Литература

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – С. 143-155, 166-172.

2. Губський Ю.І. Біологічна хімія. Підручник. – Київ-Вінниця: Нова книга, 2007. – С. 187-200, 211-218.

3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія люди-ни: Підручник. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – С. 300-308, 311-330.

4. Вороніна Л.М. та ін. Біологічна хімія. – Харків: Основа, 2000. – С. 246-265, 271-274.

5. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 327-334, 338-353.

6. Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. – С. 333-355.

7. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: ООО Медицинское информационное агентство, 1998. – С. 235-246.

8. Практикум з біологічної хімії / Бойків Д.П., Іванків О.Л., Кобилянська Л.І. / За ред. О.Я. Склярова. – К.: Здоров’я, 2002. – С. 89-118.

Занятие 6

Тема: Пентозофосфатный цикл окисления глюкозы. Метаболизм фруктозы и галактозы. Метаболизм гликозаминогликанов. Регуляция и нарушение обмена углеводов. Определение содержания глюкозы в крови глюкозооксидазным методом.

Актуальность. Кроме основных путей внутриклеточного метаболизма глюкозы (аэробного окисления и гликолитического расщепления), в организме представлены альтернативные пути – пентозофосфатный цикл, превращение в глюкуроновую кислоту и др. Знание этих путей, а также путей превращения фруктозы и галактозы, понимание их роли в энергообмене и пластических процессах клеток является важным для будущих врачей в связи с их возможной коррекцией. Гликозаминогликаны (ГАГ) (мукополисахариды) - это гетерополисахариды, структурными фрагментами которых являются дисахариды. В состав ГАГ входят гексуроновые кислоты, N-ацетилпроизводные глюкозамина или галактозамина. Катаболизм ГАГ происходит в лизосомах при участии специфических гликозидаз. Наследственный дефект этих ферментов приводит к развитию мукополисахаридозов - тяжелых заболеваний, в основе которых лежат серьезные нарушения развития ребенка. О нарушении в обмене углеводов объективно свидетельствуют изменения концентрации углеводов и их метаболитов, а также активности ферментов при разных заболеваниях.

Цель. Выучить биохимические закономерности альтернативных путей обмена моносахаридов: пентозофосфатного пути окисления глюкозы, путей преобразования фруктозы и галактозы. Ознакомиться с гликозаминогликанами и их метаболизмом в организме. Выучить основные вопросы относительно специфики обмена углеводов в условиях нормы и патологии. Уметь анализировать изменения уровня глюкозы в крови, механизмы его гормональной регуляции, патологические проявления нарушений обмена глюкозы: сахарный диабет, голодание. Объяснить молекулярно-биологические основы наследственных энзимопатий обмена фруктозы, галактозы, гликогена, гликозаминогликанов. Трактовать понятие нормо-, гипер- и гипогликемия, глюкозурия как нормальные и патологические состояния обмена глюкозы. Уметь связать знания теоретического материала с конкретными результатами лабораторных исследований и использовать их как критерии нормы и патологии. Ознакомиться с глюкозооксидазным методом определения глюкозы в крови и его клинико-диагностическим значением.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы: основные стадии, биологическая роль.

2. Роль пентозофосфатного пути окисления глюкозы в эритроцитах. Наследственное нарушение глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы эритроцитов.

3. Метаболизм фруктозы и галактозы в организме человека.

4. Гликозаминогликаны: структура, роль.

5. Общие представления о метаболизме гликозаминогликанов.

6. Эффекты и механизмы влияния глюкагона, адреналина, глюкокортикоидов, соматотропина и инсулина на уровень глюкозы в крови.

7. Нормальный уровень глюкозы в крови и его нарушение (гипер- и гипогликемия). Глюкозурия.

8. Клинико-биохимическая характеристика сахарного диабета (инсулинзависимого и инсулиннезависимого типов).

9. Наследственные нарушения обмена моносахаридов (фруктозурия, галактоземия).

10. Гликозидозы. Генетические нарушения метаболизма гликозаминогликанов.

11. Изменения обмена углеводов при гипоксии.

12. Гипогликемия новорожденных.

13. Нарушение углеводного обмена, связанные с недостаточностью дисахаридаз (лактазы, мальтазы, сахаразы).

14. Наследственные нарушения обмена гликогена (гликогенозы и агликогенозы).

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. У больного выявлен гиповитаминоз В₁. Активность какого фермента пентозофосфатного цикла при этом снижена?

А. Транскетолазы.	D. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы.
В. Кетоизомеразы.	Е. Глюконолактонгидролазы.
С. Трансальдолазы.

2. Укажите локализацию в клетках тканей реакций и ферментов пентозофосфатного пути обмена глюкозы.

А. Ядро. В. Митохондрии.	D. Цитозоль. Е. Рибосомы.
С. Цитоплазматическая мембрана.

3. Расхождение путей окисления глюкозы в гликолизе и пентозо-фосфатном цикле начинается на определенной стадии. Выберите её.

А. Расщепление фруктозо-1,6-дифосфата.

В. Образование пирувата.

С. Преобразование глюкозо-6-фосфата.

D. Образование лактата.

Е. Образование фосфоенолпирувата.

4. Пентозофосфатный путь окисления углеводов является источником:

А. Жирных кислот и АТФ. В. Нуклеиновых кислот и ФАДН2.	D. Заменимых аминокислот и ФАДН2.
С. Незаменимых аминокислот и АТФ	Е.Рибозо-5-фосфата и НАДФН2

5. У трёхлетнего ребенка с повышенной температурой после приема аспирина наблюдается усиленный гемолиз эритроцитов. Наследственная недостаточность какого фермента вызывает гемолитическую анемию?

А. Глицеролфосфатдегидрогеназы.	D. Гликогенфосфорилазы.
В. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы.	Е. -Глутамилтрансферазы.
С. Глюкозо-6-фосфатазы.

6. В двухлетнего мальчика наблюдается катаракта, увеличение печени и селезенки. Концентрация сахара в крови повышена, тест толерантности к глюкозе в норме. Наследственное нарушение обмена какого вещества является причиной этого состояния?

А. Глюкозы. В. Фруктозы. С. Галактозы. D. Мальтозы. Е. Сахарозы.

7. Укажите фермент, наследственное отсутствие которого является причиной фруктоземии.

А. Фруктокиназа.	С. Гексокиназа.	Е. Пируваткиназа.
В. Фосфофруктокиназа.	D. Глюкокиназа.

8. Концентрацию какого вещества следует определять в плазме крови больного гликогенозом I типа?

А. Глюкозы.	С. Галактозы.	Е. Мочевой кислоты.
В. Фруктозы.	D. Аланина.

9. Назовите процесс обмена веществ, скорость которого снижена при инсулинзависимом сахарном диабете:

А. Поглощение глюкозы тканями.	D. Протеолиз.
В. Гликогенолиз.	Е. Липолиз.
С. Глюконеогенез.

10. Укажите гормон, который снижает концентрацию глюкозы в крови, если ее содержание превышает 6,8 ммоль/л:

А. Тироксин.	С. Глюкагон.	Е. Инсулин.
В. Тестостерон.	D. Адреналин.

11. В крови пациента содержание глюкозы натощак - 5,55 ммоль/л, через 1 час после сахарной нагрузки - 8,55 ммоль/л, а через 2 часа - 4,95 ммоль/л. Такие показатели характерны для:

А. Здорового человека.

В. Больного тиреотоксикозом.

С. Больного со скрытой формой сахарного диабета.

D. Больного инсулинзависимым сахарным диабетом.

Е. Больного инсулиннезависимым сахарным диабетом.

12. У пожилой женщины развилась катаракта на фоне сахарного диабета. Назовите процесс, стимуляция которого является причиной помутнения хрусталика.

А. Гликозилирование белков.	С. Липогенез.	Е. Глюконеогенез.
В. Протеолиз белков.	D. Липолиз.

13. Пациент жалуется на повышенную усталость, постоянную жажду. Предыдущий диагноз - сахарный диабет. Выберите значение концентрации глюкозы плазмы крови (ммоль/л), которое подтверждает этот диагноз.

А. 8,5.

В. 2,0.

С. 4,5.

D. 5,0.

Е. 3,3.

14. У ребенка первого года жизни выявлено увеличение печени, почек, задержка роста, судороги (как следствие гипогликемии). Дальнейшее обследование показало отсутствие глюкозо-6-фосфатазы. Выберите тип гликогеноза, связанный с наследственным дефектом синтеза этого фермента.

А. Болезнь Гирке.	D. Болезнь Мак-Ардля.
В. Болезнь Помпе.	Е. Болезнь Томсона.
С. Болезнь Андерсена.

15. Величина почечного порога для глюкозы (ммоль/л) составляет:

А. 5–7.

В. 8–10.

С. 10–15.

D. 2–3.

Е. 15–20.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Количественное определение глюкозы в крови глюкозооксидазным методом

Задание. Определить содержание глюкозы в крови глюкозооксидазным методом.

Принцип. Глюкозооксидазный метод является специфическим и широко применяется в клинико-диагностических лабораториях, так как позволяет определить истинное содержание глюкозы в крови в присут-ствии разных углеводов и других редуцирующих веществ неуглеводной природы. Особенно целесообразным является применение глюкозоок-сидазного метода при диагностике диабета и других заболеваний, связан-ных с нарушением углеводного обмена. Метод базируется на специфич-ности действия фермента глюкозооксидазы, который окисляет глюкозу до глюконовой кислоты. Глюкозооксидаза – это флавопротеин, простетичес-кой группой которого является ФАД. Перенос двух атомов гидрогена на ФАД приводит к его восстановлению, а затем ФАДН₂ передает их на молекулярный кислород с образованием гидроген пероксида. Образован-ный гидроген пероксид в присутствии фермента пероксидазы окисляет о-толидин. Восстановленный о-толидин бесцветный, а окисленный – лазурно-синего цвета. Интенсивность образованной окраски прямо пропорциональна концентрации глюкозы и определяется на ФЕК.

Ход работы. Кровь в количестве 0,1 мл смешать в центрифужной пробирке с 1,1 мл изотонического раствора натрия хлорида. Прибавить 0,4 мл 5% раствора цинка сульфата и 0,4 мл раствора 0,3 моль/л натрия гидроксида, перемешать. Через 10 мин центрифугировать при скорости 2500 об/мин на протяжении 10 мин. К 1 мл надосадочной жидкости прибавить 3 мл энзимо-хромогенного реактива, перемешать и точно через 20 мин измерить оптическую плотность раствора в 10 мм кювете при длине волны 625 нм против контрольной пробы, в которую вместо надосадочной жидкости прибавить воду. Время с момента добавления энзимо-хромогенного реактива до измерения оптической плотности должно быть одинаковым для всех проб. Параллельно провести определение оптической плотности раствора стандартного образца глюкозы с концентрацией 27,8 ммоль/л, разбавленного в 5 раз.

Содержание глюкозы (Х) в моль/л в пробе рассчитать по формуле:

Х = (D_оп.×С)/D_ст, где D_оп. – оптическая плотность опытной пробы; D_ст. – оптическая плотность раствора стандартного образца глюкозы; С – концентрация глюкозы в растворе стандартного образца.

Клинико-диагностическое значение. При диагностике некоторых заболеваний (сахарный диабет, патологические состояния, связанные с недостаточностью функционирования печени и почек, эндокринопатии, новообразования мозга, поджелудочной железы и надпочечников, гиповитаминоз В₁, а также ряд наследственных энзимопатий) важно иметь объективные представления о состоянии углеводного обмена, главным показателем которого является содержание глюкозы в крови. Нормальные показатели концентрации глюкозы: в капиллярной крови – 3,38-5,55 ммоль/л, в сыворотке и плазме крови – 3,3-5,5 ммоль/л. Повышение концентрации глюкозы в крови – гипергликемия – наблюдается: 1) после чрезмерного приёма с пищей углеводов – алиментарная гипергликемия; 2) при стрессе (в случаях сильного эмоционального и психического возбуждения); 3) при сахарном диабете, остром панкреатите, панкреатических циррозах, связанных со снижением уровня инсулина; 4) при гиперфункции щитовидной железы, коры и мозгового вещества надпочечников, гипофиза; 5) при токсическом, травматическом или механическом повреждении ЦНС (травме, опухоле мозга, эпилепсии, менингите), отравлении угарным газом, цианидами, эфиром и т.п.

Причинами снижения уровня глюкозы – гипогликемии – являются: 1) голодание, несбалансированная диета – алиментарная гипогликемия; 2) нарушение переваривания и всасывания углеводов вследствие заболеваний тонкого кишечника; 3) передозировка инсулина при лечении сахарного диабета; 4) заболевания почек, когда нарушена реабсорбция в канальцах; 5) сердечная недостаточность (иногда); 6) гипофункция щитовидной железы, коры и мозгового вещества надпочечников, гипофиза; 7) отравление фосфором, бензолом, хлороформом; 8) большая потеря крови; 9) гиперфункция островков Лангерганса поджелудочной железы.