза 1 моля пальмитиновой кислоты.
Задача 17.
Сколько молей глюкозы должно окислиться до ацетил-КоА, чтобы из него синтезировать 1 моль пальмитиновой кислоты? Принимайте в расчет только количество углерода.
Задача 18.
В результате 3-дневного полного голодания происходит существенное изменение метаболизма. а) Как изменится концентрация жирных кислот в крови? Действие, какого гормона вызывает изменение их концентрации в крови в этих условиях? б) Нарисуйте схему действия этого гормона на жировую клетку. в) Какой путь обмена жирных кислот - синтез или распад - будет преобладать в печени в этих условиях? Напишите окислительно-восстановительные реакции этого пути.
Задача 19.
У маленького ребенка имеются нарушения функций легких, мозга, мышц. В биоптате печени и фибробластах кожи отсутствует ацетил-Ко-А-карбоксилаза. а)напишите биохимическую реакцию, которая у ребенка протекает с нарушением. б)какой метаболический путь нарушен? в)сделайте предположение, почему нарушены функции разнообразных тканей.
Задача 20.
В каких липопротеинах активно протекает ацилирование холестерина, катализируемое лецитин-холестерол-ацил-трансферазой (ЛХАТ)? Назовите и напишите формулу соединения, которое является донором жирной кислоты в этой реакции.
Задача 21.
Если с пищей человек получил 1-1,5г холестерина, то его синтез в организме снижается за счет снижения активности и уменьшения количества ферментов, принимающих участие в синтезе холестерина. Объясните причины, приводящие к снижению синтеза холестерина.
Задача 22.
В результате специальной диеты и интенсивных физических упражнений, регулярно выполняемых в течение 2 месяцев, в крови обследуемой группы людей концентрация холестерина в ЛПВП увеличилась примерно на 10%, а концентрация общего холестерина уменьшилась примерно на 20 мг/дл. Способствуют ли такие изменения уменьшению риска заболевания атеросклерозом? Аргументируйте свой ответ.
Задача 23.
В стационар поступил юноша 24 лет с симптомами ишемической болезни сердца в результате атеросклероза. В ходе обследования обнаружилось, что у больного липопротеины содержат малоактивный фермент лецитин-холестерол-ацилтрансферазу (ЛХАТ).
а) Напишите реакцию, катализируемую ЛХАТ.
б) Какие фракции липопротеинов богаты ЛХАТ?
в) Почему недостаток ЛХАТ может привести к развитию атеросклероза?
Задача 24.
В печени часть неэтерифицированного холестерина идет на образование желчных кислот.
а) Какие желчные кислоты образуются в клетках печени?
б) Перечислите функции желчных кислот в организме.
К каким нарушениям обмена веществ ведет снижение секреции желчных кислот в желчь или прекращение поступления желчи в кишечник.
Задача 25.
Если инкубировать пировиноградную кислоту, содержащую С-14-метку в положении 2, с тканью печени, то какой из атомов углерода β - окси-β-метилглутарил-КоА быстро окажется меченым?
Задача 26.
Молекула холестерина легко встраивается в бислой мембран, особенно в местах дефектов. Механизм защиты клеток от избытка холестерина - реакция этерификации с образованием эфира холестерина.
а) Как изменится содержание холестерина в бислое при снижении активности фермента, катализирующего реакцию образования эфиров холестерина?
б) Какие изменения в структуре бислоя наблюдаются при этой патологии?
Задача 27.
Объясните, почему β-окисление жирных кислот не происходит, если в клетке начинается синтез жирных кислот. Почему синтез высших жирных кислот активируется с увеличением поступления углеводов?
Задача 28.
Некоторые лекарственные препараты- кофеин и теофиллин- угнетают действие фермента фосфодиэстеразы, катализирующего реакцию расщепления ц-АМФ. Как изменится количество жирных кислот в крови при введении этих препаратов? Покажите схему действия адреналина на жировую клетку и укажите место действия этих препаратов.
Задача 29.
Действие токсических веществ, например, длительное употребление алкоголя, может привести к жировому перерождению печени. Для лечения этого заболевания одним из препаратов является метионин. Объясните механизмы жирового перерождения печени, используя схему синтеза триглицеридов и фосфатидов. Какова роль метионина в этих процессах?
Задача 30.
В эксперименте одна группа людей получала высококолорийную диету, другая низкоколорийную.
а) В какой группе испытуемых соотношение инсулин/адреналин будет выше и почему?
б) В какой группе возможно увеличение активности фермента ацетил-КоА-карбоксилазы и почему?
в) Напишите схему синтеза жиров из углеводов и покажите роль ацетил-КоА-карбоксилазы.
Задача 31.
При инсулинзависимом сахарном диабете уменьшается количество депонированных жиров. Объясните причину этого явления и напишите схему действия инсулина на жировую ткань.
Задача 32.
Есть ли различия в обмене холестерина у вегетарианцев и людей, в рационе которых много мяса, молока и яиц. Покажите схему синтеза холестерина и его регуляцию, а также происхождение субстратов для синтеза холестерина.
Задача 33.
Если сразу потребить примерно 300 г углеводов и в течение 2-х часов отдыхать лежа, какой процесс будет активироваться в течение 2-х часов после еды - синтез или распад жиров? Аргументируйте свой ответ и напишите схему метаболического пути обмена жира, выбранного Вами. Покажите, какой гормон и как будет стимулировать этот путь.
Задача 34.
Для профилактики гиперхолестеринемии можно пользоваться диетой с пониженным количеством углеводов и жиров. Объясните, почему эта диета повлияет на концентрацию холестерина в крови. Напишите схему связи обмена углеводов и холестерина.
Задача 35.
Одним из факторов профилактики гиперхолестеринемии и атеросклероза является поступление с пищей витаминов С, Е, и А. Объясните роль этих витаминов в профилактике гиперхолестеринемии, а также нарисуйте схему, объясняющую роль ЛПНП в транспорте холестерина.
Задача 36.
Одним из осложнений сахарного диабета является гиперхолестеринемия. Дайте объяснение механизмам этого явления и укажите возможные причины гиперхолестеринемии при сахарном диабете.