Обмен+углеводов.+Патохимия.+2011

Регуляция обмена гликогена

Метаболизм гликогена контролируется гормонами: в печени (рис.3) инсулином, глюкагоном, адреналином; в мышцах (рис.4) инсулином и адреналином, которые регулируют фосфорилирование /дефосфорилирование 2 ключевых ферментов гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы.

АДФ

Рис.3. Метаболизм гликогена в печени

31

ГГ

Г

Рис.4. Метаболизм гликогена в мышцах

При недостаточном уровне глюкозы в крови выделяется гормон глюкагон, в крайних случаях – адреналин. Они стимулируют фосфорилирование гликогенсинтазы (она инактивируется) и гликогенфосфорилазы (она активируется). При повышении уровня глюкозы в крови выделяется инсулин, он стимулирует дефосфорилирование гликогенсинтазы (она активируется) и гликогенфосфорилазы (она инактивируется). Кроме того, инсулин индуцирует синтез глюкокиназы, тем самым, ускоряя фосфорилирование глюкозы в клетке. Всё это приводит к тому, что инсулин стимулирует синтез гликогена, а адреналин и глюкагон – его распад.

Впечени существует и аллостерическая регуляция гликогенфосфорилазы:

ееингибирует АТФ и глюкозо 6ф, а активирует АМФ.

32

Нарушения обмена гликогена

Гликогеновые болезни — группа наследственных нарушений, в основе которых лежит снижение или отсутствие активности ферментов, катализирующих реакции синтеза или распада гликогена, либо нарушение регуляции этих ферментов.

Гликогенозы — заболевания, обусловленные дефектом ферментов, участвующих в распаде гликогена. Они проявляются или необычной структурой гликогена, или его избыточным накоплением в печени, сердечной или скелетных мышцах, почках, лёгких и других органах.

В настоящее время гликогенозы делят на 2 группы: печёночные и мышечные.

Печёночные формы гликогенозов ведут к нарушению использования гликогена для поддержания уровня глюкозы в крови. Поэтому общий симптом для этих форм — гипогликемии в постабсорбтивный период.

Болезнь Гирке (тип I) отмечают наиболее часто. Причина — наследственный дефект глюкозо 6 фосфатазы — фермента, обеспечивающего выход глюкозы в кровоток после её высвобождения из гликогена клеток печени и почек. Клетки печени и извитых канальцев почек заполнены гликогеном, печень и селезенка увеличены, у больных опухлое лицо «лицо китайской куклы». Болезнь проявляется гипогликемией, гипертриацилглицеролемией, гиперурикемией, ацидоз.

1)В гепатоцитах: ↑глюкозо 6 ф → ↑ПВК, ↑лактат (ацидоз), ↑рибозо 5 ф. ↑рибозо 5 ф→ ↑пуринов→ ↑ мочевая кислота

2)В крови: ↓глюкоза →↓инсулин/глюкагон→:

а) ↑липолиз жировой ткани → ↑ЖК в крови.

б) ↓ЛПЛ жировой ткани → ↑ТАГ в крови.

Лечение диета по глюкозе, частое кормление.

Болезнь Кори (тип III) распространена, 1/4 всех печёночных гликогенозов. Накапливается разветвленный гликоген, так как дефектен деветвящий фермент. Гликогенолиз возможен, но в незначительном объёме. Лактоацидоз и гиперурикемия не отмечаются. Болезнь отличается более лёгким течением чем болезнь Гирке.

Мышечные формы гликогенозов характеризуются нарушением в энергоснабжении скелетных мышц. Эти болезни проявляются при физических нагрузках и сопровождаются болями и судорогами в мышцах, слабостью и быстрой утомляемостью.

33

Болезнь МакАрдла (тип V) — аутосомно рецессивная патология, отсутствует в скелетных мышцах активность гликогенфосфорилазы. Накопление в мышцах гликогена аномальной структуры.

Агликогеноз (гликогеноз 0 по классификации) — заболевание, возникающее в результате дефекта гликогенсинтазы. В печени и других тканях больных наблюдают очень низкое содержание гликогена. Это проявляется резко выраженной гипогликемией в постабсорбтивном периоде. Характерный симптом — судороги, проявляющиеся особенно по утрам. Болезнь совместима

сжизнью, но больные дети нуждаются в частом кормлении.

3.4ВОПРОСЫ, ВХОДЯЩИЕ В РУБЕЖНЫЙ КОНТРОЛЬ

1.Углеводы: определение класса, принципы нормирования суточной потребности, структурная и метаболическая роль.

2.Гликоген и крахмал: структуры, механизмы переваривания и всасывания конечных продуктов гидролиза.

3.Механизмы мембранного пищеварения углеводов и всасывания моносахаридов.

4.Мальабсорбция: понятие, биохимические причины, общие симптомы.

5.Синдром непереносимости молока: причины, биохимические нарушения, механизмы развития основных симптомов, последствия.

6. Углеводы: строение и биологическое значение гетерополисахаридов.

7.Производные моносахаридов: уроновые и сиаловые кислоты, амино – и дезоксисахариды строение и биологическая роль.

8.Пищевые волокна и клетчатка: особенности строения, физиологическая роль.

9.Гл6Ф: реакции образования и распада до глюкозы, номенклатура и характеристика ферментов, значение.

10.Пути обмена Гл6Ф, значение путей, реакции образования из глюкозы,

характеристика и номенклатура ферментов.

11.Реакции расщепления гликогена до глюкозы и Гл6Ф – тканевые особенности, значение, ферменты, регуляция.

12.Реакции биосинтеза гликогена из глюкозы и Гл6Ф – тканевые особенности, ферменты, регуляция, значение.

13.Механизмы ковалентной и аллостерической регуляции обмена гликогена, значение.

34

14.Адреналин и глюкагон: сравнительная характеристика по химической природе, механизму действия, метаболическим и физиологическим эффектам в различных тканях.

15.Механизмы гормональной регуляции обмена гликогена, значение.

3.5.ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1.Из приведенного ниже перечня выберите верное определение термина углеводы:

A.многоатомные альдегидо – или кетоспирты или их полигликозиды

B.органические вещества, растворимые в неполярных растворителях

C.многоатомные спирты, содержащие аминогруппу

D.карбоновые кислоты, содержащие аминогрупп

2.Из приведенного ниже перечня выберите, какую функцию выполняют в организме моносахариды: (2 ответа)

A.пластическую

B.антиоксидантную

C.энергетическую

D.определяют группы крови

3.Из приведенного ниже перечня выберите, какую функцию выполняет в организме глюкоза:

A.является структурным компонентом межклеточного вещества

B.определяет группы крови

C.пластическую

D.антиоксидантную

4.Из приведенного ниже перечня выберите, какую функцию выполняет в организме лактоза(2 ответа):

A.препятствует свертыванию крови

B.является источником моносахаридов

C.питательная

D.определяет группы крови

5.Из приведенного ниже перечня выберите, какую функцию выполняет в организме гепарин:

A.усиливает свертывание крови

B.является фрагментом гликолипидов

C.препятствует свертыванию крови

D.энергетическую

35

6.Из приведенного ниже перечня выберите, как изменяется суточная потребность в углеводах у людей пожилого возраста по сравнению с людьми зрелого возраста:

A.увеличивается

B.уменьшается

C.не изменяется

7.Из приведенного ниже перечня выберите, какой углевод всасывается в тонкой кишке только путем обычной диффузии:

A.ксилоза

B.фруктоза

C.глюкоза

D.галактоза

8.Из приведенного ниже перечня выберите, какой углевод всасывается в тонкой кишке путем только вторично активного транспорта:

A.рибоза

B.ксилоза

C.арабиноза

D.глюкоза

9.Из приведенного ниже перечня выберите наиболее инсулинзависимый белок переносчик глюкозы:

A.ГЛЮТ 3

B.ГЛЮТ 4

C.ГЛЮТ 2

D.ГЛЮТ 1

10.Из приведенного ниже перечня выберите, в какой период пищеварения происходит синтез гликогена:

A.абсорбтивный

B.постабсорбтивный

C.голодания

11.Из приведенного ниже перечня выберите какой основной тип гликозидной связи характерен для гликогена:

A.α 1,1

B.α 1,2

C.α 1,4

D.β 1,4

36

12.Из приведенного ниже перечня выберите те ферменты, которые непосредственно участвуют в образовании гликогена в печени (2 ответа):

A.гексокиназа

B.α 1,6 гликозидаза

C.фосфоглюкомутаза

D.гликогенсинтаза

13.Из приведенного ниже перечня выберите механизм активации гликогенфосфорилазы в печени:

A.дефосфорилирования

B.белок белкового взаимодействия

C.частичный протеолиз

D.фосфорилирования

14.Из приведенного ниже перечня выберите механизм инактивации гликогенфосфорилазы в печени:

A.фосфорилирование

B.дефосфорилирование

C.частичный протеолиз

D.белок белковое взаимодействие

15.Из приведенного ниже перечня выберите гормон, который стимулирует синтез гликогена в печени:

A.кортизол

B.инсулин

C.глюкагон

D.адреналин

16.Из приведенного ниже перечня выберите конечный продукт, который образуется в результате фосфоролиза гликогена:

A.Глюкоза

B.Глюкоза 1 фосфат

C.Глюкоза 6 фосфат

D.мальтоза

17.Из приведенного ниже перечня выберите положительный модулятор, который обеспечивает аллостерическую регуляцию гликогенфосфорилазы:

A.АМФ

B.АТФ

C.Глюкозо 6ф

D.АДФ

37

18.Из приведенного ниже перечня выберите механизм ингибирования гликогенсинтазы глюкагоном:

A.Аллостерический

B.Ковалентные модификации

C.Индукция репрессия

D.Конкурентный

19.Из приведенного ниже перечня выберите, какими гормонами стимулируется биосинтез гликогена в печени?

A.Инсулин

B.Глюкагон

C.Вазопрессин

D.Альдостерон

20.Из приведенного ниже перечня выберите причину гликогенозов:

A.приобретенный дефект ферментов гликогенолиза

B.наследственный дефект ферментов гликогенолиза

C.наследственный дефект ферментов гликогенеза

D.приобретенный дефект ферментов гликогенеза

Ответы:

38

4.ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА №2 «КАТАБОЛИЗМ МОНОСАХАРИДОВ»

4.1.УЧЕБНОЕ ЗАДАНИЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ № 2

1.Тема занятия: Анаэробный и аэробный распад моносахаридов.

2.Учебная цель занятия: Разобрать основной путь катаболизма моноса харидов в анаэробных и аэробных условиях, биохимические причины и механизмы их возможных нарушений.

3.Задачи занятия:

1.Изучить: последовательность реакций гликолиза, их биологическое значение, классификацию и номенклатуру ферментов, катализирующих эти реакции, ключевые реакции и реакции гликолитической оксидоредукции реакции, реакции взаимосвязи гликолиза с циклом Кребса и окислительным фосфорилированием, механизмы регуляции регуляторных ферментов

2.Выявить общие метаболиты и узлы интеграции гликолиза с другими метаболическими путями, оценить его метаболическое и физиологическое значение.

3.Рассмотреть биохимические причины, механизмы и диагностику симптомокомплексов повреждения реакций гликолиза, обмена галактоза и фруктозы.

4.Ознакомиться с методами исследования функционального состояния гликолиза, их диагностической ценностью, самостоятельно выполнить исследование активности ЛДГ и определить содержание молочной кислоты в сыворотке крови.

По теме занятия студент должен знать механизмы анаэробного и аэробного гликолиза и полного аэробного окисления глюкозы, механизмы регуляции этих процессов, причины их повреждения и метаболические последствия, и биохимические способы коррекции приобретённых нарушений.

По теме занятия студент должен уметь воспроизводить последовательность реакций анаэробного и аэробного пути окисления моносахаридов, подсчитывать энергетический баланс этих процессов при окислении различных моносахаридов, предсказывать метаболические последствия их нарушений, проводить биохимический анализ состояния этих метаболических путей.

4.Продолжительность занятия в академических часах: 3

39

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ

I. Определение и схема анаэробного и аэробного гликолиза и аэробного окисления глюкозы (моносахаридов), тканевые особенности. Этапы аэробного окисления глюкозы, взаимосвязь с другими видами обмена.

II. Гликолиз (и спиртовое брожение): реакции, номенклатура и классификация ферментов, регуляция, значение.

1.Ключевые, необратимые, киназные реакции: фосфорилирование субстратов и субстратного фосфорилирования – сходство и отличие, значение, механизмы регуляции.

2.Реакции субстратного и окислительного фосфорилирования – сходство и отличие, значение.

3.Реакции гликолитической оксидоредукции в аэробных и анаэробных условиях, значение.

III.Пути обмена пирувата и лактата (схема), значение. Реакции взаимосвязи гликолиза и цикла Кребса: превращение ПВК в АцКоА и ПВК в ЩУК – ферменты, коферменты, регуляция этих реакций.

IV. Механизмы взаимосвязи аэробного гликолиза и окислительного фосфорилирования: малат аспартатный и глицеролфосфатный челночные механизмы (шунты). Эффект Пастера: механизм, значение, тканевые особенности, в том числе и в опухолевых тканях. Энергетический баланс расщепления различных моносахаров в аэробных и анаэробных условиях.

V. Биохимические причины, метаболические нарушения, клинические проявления последствия нарушений реакций гликолиза и аэробного окисления моносахаридов.

VI. Обмен фруктозы: схема, значение, реакции, ферменты. Непереносимость фруктозы и эссенциальная фруктозурия (биохимические причины и метаболические нарушения, клинические проявления).

VII. Обмен галактозы: схема, реакции, значение. Галактоземия: биохимические причины и нарушения, механизмы развития катаракты и ангиопатий.

VIII. Возрастные особенности катаболизма моносахаридов.

4.2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

№1: Определение активности ЛДГ в тканях или сыворотки крови.

№2: Обнаружение молочной кислоты в мышечной ткани.

40