Занятие № 1. Химия углеводов. Сахар крови. Обмен гликогена.

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 29Следующая ⇒

Цель занятия. Восстановить представления о структуре и свойствах углеводов, закрепить знания по перевариванию и всасыванию углеводов; усвоить основные пути тканевых превращений глюкозы, молекулярные механизмы депонирования и мобилизации гликогена, механизмы регуляции уровня сахара в крови; научиться определять и интерпретировать уровень глюкозы в крови и активность альфа-амилазы в крови и моче.

Студент должен
знать:	уметь:
1. Структуру и свойства основных пищевых углеводов. 2. Биологическую роль углеводов в организме человека. 3. Неперевариваемые углеводы и их биологическую роль. 4. Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте. 5. Транспорт глюкозы в клетки. 6. Основные пути тканевых превращений глюкозы. 7. Гликогенез; пути распада гликогена в печени и других тканях; физиологическое значение и регуляцию этих процессов. 8. Гликогеновые болезни. 9. Нейрогормональную регуляцию сахара в крови; механизмы поддержания гликемии в норме и их нарушения. 10. Методы определения содержания глюкозы в крови. 11. Клинико-диагностическое значение определения содержания глюкозы и активности амилазы в крови и моче. 12. Методики проведения проб с сахарной нагрузкой (нагрузка глюкозой, галактозой) и их значение для выявления скрытой патологии углеводного обмена.	1. Представить структуру основных моно- и дисахаридов и полисахаридов. 2. Определять содержание глюкозы в крови ферментативным методом. 3. Уметь определять наличие глюкозы в крови и моче экспресс-методом с использованием диагностических тест-полосок «Глюкотест». 4. Проводить тест толерантности к глюкозе. 5. Охарактеризовать клиническое значение определения содержания глюкозы в крови и моче. 6. Охарактеризовать клинического значения определения активности амилазы в крови и моче. 7. Интерпретировать результаты определения содержания глюкозы в крови и теста толерантности к глюкозе.

Содержание занятия. На данном занятии студентам предстоит пройти контроль выполнения задания по самоподготовке, выполнить тестовые задания и ответить на вопросы преподавателя; решить ситуационные задачи, определить активность амилазы в крови и моче; овладеть методом определения глюкозы в крови; экспериментально изучить влияние инсулина и адреналина на содержание глюкозы в крови. Полученные результаты зафиксировать в протоколах.

УИРС. Принять участие в учебно-исследовательской работе по теме занятия (см.задание по УИРС).Подготовка и обсуждение реферативных сообщений.

Методические указания к самоподготовке

Материал, изучаемый на данном практическом занятии чрезвычайно важен и имеет большое значение как для исследователей, так и для практических врачей; его освоение необходимо для понимания последующих тем биохимии, а также других фундаментальных и клинических дисциплин. Знание о структуре и свойствах углеводов необходимы для понимания их функции в организме человека. Кроме основной энергетической функции углеводы участвуют во многих метаболических процессах.Для диагностики целого ряда заболеваний (сахарный диабет, патологические состояния, связанные с недостаточностью функции печени и почек, некоторые эндокринные заболевания, новообразования мозга, поджелудочной железы и надпочечников, гиповитаминоз В₁, а также ряд наследственных ферментопатий) важно иметь объективное представление о состоянии углеводного обмена у больных, одним из показателей которого является уровень глюкозы в крови.

При подготовке к занятию необходимо вспомнить материал, пройденный в курсе биоорганической химии - раздел «Химия углеводов», проработать соответствующий раздел учебника по биологической химии, а также лекционный материал и выполнить следующие задания:

№№

Задание

Указания к выполнению задания

Вспомните структуру основных пищевых углеводов: моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов.

Указания к выполнению задания. 1. Напишите формулы: a-D-глюкозы, b-D-глюкозы, D- галактозы и D-фруктозы. 2. Напишите формулы сахарозы, лактозы и мальтозы. Укажите характер и тип гликозидной связи в этих дисахаридах. 3. Напишите фрагмент структуры амилозы, амилопектина и гликогена. Укажите типы связей между остатками моносахаридов.

Изучите процессы переваривания и всасывания углеводов

1. Выпишите в таблицу ферменты, расщепляющие углеводы в пищеварительных соках желудочно-кишечного тракта:

Слюна

Желудочный сок

Панкреати-ческий сок

Кишечный сок

2. Схематически изобразите расщепление крахмала в желудочно-кишечном тракте до глюкозы с указанием соответствующих ферментов. 3. Напишите реакции гидролиза сахарозы, лактозы и мальтозы. Укажите ферменты, катализирующие эти реакции. 4. Подумайте, какие пищевые углеводы употребляет человек в наибольших количествах. Расставьте их в порядке убывания: 1), 2), 3), 4), 5). 5. Почему клетчатка не расщепляется в пищеварительном тракте? Представьте аргументы в пользу необходимости употребления клетчатки с пищей. 6. Охарактеризуйте причины и проявления нарушений переваривания дисахаридов. 7. Какие моносахариды всасываются с наибольшей скоростью? Почему всасывание моносахаридов в кишечнике может происходить против градиента концентрации? 8. Охарактеризуйте белки-транспортеры глюкозы (ГЛЮТ).

Изучите основные пути тканевых превращений глюкозы.

1. Напишите реакцию фосфорилирования глюкозы в клетке, укажите ферменты и их особенности. Каково биологическое значение этого процесса. Может ли фосфорилированная глюкоза поступать из клетки кровь? 2. Схематически представьте основные пути превращений глюкозо-6-фосфата в тканях.

Изучите биосинтез гликогена.

1. Выпишите, каково примерное процентное содержание гликогена в различных тканях: печени, мышцах, почках, сердечной мышце и др. 2. Схематически представьте путь биосинтеза гликогена. Укажите при этом соответствующие ферменты. 3. Напишите химизм основных этапов синтеза гликогена. 4. Объясните, почему в клетках как запасный углевод депонируется гликоген, а не свободная глюкоза. 5. Подумайте, почему в организме человека и животных резервным полисахаридом является гликоген, а не крахмал или целлюлоза?

Изучите пути распада гликогена в тканях.

1. Схематически представьте с указанием соответствующих ферментов фосфоролитический путь расщепления гликогена. 2. Схематически представьте амилолитические (гидролитические) пути расщепления гликогена. 3. Охарактеризуйте принципиальное отличие значения мобилизации гликогена в печени и в других тканях. 4. Дайте определение группе заболеваний, получившие название гликогеновые болезни. Впишите в таблицу названия ферментов, дефект которых вызывает определенный тип гликогеноза, и основные проявления гликогенозов:

Тип, название болезни	Дефектный фермент	Проявления болезни

Изучите гормональную регуляцию обмена гликогена в печени.

1. Укажите ключевые ферменты синтеза и распада гликогена. 2. Выпишите основные гормоны: а) стимулирующие синтез гликогена; б) стимулирующие распад гликогена. 3. Схематически представьте каскадный молекулярный механизм мобилизации гликогена под влиянием адреналина и глюкагона. 4. Схематически представьте механизм стимуляции инсулином биосинтеза гликогена (гликогенеза). 5. Как изменяется инсулин-глюкагоновый индекс при переходе из абсорбтивного состояния в постабсобтивное?

Изучите содержание сахара в крови и механизмы поддержания уровня сахара крови.

1. Напишите, что понимают под терминами “сахар крови”, гипогликемия, гипергликемия. 2. Выпишите нормальные содержания сахара крови и глюкозы в крови. 3. Напишите основные гормоны, вызывающие гипергликемию: ___________________. и гипогликемию: _______________ 4. Схематически представьте механизм саморегуляции уровня глюкозы в крови. 5. Охарактеризуйте понятия “почечный порог для глюкозы”, “глюкозурия”. Дайте его количественную характеристику. Напишите, каков почечный порог для глюкозы и при каких состояниях может наблюдаться глюкозурия. 6. Рассмотрите тест с сахарной нагрузкой (толерантность к глюкозе). Впишите возможные варианты сахарных кривых при некоторых патологических состояниях (рис. 5).

Рисунок 5. Сахарные кривые (при сахарной нагрузке) в норме и при некоторых заболеваниях.

А – сахарный диабет;

В – гипертиреоз;

С – норма;

D – болезнь Аддисона, или гипотиреоз, или гиперинсулинемия.

Примеры тестов контроля исходного уровня знаний

Вид 1. Для каждого вопроса выберите правильный ответ (ответы).

1.1. При проведении теста толерантности к глюкозе уровень свободной глюкозы в крови у здорового человека должен снизиться до исходных цифр не позже, чем через … минут.

а) 30 минут

б) 60 минут

в) 90 минут

г) 120 минут

д) 150 минут

1.2. Концентрационный почечный порог для глюкозы составляет:

а) 2, 2-4, 4 ммоль/л

б) 3, 3-5, 5 ммоль/л

в) 5, 5-6, 0 ммоль/л

г) 6, 0-8, 0 ммоль/л

д) 9, 0-10 ммоль/л

1.3. Ферментом, фосфорилирующим в цитоплазме клетки гликогенсинтетазу и переводящим ее в неактивную форму является:

а) протеинкиназа

б) фосфопротеинфосфатаза

в) фосфорилаза а.

г) фосфорилаза b

д) киназа фосфорилазы b

Вид 2. Для каждого вопроса, пронумерованного цифрой, подберите соответствующий ответ, обозначенный буквенным индексом. Один и тот же ответ может быть использован несколько раз.

2.1. Для каждого заболевания определите специфический фермент, с недостаточностью которого оно связано:

1. болезнь Форбса-Кори А. фосфорилаза мышц

2. болезнь МакАрдля Б. гликогенсинтетаза

3. агликогеноз В. амило-1, 6-глюкозидаза

4. болезнь Гирке Г. глюкозо-6-фосфатаза

2.2. Найдите соответствие между реакциями и ферментами, катализирующими эти реакции:

1. (С₆Н₁₀О₅)_n + H₂О → декстрины → мальтоза

2. (С₆Н₁₀О₅)_n + H₂O → (С₆Н₁₀О₅)_n-2 + мальтоза

3. (С₆Н₁₀О₅)_n + Н₃РО₄ → (С₆Н₁₀О₅)_n-1 + глюкозо-1-фосфат

4. (С₆Н₁₀О₅)_n + H₂O → (С₆Н₁₀О₅)_n-1 + глюкоза

5. (С₆Н₁₀О₅)_n + УДФ-глюкоза → (С₆Н₁₀О₅)_n+1 + УДФ

А. a-амилаза

Б. фосфорилаза

В. g-амилаза

Г. гликогенсинтетаза

Д. b-амилаза

Вид 3. Для каждого вопроса выберите сочетание правильных ответов.

3.1. Ферменты пищеварительного тракта, участвующие в полном распаде гликогена и крахмала до молекул глюкозы:

1) a-амилаза

2) a-1, 6-гликозидаза

3) a-глюкозидаза (мальтаза)

4) b-амилаза

5) b-галактозидаза

3.2. Продуктами гидролиза лактозы являются:

1) b-D-фруктоза

2) a- D-глюкоза

3) b-D-глюкоза

4) b-D-галактоза

5) a- D-фруктоза

3.3. Инсулинзависимый белок-транспортер глюкозы ГЛЮТ-4 обнаруживается в клетках …

1) скелетных мышц

2) печени

3) жировой ткани

4) слизистой оболочки кишечника

5) центральной нервной системы

6) сердечной мышцы

7) паренхимы почек

Вид 4. Для каждого вопроса определите:

1) верно или неверно каждое из приведенных утверждений; 2) если верны оба утверждения, имеется ли между ними причинная зависимость.

4.1. Гексокиназа активна при низкой концентрации глюкозы в крови в постабсорбтивном периоде, потому что она отличается более высоким сродством к глюкозе (Кm < 0, 1 ммоль/л) по сравнению с глюкокиназой (Кm > 10, 0 ммоль/л).

4.2. При гликогенозе III типа (болезни Форбса-Кори) в печени и мышцах накапливаются лимитдекстрины, потому что причиной болезни является дефицит кислой a-1, 4-глюкозидазы.

Примеры ситуационных задач

Задача 1. У новорожденного ребенка после кормления молоком наблюдались беспокойство, срыгивания, рвота, метеоризм, диарея. После перевода на искусственное кормление смесью, содержащей из углеводов только глюкозу, было отмечено быстрое купирование диспепсических расстройств. Подумайте, недостаточность какого фермента, участвующего в переваривании углеводов, может вызвать подобную картину заболевания. Напишите схему реакции, катализируемую этим ферментом. Какую пробу необходимо провести для диагностики данной энзимопатии? Опишите методику проведения этой пробы и ее возможные результаты.

Задача 2. Фосфорилаза – фермент, лимитирующий скорость гликогенолиза. В печени и мышцах этот фермент кодируется разными генами. Известно 2 типа гликогеноза, характеризующихся дефектом этого фермента различной локализации: тип V (болезнь МакАрдля) – недостаточность фосфорилазы мышц, и тип VI (болезнь Эра (Херса)) – недостаточность фосфорилазы печени. Назовите признаки этих заболеваний. Какое из заболеваний не сопровождается гипогликемией? Какова реакция больных на введение глюкагона? Как изменяется концентрация лактата в крови после физической нагрузки?

Кратко выпишите принцип метода и порядок проведения работ, выполняемых на занятии, оставляя места для расчета и вывода.

Самостоятельная работа студентов

Для количественного определения глюкозы в крови используются следующие методы:

I. Редуктометрические – они основаны на свойстве сахаров восстанавливать в щелочной среде соли тяжёлых металлов (титрометрический метод Хагедорна-Йенсена). Недостаток этих методов состоит в том, что они неспецифичны, так как присутствующие в крови рецидивирующие вещества, не являющиеся углеводами, также обладают восстанавливающими свойствами (мочевая кислота, глютатион, креатинин), и полученные результаты включают всю сумму восстанавливающих соединений в крови.

II. Колориметрические – базируются на методологии определения в конечной точке. В зависимости от химической природы аналитической реакции эти методы подразделяются на неферментные и ферментные (энзиматические):

1. Неферментные - основаны на определении степени интенсивности окраски соединений, образующихся при взаимодействии глюкозы с определенным веществом (ортотолуидиновый метод; специфичен и точен).

2. Энзиматические методы основаны на каталитическом действии ферментов (глюкозооксидазы и гексокиназы). Применение энзимных реагентов значительно увеличивает специфичность метода. Процедуры, связанные с использованием глюкозооксидазной и гексокиназной реакций, могут быть автоматизированы, что значительно повышает чувствительность и точность способа определения глюкозы.

Клинико-диагностическое значение определения содержания глюкозы в крови. В норме содержание глюкозы в крови у взрослых составляет 3, 9 -5, 8 ммоль/лили 0, 7-1, 0 г/л. Увеличение концентрации глюкозы в крови- гипергликемия - наблюдается после приема пищи, содержащей большое количество сахара (алиментарная гипергликемия), при клинически выраженной форме сахарного диабета, остром панкреатите, травмах и опухолях мозга, повышении гормональной деятельности щитовидной железы, коры и мозгового слоя надпочечников, гипофиза, сильном эмоциональном и психическом возбуждении. Уменьшение уровня глюкозы в крови - гипогликемия наблюдается при передозировке или неоправданном назначении инсулина, некоторых формах гликогенозов, нарушении всасывания углеводов, заболеваниях поджелудочной железы, сопровождающихся гиперсекрецией инсулина (инсулиноме и др.), при недостаточной выработке контринсулярных гормонов, длительном голодании и др.

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒