БХ Тема 11

Тема 12 Анаеробне окислення глюкози. Глюконеогенез.

Актуальність теми

Глюкоза є ключовим метаболітом в обміні вуглеводів, розщеплення якої супроводжується вивільненням енергії. Катаболізм глюкози може відбуватися в аеробних і анаеробних умовах. Незважаючи на те, що енергопродукція в анаеробному гліколізі низька, при дефіциті кисню це єдиний ефективний процес синтезу АТФ.

Головним джерелом глюкози як метаболічного палива для організму людини є екзогенні полісахариди, моносахариди - фруктоза, галактоза у складі сахарози і лактози. Поряд з цим існує шлях глюконеогенезу, який забезпечує організм глюкозою за рахунок її синтезу з невуглеводних біомолекул, а також альтернативний пентозофосфатний шлях, у результаті функціонування якого утворюється інший тип метаболічної енергії - НАДФН·Н+, що використовується у відновлювальних синтезах.

У зв’язку із зазначеним вище вивчення катаболізму глюкози є дуже важливим у формуванні базових біохімічних знань майбутніх фармацевтів.

Мета заняття:

• уміти інтерпретувати механізм анаеробного окислювання вуглеводів в організмі людини по кінцевих продуктах цього процесу для оцінки енергетичного забезпечення організму в нормі й патології.

• знати роль ферментів та коферментів для перебігу реакцій гліколізу.

• оволодіти основними принципами регуляції та особливостями перебігу реакцій глюконеогенезу.

• уміти визначати наявність молочної кислоти у біологічних рідинах реакцією Уффельманна

Конкретні цілі:

• Аналізувати основні джерела та шляхи використання глюкози крові.

• Трактувати механізми перетворення вуглеводів в анаеробних умовах; хімізм цих перетворень;

• Аналізувати особливості реакцій гліколізу, що проходять з використанням енергії АТФ.

• Аналізувати особливості перебігу реакцій субстратного фосфорилування та синтезу АТФ.

• Пояснювати роль коферментів та ферментів у проходженні реакцій гліколізу.

• Аналізувати механізми регуляції анаеробного окиснення вуглеводів.

• Аналізувати особливості перебігу реакцій та субстрати глюконеогенезу.

• Пояснювати та вміти трактувати механізми регуляції глюконеогенезу.

• Розраховувати енергетичні витрати на синтез глюкози з різних субстратів.

• Пояснювати механізми функціонування глюкозо-аланінового циклу та циклу Корі.

Теоретичні питання

1. Глюкоза, як важливий метаболіт вуглеводного обміну: загальна схема джерел і шляхів перетворення глюкози в організмі.

2. Спиртове та інші види бродіння, хімізм та біологічна роль цих процесів.

3. Особливості ферментативні реакції анаеробного окиснення глюкози (гліколізу):

• локалізація в клітині,

• біологічна роль,

• характеристика ферментативних реакцій гліколізу, що проходять з використанням енергії;

• механізм гліколітичної оксидоредукції;

• характеристика ферментативних реакцій субстратного фосфорилування гліколізу;

• лактатдегідрогеназна реакція в гліколізі, її механізм та особливості перебігу.

4. Енергетична цінність анаеробного окиснення глюкози.

5. Механізми регуляції швидкості перебігу реакцій анаеробного окиснення глюкози ключові ферменти гліколізу.

6. Біосинтез глюкози - глюконеогенез:

• фізіологічне значення,

• субстрати,

• ферментативні реакції,

• регуляторні ферменти,

• енергетика процесу.

7. Лактат та аланін як субстрати глюконеогенеза, глюкозо-лактатний (цикл Корі) та глюкозо-аланіновий цикли.

8. Взаємозв’язок і реципрокна регуляція гліколізу та глюконеогенезу.

Практична робота

Дослід 1. Реакція на молочну кислоту (реакція Уффельманна).

Принцип методу. Молочна кислота в присутності феноляту заліза (реактив Уффельманна), забарвленого у фіолетовий колір, утворює феруму лактат жовто-зеленого кольору:

фенол феруму фенолят

б)

феруму фенолят молочна кислота феруму лактат

Хід роботи: До 5 мл 1 %-го розчину фенолу додають 2-3 краплі 3 % розчину феруму хлориду. Утворюється феруму фенолят фіолетового кольору, до якого додають по краплях патологічний шлунковий сік, в якому відсутня вільна хлоридна кислота. При наявності в шлунковому соку молочної кислоти утворюється жовто-зелене забарвлення в результаті утворення феруму лактату.

Зробити висновок.

Клініко-діагностичне значення. Виявлення молочної кислоти в шлунковому соку проводять з метою дослідження інтенсивності процесів молочнокислого бродіння в шлунку (непрямий доказ відсутності чи низької концентрації хлоридної кислоти). Існує думка, що наявність молочної кислоти в шлунковому соку є наслідком метаболічних процесів ракових клітин.

Збільшення вмісту молочної кислоти може бути пов’язане з виконанням людиною інтенсивної фізичної праці за короткий проміжок часу без достатнього поступлення кисню, при цьому не відбувається повною мірою окисне декарбоксилування пірувату до ацетил-КоА. Збільшення концентрації молочної кислоти спостерігають при гострому гнійному запальному ураженні тканин, тяжкій анемії, епілепсії, тетанії, правці, гіпоксії, пов’язаній з серцевою та легеневою недостатністю, злоякісних новоутвореннях, захворюваннях печінки (гострих гепатитах, цирозі печінки), цукровому діабеті, нирковій недостатності, гострому септичному ендокардиті, поліомієліті, лейкозах.

Для більшості наведених станів (лактатацидоз) збільшується співвідношення лактат / піруват, найчастіше воно становить 10:1.

Література

Основна:

1. Губський Ю. І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – 508 с.

2. Вороніна Л.М., Десенко В.Ф., Мадієвська Н.М. та ін. Біологічна хімія. – Харків: Основа. – 608 с.

3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – 744 с.

4. Біохімічний склад рідин організму та їх клініко – діагностичне значення. Довідник / За ред. Склярова О.Я. – Київ: Здоров’я, 2003. – 192 c.

Додаткова:

1. Ангельскі С., Якубовскі З., Домінічак М. Г. Клінічна біохімія.– Сопот, 1998.– 451 с.

2. Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – 528 с.

3. Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия. – Москва: Мир, 2000. – 470 с.

4. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. – Москва: Мир, 2004.