Питання для підготовки

1. Аеробне окиснення вуглеводів.

2. Перетворення молочної кислоти.

3. Цикл три карбонових кислот (цикл Кребса).

4. Енергетичний баланс окиснення вуглеводів.

5. Біосинтез вуглеводів.

Теоретичні відомості

В організмі людини і тварини вуглеводи є головним джерелом хімічної енергії. Окремі органи задовольняють свої потреби в основному в результаті розщеплення глюкози: головний мозок – на 80%, серце – на 70-75%. Глюкоза може надходити у тваринний організм у готовому вигляді чи утворюватися при гідролізі олігосахаридів і полісахаридів за участі амілолітичних фермен­тів – амілази, мальтази, сахарози, лактази, інвертази. Гексози всмок­туються головним чином у тонкому кишечнику у вигляді гексозофосфатів. Після переходу крізь кишкову стінку моносахариди фруктоза, галактоза, маноза таутомеризуються в глюкозу. Транс­портування моносахаридів у клітини епітелію здійснюється за допомогою спеціальних білків-переносників. Процес всмоктування активується йонами Nа⁺, які створюють натрієвий насос, що забезпечує активне транспорту­вання моносахаридів крізь мембрани ентероцита.

Моносахариди крові використовуються для різних потреб організму – енергетичних, пластичних, захисних тощо. Так, у людини 3-5% глюкози крові використовуються для синтезу глікогену, 30-35% – для синтезу ліпідів, 60-70% – служать джерелом хімічної енергії. Глюкоза знаходиться у вільному і зв'язаному станах. У деяких випадках кількість зв'язаної глю­кози сягає 40-50% загального її вмісту в крові. Артеріальна кров, що надходить у головний мозок по сонних артеріях, на 98-105 мг % містить більше глюкози, ніж венозна кров, яка від­тікає від мозку по яремних венах.

Запас глікогену, що міститься у м'язах, має поповнюватися за рахунок глюкози крові. Якщо кількість глюкози, яка надходить з їжею або вилучається з глікогену печінки, виявляється недостатньою, то вона повинна синтезуватися з амінокислот.

Особливість метаболізму глюкози полягає також у тому, що певні тканини, у тому числі мозок, клітини крові, мозкова речо­вина нирок, отримують практично всю необхідну для них енер­гію за рахунок окиснення глюкози. Тому не можна допускати, щоб вміст глюкози в крові зменшувався значно нижче норми (3,9-6,2 ммоль/дм³).

Досить поширене метаболічне порушення у людини – цук­ровий діабет. Чітким симптомом діабету є висока концентрація глюкози в крові, вміст якої може досягати 8-60 ммоль/дм³. На діабет хворіє більше 3% людей віком від 40 до 50 років, а серед осіб, старших 70 років, на це захворювання страждає більш як 7%. Схильність до діабету є спадковою. Унаслідок дефектно­сті генів, відповідальних за біосинтез гормону білкової природи інсуліну, відбувається атрофія β-клітин підшлункової залози, де і синтезується цей гормон, який регулює вміст глюкози в крові і взагалі її метаболізм.

Хід роботи:

1. У пробірку вносять 0,1-0,2 см³ сиро­ватки крові. Для видалення білків приливають 1 см³ розчину натрій гідроксиду (С = 0,1М) і 4 см³ розчину цинк суль­фату (w = 0,45%). Пробірку нагрівають на киплячій водяній бані 3 хвилини, після чого суміш фільтрують в іншу пробірку. Промивають осад на фільтрі гаря­чою водою 3 рази по 2 см³.

Одночасно ставлять контрольну пробу, яка замість сироват­ки крові містить такий же об'єм води.

У всі проби додають по 2 см³ (точно!) розчину калій гексаціано-(Ш)-ферату (С = 0,0017М) і нагрівають у киплячій водяній бані 15 хвилин. У цей час відбувається окиснення глю­кози (і можливих інших відновників). Слід мати на увазі, що така кількість окисника калій гексаціано-(Ш)-ферату може окиснити не більше 0,385 мг глюкози. Отже, сироватки крові треба взяти стільки, щоб у цій пробі глюкози не було більше зазначе­ної кількості.

Після нагрівання всі проби охолоджують до кімнатної темпе­ратури, додають у кожну 3 см³ реактиву А (10 г цинк сульфату і 50 г натрій хлориду розчиняють у воді і доводять водою до 200 см³; до 40 см³ цього розчину додають 1 г калій йодиду), 2 см³ розчину оцтової кислоти (w = 3%) і розчин крохмалю (w = 1%) до чіткого синього забарвлення. Титрують із мікробюретки розчином на­трій тіосульфату (С(1/2) = 0,0025 моль/дм³) до знебарвлення. Додавати всі реактиви треба перед початком титрування.

Вміст глюкози розраховується за спеціальною таблицею. При титруванні визначається йод, що відповідає надлишку калій гексаціано-(ІП)-ферату, який залишився після окиснення глюкози у пробі сироватки крові. Оскільки кількість окисника, взятого для окиснення глюкози в пробі сироватки відома (2 мл, С = 0,0017 моль/дм3) і кількість окисника, що залишилася, визначена йодометрично, можна розрахувати кількість K₃[Fe(CN)₆], що пішла на окиснення глюкози. Чим менше витрачено тіосульфату, тим було більше глюкози в даній пробі. Таблицю складено так, що в ній певному об'єму розчину натрій тіосульфату, витраченому на титрування надлишку калій гексаціано-(ІІІ)-ферату, відповідає та маса глюкози (в мг), яка була окиснена.

Якщо, наприклад, на титрування надлишку окисника пішло 1,51 см³ тіосульфату, то за таблицею це відповідає 0,086 мг глю­кози. Нехай на титрування холостої проби використано 1,97 см³ тіосульфату, що відповідало б 0,005 мг глюкози. Цю „масу глю­кози” слід відняти від маси, знайденої у досліді.

m (дослідна) – m (холостої проби) = m (глюкози)

Концентрація глюкози в крові визначається за формулою:

С(глюкози) = m (глюкози)/ mМ(глюкози)*V,

де m (глюкози) – маса глюкози в крові, знайденої по таблиці, мг,

mМ(глюкози) – мілімолярна маса глюкози, мг/моль,

V – об’єм сироватки крові, дм³.

2. Записати результати спостережень та обчислити концентрацію глюкози в досліджуваній пробі.

3. Записати висновок щодо виконання лабораторної роботи.