3. Биохимия углеводов

Занятие 8

Химия углеводов. Переваривание и всасывание. Метаболизм гликогена

Цель занятия: сформировать представления о биологической роли, молекулярных механизмах переваривания и всасывания углеводов, путях метаболизма углеводов в живых организмах.

Исходный уровень знаний и навыков

Студент должен знать:

1. Строение, классификацию и свойства углеводов.

2. Механизмы переваривания компонентов пищи в ЖКТ.

3. Молекулярные механизмы транспорта веществ через биологические мембраны.

Студент должен уметь:

1. Выполнять качественные реакции на углеводы.

Структура занятия

1. Теоретическая часть

   1. Строение, классификация углеводов. Характеристика моно-, ди- и полисахаридов. Гомополисахариды: крахмал, гликоген, клетчатка. Гетерополисахариды: кислые (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, гепарин) и нейтральные (нейраминовая и сиаловая кислоты). Функции углеводов в организме.

   2. Переваривание и всасывание углеводов в ЖКТ. Виды пищеварения (полостное, пристеночное и внутриклеточное), их характеристика.

   3. Механизмы транспорта углеводов через мембрану (простая, облегченная диффузии, активный транспорт). Роль Na/K-АТФ-азы в транспорте глюкозы. Превращение галактозы и фруктозы в глюкозу.

   4. Значение фосфорилирования глюкозы. Пути обмена (образование и утилизация) глюкозо-6-фосфата. Схема углеводного обмена в организме.

   5. Метаболизм гликогена (синтез и мобилизация), реакции, ферменты, регуляция.

2. Практическая часть

   1. Решение задач.

   2. Лабораторные работы.

Задачи

1 Рассчитайте концентрацию глюкозы в крови человека, если известно, что через 2 часа после разовой инъекции инсулина уровень глюкозы снизился до 60 мг% и составил 40 % от исходного уровня. Каково клинико-диагностическое значение этого показателя (при выражении концентрации используйте единицы СИ)?

2 Какой будет концентрация глюкозы в крови взрослого человека при распаде 1,62 г гликогена в печени? Исходный уровень глюкозы в крови равен 5,56 ммоль/л. Объем крови равен 5 л. Каков механизм мобилизации гликогена?

3 Больному внутривенно ввели 22,5 мл 20 %-го раствора глюкозы. Какой станет концентрация глюкозы в крови, если до введения она составляла 2,8 ммоль/л?

4 Чем можно объяснить алкогольные гипо- и авитаминозы, не поддающиеся лечению даже при интенсивной терапии?

5 Рассчитайте концентрацию фруктозы в крови взрослого человека, если она составляет 0,4 % от среднего уровня глюкозы, содержание которой в крови равно 5 ммоль/л. Каково клинико-диагностическое значение этого показателя?

6 Правильно расставьте последовательность включения каскада реакций гликогенолиза в скелетной мышце: а) аденилатциклаза; б) киназа фосфорилазы; в) протеинкиназа (киназа киназы фосфорилазы); г) адреналин; д) G‑белок; е) фосфорилаза; ж) рецептор.

Лабораторные работы

Лабораторная работа № 1. Переваривание углеводов в ЖКТ

Принцип метода. Основан на специфическом гидролизе крахмала амилазой слюны. При этом гидролиз крахмала ферментами желудочного сока и панкреатина (ферментного препарата – экстракта поджелудочной железы) не происходит. Другой полисахарид пищи – целлюлоза – не подвергается гидролизу ни одним из названных ферментов.

ВНИМАНИЕ! Соблюдать меры безопасности при работе с нагреванием на спиртовке.

Ход работы. Готовят пробы в соответствии с таблицей:

№	Раствор крахмала	Суспензия целлюлозы	Слюна	Желудочный сок	Панкреатин
1	1,0	–	1,0	–	–
2	–	1,0	1,0	–	–
3	1,0	–	–	1,0	–
4	–	1,0	–	1,0	–
5	1,0	–	1,0	1,0	–
6	–	1,0	1,0	1,0	–
7	1,0	–	–	–	2,0
8	–	1,0	–	–	2,0

Пробирки инкубируют в термостате при 37 °С 30 мин. Затем содержимое каждой пробы анализируют с помощью реакции Троммера на наличие продуктов расщепления полисахарида. Для этого в каждую из 8 пробирок добавляют по 1 мл 10 %-го едкого натра и по 5 капель 1 %-го сульфата меди. Осторожно нагревают верхнюю часть раствора в пробирке до закипания и кипятят в течение 1 мин. Появление красного осадка закиси меди указывает на положительную реакцию Троммера и присутствие глюкозы и мальтозы.

Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагности­ческую оценку.

Лабораторная работа № 2. Выделение муцина из слюны

Принцип метода. Основан на кислотной денатурации муцина слюны.

ВНИМАНИЕ! Соблюдать меры безопасности при работе с концентрированной серной кислотой.

Ход работы. В пробирку собирают 1–2 мл слюны и по каплям добавляют уксусную кислоту. Выпадает осадок гликопротеида – муцина.

Жидкость из пробирки осторожно сливают, а сгусток слегка высушивают фильтровальной бумагой.

На сгусток наносят 3 капли 0,2 %-го раствора -нафтола и 20 капель концентрированной серной кислоты. Появление фиолетово-розового окрашивания свидетельствует о наличии углеводов в белке.

Выводы. Записать полученный результат и дать его клинико-диагности­ческую оценку.

Рекомендуемая литература

Основная

1. Материал лекций.

2. Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1990. С. 226–244; 1998. С. 319–327.

3. Николаев А. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 199–231.

Дополнительная

4. Марри Р. и др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993. Т. 1. С. 140–150.

5. Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. М.: Высшая школа, 1993. С. 299–334.

Занятие 9

Тканевой обмен углеводов. Количественное определение глюкозы в крови

Цель занятия: сформировать у студентов знания о путях и механизмах обмена глюкозы в организме. Научиться определять концентрацию глюкозы в крови.

Исходный уровень знаний и навыков

Студент должен знать:

1. Цикл Кребса – реакции, ферменты, энергетический баланс, регуляция.

2. Молекулярные механизмы транспорта веществ через биологические мембраны.

Студент должен уметь:

1. Выполнять колориметрический анализ.

Структура занятия