Коллоквиум II: Углеводы

Задачи:

1)В клинику поступил ребенок с диареей, наблюдающейся после кормления молоком. Для установления диагноза провели тест на толерантность к лактозе. Больному натощак дали выпить 50 г лактозы, растворенной в воде. Через 30, 60 и 90 мин в крови определяли концентрацию глюкозы. Результаты показала, что концентрация глюкозы в крови не увеличивалась. Назовите возможные причины полученных результатов, аргументируйте их.

Существует два варианта. Во первых может быть лактазная недостаточность (нарушение переваривания), во вторых нарушение всасывания моносахаров в энтороциты. Диарея развивается в следствии мальабсорбции. Сахара достигая дистальных отделов кишечника изменяют осмотическое давление + сахара разлагаются микроорганизмами кишечника(образуются кислоты)вода поступает в кишечникразвивается диарея.

2) У ребенка, находящегося на естественном вскармливании, частый жидкий стул, вздутие живота, рвота и снижение веса. Температура тела на повышалась. При проведении нагрузки лактозой сахар крови повысился на 15 мг% (норма 50 мг% и выше). При нагрузке одновременно глюкозой и галактозой повышение составило 55 мг%. Укажите возможные причины изменений.

У ребенка лактазная недостаточность т.к. при нагрузке глюкозой и галактозой сахар крови повысился на 55мг% (норма 50 и более мг%), а при нагрузке лактозой сахар повысился на 15мг%.

3) В больницу поступил ребенок, у которого после выпитого молока начинается рвота, понос, появляются боли в животе, метеоризм. При исследовании оказалось, что прием лактозы сопровождается увеличением уровня глюкозы в крови на 30 мг% (норма 50 и более мг%), прием глюкозы – на 55 мг%. О каком заболевании можно думать?

У ребенка лактазная недостаточность.(см задачу№2)

4) У ребенка в возрасте 2-х недель прием молока приводит к вздутию живота, диарее. Нагрузочный тест с применением глюкозы и галактозы сопровождается повышением глюкозы в крови на 15 мг%. О каком нарушении можно думать?

У ребенка нарушено всасывание моносахаров в энтероциты т.к. нагрузочный тест с применением глюкозы и галактозы сопровождается повышением сахара крови на 15мг%

5) При переводе ребенка на смешанное вскармливание у него возник понос, вздутие живота, потеря веса. О каких нарушениях можно думать? Какие биохимические показатели доказывают эти нарушения?

: У ребенка сахаразно-изомальтазная недостаточность(ферментный комплекс пристеночного пищеварения, гидролизует альфа-1,2 и альфа-1,6 гликозидные связи сахарозы и изомальтозы )

6) У больного диастазная активность мочи 520 мг крахмала в час, в каловых массах зерна крахмала, сахар крови 9 ммоль/л. С патологией какого органа связаны данные нарушения? Назначьте необходимые биохимические анализы.

У больного, по видимому, нарушена функция поджелудочной железы т.к. не работает панкреатическая амилаза (зерна крахмала в кале), наблюдается гипергликемия(возможно нарушение функционирования инсулина). Следует назначить биохимический анализ крови на панкреатические ферменты(панкреатическая амилаза, липаза)

7) При обследовании у ребенка обнаружены такие симптомы, как дерматит, замедленный рост, аллопеция (выпадение волос), расстройство мышечной деятельности. Ребенок часто болел, что связано с ослаблением функции иммунной системы. Анализ мочи показал высокой содержание лактата. При биохимическом обследовании обнаружен дефицит фрмента синтетазы холокарбоксилазы, который катализирует присоединение биотина к специфическому остатку лизина в активном центре ферментов. Почему при данном нарушении в моче обнаруживается лактат?

При дефиците синтазы холокарбоксилазы нарушается функция биотина. Биотин является коферментом карбоксилазв моче накапливаются их метаболиты. Например: пируватдекарбоксилаза биотинзависима (следовательно из пирувата не образуется ацетил-СоА) пируват восстанавливается до лактата лактат обнаруживается в моче. Биотин является источником серы, которая требуется для синтеза коллагенапри дефиците выпадение волос, дерматиты.

8) Почему внутривенное введение препаратов глюкозы и калия приводит к более быстрому проникновению глюкозы в миокардиоциты, чем введение чистой глюкозы?

Один из способов транспорта глюкозы в клетку является симпорт с ионами натрия. Натрий двигается по градиенту концетрации. Градиент концентрации создает Na K-АТФаза(из клетки выводится 3 иона натрия, в клетку заходит 2 иона калия)

9) При генетическом дефекте глюкозо-6-фосфатазы в гепатоцитах повышается содержание рибозо-5-фосфата, вследствие чего ускоряется синтез нуклеотидов. Это приводит к увеличению образования мочевой кислоты – конечного продукта катаболизма пуриновых нуклеотидов – и возникновению подагры. В чем заключается причина увеличения образования рибозо-5-фосфата при недостаточности этого фермента?

: Болезнь Гирке(дефект глюкозо-6-фосфотазы нарушение образования свободной глюкозы из глюкозо-6-фосфата). Глюкозо-6-фосфат накапливается  активируется пентозофосфатного путь окисления глюкозо-6-фосфатаобразуется рибозо-5-фосфат

10) Перед началом деления клеток увеличивается активность ферментов пентозофосфатного цикла. Какие условия, обеспечивающие размножение клеток, создаются при этом?

Перед деление клетка нуждается в рибозо-5-фосфате активируется пентозофосфатный путь окисления глюкозы.

11) В жировой ткани высокой активностью обладают дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата и 6-фосфоглюконата. Как это объяснить? Для чего используются продукты этих реакций?

: В процессе пентозофосфатного пути образуется NADF, который используется для синтеза стероидных гормонов, а также для работы глутатионпероксидазы(нейтрализация активных форм кислорода предотвращение перекисного окисления липидов)

12) Блокада трансальдолаз и транскетолаз пентозного цикла приводит к развитию анемии с малым числом эритроцитов и лейкоцитов в крови. Почему?

: Анемия развивается вследствие перекисного окисления эритроцитов(+ преципитация гемоглобина) и лейкоцитов. Т.к. нарушен пентозофосфатный цикл(он является главным источником NADF, который нужен для работы глутатионпероксидазы , глутатионредуктазы нейтрализация активных форм кислорода)

13) Почему у больных с врожденным низким уровнем дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата может развиться гемолитическая анемия?

: При низком содержании дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата нарушается пентозофосфатный цикл  недостаток NADF анемия(см 12 задачу)

14) Во время обследования у пациента выявлены анемия и наличие в эритроцитах телец Хайнца – результат агрегации протомеров гемоглобина вследствие окисления SH-групп цистеиновых остатков гемоглобина активными формами кислорода и образования дисульфидных связей. Какие нарушения в метаболизме эритроцитов могут быть причиной данной клинической ситуации?

Дефицит NADF приводит к накоплению метгемоглобина и увеличению образования активных форм кислорода, вызывающих окисление SH-групп в молекулах глутатиона. Молекулы метгемоглобина образуют дисульфидные связи между протомерами и агрегируют с образованием телец Хайнца

15) После физической нагрузки возникает острая мышечная боль, которая проходит через сутки. С чем она связана?

При повышенной нагрузке происходит анаэробный гликолиз накопление лактата в мышцах  боль в мышцах

16) Известно, что при гипоксии наблюдается лактацидоз. Объясните причины повышения концентрации лактата в крови больных, страдающих нарушением кровообращения.

При нарушениях кровообращения происходит анаэробный гликолизнакопление лактата

17) Хрусталик глаза является светопреломляющей средой глаза, и митохондрии в нем отсутствуют. В качестве источника энергии в хрусталике используется глюкоза. Какой путь катаболизма глюкозы обеспечивает энергией АТФ хрусталик глаза? Назовите способ синтеза АТФ в этом процессе.

Хрусталик глаза обеспечивается специфическим путем катаболизма глюкозы(гликолиз). АТФ синтезируется субстратным путем.

18) В опыте к гомогенату мышц добавили глюкозу. Сколько молей АТФ может синтезироваться за счет энергии окисления 1 моль глюкозы в специфическом пути катаболизма, если в опыте использовали гомогенат ткани с нативными митохондриями, но в присутствии барбитуратов?

Т.к. аэробного гликолиза происходить в данных условиях не может (барбитураты являются ингибиторами NADH-дегидрогеназы), то происходит анаэробный гликолиз. При окислении 1 молекулы глюкоза анаэробным путем синтезируется 2 АТФ 1 моль глюкозы=2 моль АТФ

19) Спринтер и стайер соревнуются на двух дистанциях – 100 м и 10 км. Спринтер завершает стометровку, стайер бежит десятый километр. Укажите различия в энергетическом обеспечении работы мышц у этих бегунов.

Существует 2 вида мышечных волокон: красные(медленноутомляемые) и белые (быстроутомляемые). В красных волокнах содержится много миоглобина и митохондрий, следовательно работает аэробная система энергообразования. В белых волокнах происходит анаэробный гликолиз ( энергия производится быстрей, но быстро исчерпывается)

20) Как изменится уровень лактата в крови при хроническом дефиците тиамина? Почему?

При дефиците тиамина (вит В1) нарушается работа пируватдегигрогеназного комплекса пируват не переходит в ацетил-КоА пируват восстанавливается до лактата лактат-ацидоз.

21) Почему при интенсивной умственной работе возникает острое чувство голода?

Мозг крайне чувствителен к гипогликемии. При этом содержит мало гликогена(запас быстро расходуется), поэтому при интенсивной умственной работе возникает чувство голода.

22) Рассчитайте, сколько молекул АТФ и УТФ надо потратить, чтобы включить в состав гранул гликогена 100 молекул глюкозы?

В процессе гликогеногенеза затрачивается 1 молекула УТФ и 2 АТФ (одна на фосфорилирование глюкозы, другая для фосфорилирования УДФ)  Для включения в молекулу гликогена 100 молекул глюкозв, нужно затратить 100 УТФ и 200 АТФ.

23) Почему недостаточность лизосомальной гликозидазы в мышцах приводит к повышенной потребности в глюкозе во время мышечной работы. А недостаточность того же фермента в печени без лечения заканчивается смертью?

При недостатке лизсомальной гликозидазы нарушается гликогенолизмышца постоянно нуждается в поставке глюкозы т.к. она не образуется в мышце. При недостатке гликозидаз печени нарушается снабжение всего организма глюкозой, что может привести к смерти.

24) Студенту, попавшему в автомобильную пробку, пришлось совершить 2-х мин пробежку, чтобы не опоздать на лекцию. Опишите механизм, обеспечивающий мышцы глюкозой при физической нагрузке.

: При кратковременных мышечных нагрузках в качестве источника энергии используется: креатинфосфат (первые 20-30 секунд)+ гликоген мышц(2-3 минуты). Кретинфосфат взаимодействует с АДФ креатин + АТФ, далее гликоген мышц мобилизилуется до глюкозо-6-фосфата, который подвергается гликолизу(при коротких нагрузках анаэробному) с образованием лактата. По истечении 2-3 минут интенсивной работы содержание лактата становиться избыточным мышца нуждается в отдыхе.

25) Недостаток биотина приводит к прекращению синтеза глюкозы из аланина, но не из аспартата. Почему?

Биотин является коферментом карбоксилаз. В частности пируватсарбоксилаза, которая превращает пируват в оксалоацетат. Глюконеогенез из аланина происходит через образование пирувата(который, в свою очередь превращается в оксалоацетат). В глюконеогенезе из аспартата не участвуют карбоксилазы недостаток биотина не нарушает синтеза глюкозы из аспартата.

26) Как объяснить склонность больных циррозом печени к гипогликемии?

: В основном возникает при голодании, когда из-за недостаточного числа нормальных гепатоцитов не поддерживается постоянный уровень глюкозы крови(нарушение как содержания гликогена, так и глюконеогенеза).

27) Какие процессы в клетках, содержащих митохондрии, активируются введением аспартата и аланина?

:. Предполагаю, что запускаются процессы трансаминирования. А дальше, возможно, процесс гюконеогенеза.

28) Недостаточноть фруктозо-1,6-бисфосфатазы наследуется по аутосомно-рецессивному типу. У больных с таким дефектом наряду с другими нарушениями наблюдаются гипогликемия натощак и лактацидоз. Объясните роль фермента в метаболическом пути, обеспечивающем сохранение нормального уровня глюкозы в крови при голодании.

Фруктозо-1,6-бифосфотаза отщепляет фосфатную группу от фруктозо-1,6-бифосфата(с оразованием глюкозо-6-фосфата) при недостатке нарушается процесс глюконеогенеза натощак развивается гипогликемия. При избытке фруктозо-1,6-бифосфата запускаются реакции гликолиза лактацидоз.

29) Недостаток пищи вынуждает жителей Африки употреблять в пищу плоды дерева akee. Незрелые плоды вызывают тяжелое отравление, т.к. содержат гипоглицин А. Это вещество ингибирует β-окисление жирных кислот в печени, а при голодании основным источником АТФ в печени являются жирные кислоты. Почему отравление гипоглицином А сопровождается гипогликемией?

Ацетил-КоА является аллостерическим регулятором пируваткарбоксилазы, фермента участвующего в глюконеогенезе. Гипоглицин снижает концентрацию Алетил-КоА. Также гипоглицин приводит к ацидозу дикарбоновыми кислотамитакже угнетает глюконеогенез за счет нарушения транспорта малата уменьшает содержание оксалооцетата, превращаегося в фосфоенолпируват, тем самым тормозится глюконеогенез, вызывая гипогликемию.

30) У пациентов с заболеваниями легких, при которых развивается общая гипоксия тканей, в гликолитическом пути в эритроцитах может протекать дополнительная реакция, катализируемая 1,3-дифосфоглицератмутазой в обход стадии, катализируемой 1,3-дифосфоглицераткиназой. Объясните, почему при этом поступление кислорода в ткани возрастает, а энергетический эффект гликолиза снижается.

В следствии того, что реакции идут в обход фосфоглицераткиназной, энергетический эффект гликолиза уменшается т.к. в процессе фосфоглицераткиназной реакции отращуется АТФ. Поступление кислорода увеличивается вследствии....

31) Каким образом может получать АТФ миокард, временно лишенный поступления кислорода?

Миокард, временно лишенный поступления кислорода, может получать АТФ в результате окисления лактата, поступившего в сердечную ткань вместе с кровью. При этом также будет образовываться углекислота и вода. ???

32) Какова роль ЛДГ в сердце, если известно, что углеводы в сердце окисляются аэробно?

ЛДГ, присутствующая в сердце, необходима для того, чтобы можно было окислять лактат до пирувата в случае приноса его к сердечной ткани с током крови или же его возникновении в случае кислородного голодания (наличие лактата в сердечной ткани опасно, так как при поступлении кислорода к сердцу, лактат начинает использовать его для собственных реакций окисления,а кислород на самом деле больше необходим для окисления жирных кислот, являющихся главным источником АТФ для миокарда. Сам лактат тоже способен к продукции АТФ в ходе своего окисления, но в очень малых количествах) . При наличии кислорода полученный пируват может в ходе окислительного декарбоксилирования превращаться в ацетил-Ко-А и уже использоваться в ЦТК.