Аудиторная работа

Проконтролируйте освоение материала, решая контрольные задачи:

1. Молочная кислота в защищенной от доступа кислорода биологической системе образуется со скоростью 0,1 мкмоля/ч. Единственный субстрат окисления – глюкоза.

Рассчитать расход глюкозы.

2. Подсчитать энергетический эффект анаэробного гликолиза: субстрат – гликоген, скорость образования лактата – 0,05 мкмолей в час на 1 г ткани.

3. Что происходит с восстановленной формой НАД (НАД.Н+), если в системе окисления глюкозы имеется доступ кислорода (т.е. ПК не восстанавливается).

4. Объясните, почему интенсивность анаэробного гликолиза высокая в первые минуты мышечной работы.

5. Объясните возможные механизмы развития патологии зубов и периодонта под влиянием микрофлоры зубных отложений.

6. В переживающий гомогенат печени, использующий глюкозу в качестве субстрата окисления, внесли ингибитор цитохромоксидазы.

В каком направлении изменятся синтез АТФ, высвобождение СО₂и концентрация молочной кислоты?

7. Активность фермента, катализирующего образование тиаминдифосфата /ТДФ/, резко ограничена.

Какие сдвиги могут произойти в обмене углеводов?

8. При аэробном окислении глюкозы исследуемой тканью образуется 54 мкмоля СО₂ за 1 ч. Рассчитать интенсивность потребления глюкозы.

9. Объяснить, каким образом дефицит кислорода в тканях приводит к гиперлактатемии.

10. Смена анаэробных условий на аэробные (эффект Пастера) приводит к падению скорости утилизации глюкозы. Почему?

Лабораторная работа(количественное определение

пировиноградной кислоты – видоизмененный метод Умбрайта).

Содержание пировиноградной кислоты /ПК/ в крови и тканях может изменяться при некоторых патологических состояниях – кислородной недостаточности, дефиците витамина В₁ и других.

Определение ПК в крови основано на том, что она при взаимодействии с 2,4-динитрофенилгидразином образует 2,4-динитрофенилгидразон - соединение желтого цвета. При добавлении спиртового раствора щелочи к толуоловому экстракту, содержащему это соединение, развивается оранжево-красное окрашивание, интенсивность которого пропорциональна содержанию ПК. Определяя оптическую плотность раствора, можно рассчитать содержание ПК с помощью калибровочного графика.

Ход работы. 1. Приготовить безбелковый фильтрат крови: в пробирку внести 2 мл 10% раствора трихлоруксусной кислоты и затем 0.4 мл крови, смешать и после 10-минутной экспозиции фильтровать через бумажный фильтр. 2. В сухую пробирку внести 1 мл фильтрата, добавить 0.5 мл 0.1% раствора солянокислого раствора 2,4-динитрофенилгидразина и через 5 мин прилить 2,5 мл водонасыщенного толуола. Энергично встряхивать 2 мин и оставить до расслоения. Из толуолового (верхнего) слоя отобрать 1 мл и перенести в сухую пробирку. Прилить 2 мл спиртового раствора щелочи.

Одновременно проводится контрольная проба – в неё вместо фильтрата крови вносится дистиллированная вода.

Оптическую плотность полученного в опыте раствора колориметрировать против контрольной пробы (кювета 5 мм, фильтр синий). По результатам определения оптической плотности устанавливают содержание ПК, учитывая, что 1 мл крови соответствует 0,2 мл безбелкового фильтрата.

Для построения калибровочной кривой вносят в последовательно пронумерованные пробирки 0.2, 0.4, 0.6, 0,8 и 1.0 мл стандартного раствора ПК, доводят каждую пробирку водой до 1 мл и проводят те же операции, что в опыте. При построении кривой откладывают на оси абсцисс количества ПК в исследуемом ряду пробирок, а на оси ординат найденные значения оптической плотности.

Занятие 9. Глюконеогенез, пентозофосфатный путь.

Регуляция углеводного обмена и возможные нарушения (исследование углеводного обмена).

Цель: изучить глюконеогенез и пентозофосфатный путь превращения углеводов, их значение.

Изучить регуляцию, важнейшие молекулярные нарушения обмена углеводов и принципы контроля его состояния

Студент должен знать:

1. Субстрат пентозофосфатного пути превращения углеводов /ПФП/. Ключевой фермент.

2. Ветви ПФП. Лимитирующие ферменты неокислительной ветви ПФП; витамин, участвующий в образовании кофермента, его коферментную форму.

3. Продукты обеих ветвей ПФП и их использование в организме. В каких процессах участвуют продукты обеих ветвей ПФП.

4. Значение и химизм глюконеогенеза, его субстраты и их предшественники. Специфические ферменты глюконеогенеза.

5. Почему поддержание уровня сахара крови в определенных пределах - обязательное условие нормальной жизнедеятельности.

6. Изменения концентрации сахара в крови, выход за пределы которых обозначают терминами «гипергликемия» и «гипогликемия».

7. Источники, за счет которых восполняется содержание сахара в кровотоке; пути, по которым расходуется сахар крови.

8. Регуляторные факторы, обеспечивающие гомеостаз уровня сахара в кровотоке, направление и механизмы действия этих регуляторов

9. Биохимические сдвиги, связанные с дефицитом инсулина.

10. Возможные причины появления кетонемии и кетонурии.

11. Понятие «сахарный порог почек», его значение.

12. С чем связана непереносимость дисахаридов, биохимические сдвиги при этих состояниях и принципы выявления наследственной непереносимости дисахаридов.

13. Химизм превращения галактозы и фруктозы в тканях, биохимические сдвиги при галактоземии, фруктоземии.

14. Виды гликогенозов, принципы их классификации.

15. Условия отбора проб крови для изучения показателей состояния обмена углеводов

.Студент должен уметь:

1. На схеме катаболизма глюкозы показать место ПФП, его биологическое значение (связь окислительной и неокислительной ветвей с синтезом нуклеиновых кислот, липидов, стероидных гормонов).

2. Схематично изобразить глюконеогенез. Прогнозировать интенсивность процесса в зависимости от физиологического состояния организма.

3. Обосновать необходимость лабораторной оценки состояния углеводного обмена.

4. Анализировать гликемические кривые: ориентируясь на их характер; обосновать и сформулировать предположение о направленности сдвигов в углеводном обмене.

5. Качественно определять содержание кетоновых тел в пробе биологической жидкости.

Студент должен владеть: принципами планирования биохимических исследований и анализа полученных результатов; информацией о современных данных, касающихся участия мембран в межклеточных взаимодействиях, трансмембранной передаче сигнала; целях и характере лечебных мероприятий при дефиците инсулина.

Сведения из базовых дисциплин, необходимые для изучения темы:

Простейшие приёмы графического анализа (построение графиков зависимости в системы координат, экстра- и интерполяция)

Задания для самоподготовки:

Изучите материал темы в соответствии с целевыми вопросами («студент должен знать») и письменно выполните следующие задания:

1. Назовите и запомните субстрат пентозофосфатного пути (ПФП). Его ключевой фермент.

2. На схеме катаболизма глюкозы укажите место ПФП.

3. Назовите две ветви ПФП; важнейшие продукты окислительной и неокислительной ветвей их использование в организме.

4. Напишите название лимитирующих ферментов неокислительной ветви ПФП, витамин, участвующий в образовании кофермента, его коферментную форму. Использование продуктов.

5. Составьте таблицу: Пентозофосфатный путь и его значение

Ветви (пути) ПФП	Основные ферменты	Продукты образования	Использование продуктов в др. процессах
окислительная
неокислительная

6. Запишите содержание понятия глюконеогенез.

7. Назовите субстраты глюконеогенеза. Обратите внимание, что включение различных субстратов в синтез глюкозы зависит от физиологического состояния организма.

8. Изучите парциальные реакции глюконеогенеза. Обратите внимание, что большинство реакций являются обратимыми реакциями гликолиза и катализируются теми же ферментами, что и соответствующие реакции гликолиза

9. Запомните и запишите ферменты, катализирующие необратимые реакции, т.е. специфические ферменты глюконеогенеза.

10. Составьте схему (без структурных формул) глюконеогенеза.

Найдите место этого процесса на Вашей предыдущей схеме катаболизма глюкозы.

11. Назовите ткани, в которых интенсивно протекает глюконеогенез.

12. В какой ситуации (физиологическом состоянии) активность глюконеогенеза возрастает?

13. Проверьте свои знания:В гликолизе и глюконеогенезе участвуют: а. глюкокиназа; б. фосфофруктокиназа;

в. пируваткиназа; г. альдолаза; д. гексокиназа

14. Проверьте свои знания: Глюконеогенез:

а. В процессе участвует фермент, содержащий биотин;

б. Все реакции протекают в цитозоли;

в. В реакциях участвует молекула СО₂, атом углерода которой

включается в молекулу глюкозы;

г. Субстратами процесса являются аминокислоты;

д. Субстратом процесса является глицерин;

е. Субстратом процесса является лактат;

ж. Процесс активен в постабсорбционный период.

Вопросы по теме «Регуляция углеводного обмена:

1. Написать пределы колебаний концентрации глюкозы в крови в условиях физиологической нормы. Дать содержание понятий: «нормогликемия», «гипо- и гипергликемия».

2. Дать содержание понятия «сахарный порог почек». При какой концентрации сахара в крови он может появиться в моче?

3. Используя собственные схемы частных метаболических путей, построить интегральную схему «Метаболизм углеводов». На схеме указать регуляторные ферменты всех частных метаболических путей.

4. Вспомните из темы « Эффекторы ферментов» механизмы регуляции активности ферментов.

5. Вспомните из предыдущих занятий процессы, направленные на повышение глюкозы в крови и процессы, направленные на снижение глюкозы (см. собственную таблицу).

6. Запишите и запомните факторы, повышающие уровень глюкозы в крови. Назовите ферменты, активность которых находится под контролем этих факторов (эффекторов), и соответствующие метаболические пути, активация или торможение которых приводит к этому состоянию.

7. Запишите и запомните факторы, понижающие уровень глюкозы в крови. Назовите ферменты, активность которых находится под контролем этих факторов (эффекторов), и соответствующие метаболические пути, активация или торможение которых приводит к этому состоянию.

8.Проверьте свои знания: Инсулин активирует следующие метаболические пути: а. синтез белка; б. глюконеогенез; в. анаэробный гликолиз; г. основной путь окисления глюкозы; д. гликогеногенез; е. гликогенолиз; ж. синтез жира.

9. Проверьте свои знания: Инсулин тормозит следующие метаболические пути: а. синтез белка; б. глюконеогенез; в. анаэробный гликолиз; г. основной путь окисления глюкозы; д. гликогенез; е. гликогенолиз; ж. синтез жира.

10. Проверьте свои знания: Глюкагон активирует следующие метаболические пути: а. синтез гликогена; б. распад гликогена; в. глюконеогенез

11. Проверьте свои знания: Глюкокортикостероиды активируют следующие метаболитические пути: а.синтез гликогена; б. глюконеогенез: в. анаэробный гликолиз.

12. Составьте таблицу: Регуляторы метаболических путей углеводов

название процессов	Регуляторные ферменты	Факторы, активирующие фермент	Факторы, ингибирующие фермент
Анаэробный гликолиз
основной путь окисления глюкоз
Гликогеногенез
Гликогенолиз
Глюконеогенез

13. Назовите биохимические сдвиги при дефиците инсулина. Нарисуйте гликемическую кривую по результатам анализа здорового человека и больного сахарным диабетом.

14. Объясните причину (биохимические механизмы) возникновения гипергликемии при сахарном диабете.

15. Кетоновые тела. Представители, субстрат образования. Физиологические состояния организма, при которых повышается интенсивность образования кетоновых тел.

16. Объясните причину (биохимические механизмы) кетонемии при сахарном диабете.

17. Изобразите в виде схемы катаболизм галактозы. Покажите на схеме фермент, дефицит которого приведет к патологии.

18. Изобразите в виде схемы катаболизм фруктозы. Покажите на схеме фермент, дефицит которого приведет к патологии.

19. Чем обусловлены врожденные пороки метаболизма?

20. Назовите виды и причины гликогенозов.

21. Назовите причины и признаки мальабсорбции.

Составьте краткое резюме по теме «Метаболизм углеводов и его регуляция».