2 курс / Биохимия / Углеводный обмен

в) фосфоглюкомутазу г) глюкозо-6-фосфатазу д) гликогенсинтетазу

12. АМИЛАЗА РАСЩЕПЛЯЕТ

а) лактозу б) крахмал в) гликоген г) мальтозу д) сахарозу

13. ГЛИКОГЕНОЗЫ – ЭТО ЗАБОЛЕВАНИЯ, ВЫЗВАННЫЕ

а) наследственным нарушением синтеза гликогена б) наследственным нарушением распада гликогена

в) нарушением гормональной регуляции обмена гликогена г) нарушением процесса гликолиза д) нарушением процесса глюконеогенеза

14. МЕХАНИЗМЫ ПОСТУПЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ В КЛЕТКИ

а) облегченная диффузия с помощью специальных белков-пере- носчиков ГЛЮТ-1, ГЛЮТ-2, ГЛЮТ-3, ГЛЮТ-4, ГЛЮТ-5

б) транспорт по градиенту концентрации глюкозы в) транспорт против градиента концентрации глюкозы г) транспорт через мембраны с затратой АТФ

УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ

15. ПРОЦЕССЫ				ФЕРМЕНТЫ
1) синтез гликогена			А) фосфорилаза
2) распад гликогена			Б) гексокиназа
			В) фосфоглюкомутаза
			Г) гликогенсинтетаза
			Д) глюкозо-6-фосфатаза
	ОТВЕТЫ НА ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
1: а	6:	б		11:а, д
2: б	7:	б		12:б, в
3: б	8:	а, б		13:а, б
4: в	9:	б, в		14:а, в
5: б	10:	а, в, д		15:1–Б, В, Г; 2–А, В, Д

11

Тема 2. ДИХОТОМИЧЕСКОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ. ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ. ОБМЕН ПИРОВИНОГРАДНОЙ КИСЛОТЫ

Место проведения: кафедра биохимии. Продолжительность занятия – 180 мин.

Цель занятия: систематизировать знания по анаэробному дихотомическому пути окисления глюкозы, глюконеогенезу и обмену пировиноградной кислоты; освоить метод определения пировиноградной кислоты в моче; обсудить клинико-диагностическое значение определения ПВК.

Конкретные задачи.

Студент должен знать:

–этапы анаэробного дихотомического расщепления глюкозы (гликолиза) и биологическую роль каждого этапа;

–реакции анаэробного дихотомического расщепления глюкозы, роль этого процесса, энергетический выход гликолиза;

–процесс глюконеогенеза, уметь писать обходные реакции, роль глюконеогенеза, гормональную регуляцию;

–основные этапы аэробного окисления глюкозы;

–обмен пировиноградной кислоты;

–принцип метода определения пировиноградной кислоты в моче;

–диагностическое значение определения пировиноградной кислоты

вмоче.

Студент должен уметь:

–количественно определять содержание пировиноградной кислоты

вмоче;

–объяснять причины повышения и понижения содержания ПВК в

моче.

Студент должен владеть:

–алгоритмом работы на ФЭКе;

–информацией об изменениях биохимических показателей с учетом знаний механизмов развития патологий и при действии вредных факторов окружающей среды.

Мотивация. Знания и навыки, приобретенные на занятии, необходимы для понимания механизмов развития патологических состояний, связанных с процессами нарушения образования энергии. Определение

12

концентрации ПВК в моче и крови представляет для врача практический интерес с точки зрения лабораторной диагностики острых и хронических интоксикаций (в том числе алкогольной), гиповитаминоза В1, гипоксических состояний.

Изучение темы должно способствовать формированию общекультурных (ОК-5) и профессиональных (ПК-9, ПК-15) компетенций.

Задание для самоподготовки: изучить рекомендуемую литературу, используя вопросы для самоподготовки.

Рекомендуемая литература

Основная

Березов, Т.Т. Биологическая химия / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. – М. :

Медицина, 1998. – С. 327–345.

Биохимия : учебник для вузов / под ред. проф. Е.С. Северина. – М. :

ГЭОТАР-МЕД, 2003. – С. 247–250, 315–316, 333–343, 281–285; То же. – 2011. – С. 245–247, 279–283, 310–312, 328, 339.

Химия и обмен углеводов. Регуляция углеводного обмена. Гормоны : учеб- но-методическое пособие к практическим занятиям по биологической химии /

под ред. проф. В.А. Дадали, доц. Ж.В. Антоновой, доц. Р.Н. Павловой. –

СПб., 2013.

Дополнительная

Марри, Р. Биохимия человека / Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Ро-

дуэлл. – М. : Мир, 1993. – С. 181–188, 196–199, 214–219.

Медицинские лабораторные технологии и диагностика : справочник ; т. 1 / под ред. А.И. Карпищенко. – СПб. : Интермедика, 1999. – С. 83–84.

Лабораторные методы исследования в клинике : справочник / под ред.

проф. В.В. Меньшикова. – М. : Медицина, 2002. – С. 210–212; 240.

Вопросы для самоподготовки

1.Назовите пути распада глюкозы по типу расщепления и условиям окисления молекулы.

2.Назовите основные этапы дихотомического распада глюкозы в анаэробных и аэробных условиях.

3.Что такое гликолиз, какова его биологическая роль?

4.Стадии гликолиза (подготовительная и оксидоредукции), их биологическая роль. Уметь писать реакции двух этапов.

5.Что такое субстратное фосфорилирование? На каких стадиях гликолиза оно происходит?

13

6.Энергетический выход гликолиза.

7.Гормональная регуляция гликолиза.

8.При каких процессах в организме образуется пировиноградная кислота?

9.Каким превращениям подвергается пировиноградная кислота в: а) гликолизе, б) при аэробном окислении глюкозы, в) в ходе глюконеогенеза, г) белкового обмена, д) липидного обмена?

10.Какой ферментативный комплекс участвует в окислительном декарбоксилировании ПВК? Назовите ферменты, коферменты и витамины, участвующие в этом процессе, напишите процесс.

11.Какие вещества инактивируют пируватоксидазную систему и почему?

12.Принципы метода определения ПВК в моче, использование его для диагностических и профилактических целей.

13.Глюконеогенез, биологическая роль, гормональная регуляция. Уметь писать обходные реакции глюконеогенеза.

Пример входного контроля

Выберите правильный ответ:

1.Гликолиз – это ферментативный процесс расщепления глюкозы:

1)аэробного апотомического

2)анаэробного апотомического

3)аэробного дихотомического

4)анаэробного дихотомического

2.Приведите пример реакции субстратного фосфорилирования в процессе гликолиза.

Биологическая роль пировиноградной кислоты

Пировиноградная кислота (ПВК) образуется в организме при метаболических превращениях углеводов, белков и липидов. Она образуется в тканях в процессе окисления глюкозы, распада гликогена, окисления глицерина, при трансаминировании аминокислот и из молочной кислоты в ходе глюконеогенеза.

ПВК является ключевым метаболитом анаэробного и аэробного окисления глюкозы. В процессе гликолиза ПВК восстанавливается до молочной кислоты – конечного продукта анаэробного обмена; в аэробных условиях ПВК подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием ацетил-коА, который подвергается дальнейшему

14

окислению в цикле трикарбоновых кислот или используется для синтеза липидов и аминокислот. ПВК является основным субстратом глюконеогенеза.

Значение определения концентрации ПВК в крови и моче в санитарно-химических и клинических исследованиях

Повышение концентрации ПВК в крови и моче наблюдается при гиповитаминозе В1, при воздействии на организм промышленных ядов, блокирующих SH-группы тиоловых ферментов; гипоксических состояниях: воспалениях легких, поражениях легких пылью промышленного происхождения, тяжелой сердечной недостаточности, острых инфекционных заболеваниях, недостатке кислорода в окружающей среде; гепатоцеребральной дистрофии и циррозах, приводящих к нарушению циркуляции крови, мышечной дистрофии и других заболеваниях. Наиболее резкое повышение ПВК в крови отмечается при интенсивной мышечной работе и гиповитаминозе В1.

Одной из причин накопления ПВК является торможение процесса ее окислительного декарбоксилирования в митохондриях клеток.

Витамин В1 входит в состав кофермента тиаминдифосфата, который является первым ферментом пируватдегидрогеназной системы – пируватдегидрогеназы. При недостаточности этого витамина, а также при нарушении его обмена наблюдается снижение интенсивности окислительного декарбоксилирования ПВК. Введение пациенту препарата витамина В1 или тиаминдифосфата с фармакопейным названием кокарбоксилаза, наоборот, стимулирует процесс аэробного метаболизма пирувата и повышает энергообеспечение клеток.

В состав пируватдегидрогеназной системы входят тиоловые ферменты – дегидрогеназы (пируватдегидрогеназа и дигидролипоилдегидрогеназа) и коферменты, содержащие SH-группы (липоевая кислота и HS-КоА), поэтому пируватдегидрогеназная система блокируется тиоловыми ядами: солями тяжелых металлов, окислителями, алкилирующими агентами.

Пируватдегидрогеназная система работает только в аэробных условиях, поэтому ПВК накапливается в тканях и при гипоксии.

Методы определения ПВК

Существует несколько методов количественного определения пировиноградной кислоты в тканях и биологических жидкостях.

15

1.Определение ПВК в крови колориметрическим методом.

Принцип метода см. ниже в лабораторной работе. При анализе используют 0,2 мл крови из пальца. Нормальные значения ПВК в крови 0,03–0,10 ммоль/л.

2.Энзиматический метод определения ПВК в крови (и в тканях экспериментальных животных).

Принцип метода. В присутствии фермента лактатдегидрогеназы пируват восстанавливается до лактата в реакции:

СОО– СОО–

С = О + НАДН + Н+ CH–ОН + HAД+

СН3 CH3

пируват лактат

Количество используемого в реакции пирувата эквивалентно количеству восстановленного кофермента НАДН + Н+, убыль которого регистрируют спектрофотометрически при длине волны = 340 нм.

В клинике для анализа используют 1 мл венозной крови. Нормальные значения ПВК в крови 0,05–0,114 ммоль/л.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Определение пировиноградной кислоты в моче колориметрическим методом

Принцип метода. Пировиноградная кислота взаимодействует с 2,4-динитрофенилгидразином с образованием гидразона, который в щелочной среде приобретает красно-коричневую окраску, интенсивность которой прямо пропорциональна концентрации ПВК.

Уравнение реакции:

COOH

NO2

COOH

NO2

C=O +

NH2-NH-

NO2

C=N-NH-

NO2

-H O

2

CH3

CH3

ПВК

2,4-динитрофенилгидразин

2,4 –динитрофенилгидразон ПВК

16

Реактивы и оборудование: 1) 2,4-динитрофенилгидразин (2,4- ДНФГ), 0,1 % раствор в 2 н. HCl; 2) гидроксид калия (КОН), 2,5 % раствор в этиловом спирте; 3) пробирки с пробками, пипетки; 4) фотоэлектроколориметр; 5) калибровочный график.

Ход работы. К 1 мл разведенной в 4 раза мочи добавляют 0,5 мл 0,1 % раствора 2,4-ДНФГ и интенсивно встряхивают. Параллельно готовят контрольную пробу, содержащую 1 мл дистиллированной воды вместо мочи; все остальные реактивы добавляют в том же количестве, что и в опытную пробу. К контрольной и опытной пробе через 5 мин добавляют 2 мл 2,5 % спиртового раствора гидроксида калия и перемешивают. Через 10 мин пробы фотометрируют, используя зеленый светофильтр ( = 560 нм) и кюветы с рабочим расстоянием 10 мм, против контроля.

Расчет.

Калибровочный график зависимости оптической плотности окрашенного раствора гидразона от концентрации ПВК в пробе D = f(C) строят предварительно, используя стандартный раствор пирувата натрия.

Содержание ПВК в суточном объеме мочи (С, мг/сут) рассчитывают по формуле:

С = Х ∙ 4 ∙ 1500/1000,

где Х – содержание ПВК в исследуемой пробе, определенное по калибровочному графику, мкг/мл; 4 – множитель для определения содержания ПВК в 1 мл неразведенной мочи; 1500 – средний суточный объем мочи, мл; 1000 – коэффициент для перевода микрограммов в миллиграммы.

Сравните полученные результаты с нормой: за сутки с мочой должно выделяться 10–25 мг ПВК. Укажите возможные причины повышенного содержания ПВК в моче.

Вывод: __________________________________________________.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ

1.ГЛИКОЛИЗ – ЭТО ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ПРОЦЕСС РАСЩЕПЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ

а) анаэробного апотомического

17

б) аэробного дихотомического в) анаэробного дихотомического г) аэробного апотомического

2. КОНЕЧНЫМ ПРОДУКТОМ ГЛИКОЛИЗА ЯВЛЯЕТСЯ

а) молочная кислота б) пировиноградная кислота

в) две триозы: глицеральдегид-3-фосфат, диоксиацетонфосфат г) ацетил-КоА д) лимонная кислота

3. РЕАКЦИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩАЯ СКОРОСТЬ ГЛИКОЛИЗА

а) гексокиназная б) альдолазная

в) глицеральдегидфосфатдегидрогеназная г) лактатдегидрогеназная д) фосфофруктокиназная

4. СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ – ЭТО

а) фосфорилирование глюкозы с участием АТФ б) фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с участием АТФ

в) образование двух фосфотриоз в альдолазной реакции г) синтез АТФ (ГТФ и др.) с использованием энергии макроэргиче-

ских связей субстратов д) синтез АТФ в дыхательной цепи

5.ПРЕВРАЩЕНИЕ ФОСФОЕНОЛПИРУВАТА В ПИРУВАТ В ХОДЕ ГЛИКОЛИЗА – ЭТО

а) реакция субстратного фосфорилирования б) завершающая реакция подготовительного этапа гликолиза в) образование активной формы глюкозы г) скоростьопределяющая реакция

6.ПРЕВРАЩЕНИЕ ФРУКТОЗО-6-ФОСФАТА ВО ФРУКТОЗО-1,6-ДИФОСФАТ В ХОДЕ ГЛИКОЛИЗА – ЭТО

а) реакция субстратного фосфорилирования б) завершающая реакция подготовительного этапа гликолиза в) образование активной формы глюкозы г) скоростьопределяющая реакция

7.ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ ГЛЮКОЗЫ С ПОМОЩЬЮ АТФ ДО ГЛЮКОЗО-6- ФОСФАТА В ХОДЕ ГЛИКОЛИЗА – ЭТО

а) реакция субстратного фосфорилирования б) завершающая реакция подготовительного этапа гликолиза

18

в) образование активной формы глюкозы г) скоростьопределяющая реакция

8.ГОРМОНЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ РЕПРЕССИЮ СИНТЕЗА КЛЮЧЕВЫХ ФЕРМЕНТОВ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА

а) инсулин б) глюкокортикоиды в) глюкагон

г) минералокортикоиды д) тиреоидные гормоны

9. КЛЕТКИ, КОТОРЫЕ СУЩЕСТВУЮТ ТОЛЬКО ЗА СЧЕТ ГЛИКОЛИЗА

а) гепатоциты б) кардиомиоциты в) эритроциты г) лейкоциты д) адипоциты

10.ГОРМОНЫ, ИНДУЦИРУЮЩИЕ СИНТЕЗ КЛЮЧЕВЫХ ФЕРМЕНТОВ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА

а) инсулин б) глюкокортикоиды в) глюкагон

г) минералокортикоиды д) тиреоидные гормоны

ВЫБЕРИТЕ ВСЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ

11. ПИРОВИНОГРАДНАЯ КИСЛОТА В КЛЕТКАХ МОЖЕТ

а) подвергаться окислительному декарбоксилированию в аэробных условиях до ацетил-КоА

б) восстанавливаться в анаэробных условиях до лактата в) превращаться в аланин в реакции трансаминирования г) являться субстратом глюконеогенеза д) являться конечным продуктом глюконеогенеза

12. РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ НЕОБРАТИМЫМИ

а) лактатдегидрогеназная б) пируваткиназная в) альдолазная

г) фосфофруктокиназная д) гексокиназная

19

13. ФЕРМЕНТЫ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ КЛЮЧЕВЫМИ

а) фруктозо-1,6-дифосфатаза б) пируватдегидрогеназа в) пируваткарбоксилаза г) глюкозо-6-фосфатаза

д) фосфоенолпируваткарбоксикиназа

14.УСЛОВИЯ ПРОТЕКАНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ ПИРУВАТА

а) целостность митохондриальных мембран б) достаточная концентрация ацетил-КоА, АТФ и восстановленных

коферментов в) отсутствие воздействия тиоловых ядов

г) достаточное количество витамина В1 д) наличие кислорода в клетке

15.ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ ПИРУВАТА ЗАВЕРШАЕТСЯ ОБРАЗОВАНИЕМ

а) лактата б) ацетил-КоА

в) восстановленного кофермента НАДН+Н+ г) оксалоацетата д) углекислого газа

16. ИНГИБИТОРЫ ПИРУВАТОКСИДАЗНОЙ СИСТЕМЫ

а) СО б) СN–

в) Hg++

г) Н2О2 д) монойодацетат

УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ

17. КОФЕРМЕНТЫ ПИРУВАТОКСИДАЗ-		ВЕЩЕСТВА, ВХОДЯЩИЕ В
НОЙ СИСТЕМЫ		СОСТАВ КОФЕРМЕТОВ
1)	ТДФ	А) витамин В1
2)	липоевая кислота	Б) витамин В2
3) HS-KoA		В) витамин В5
4)	ФАД	Г) витамин РР
5)	НАД+	Д) витамин В6
		Е) витаминоподобное вещество

20