2) Белки-Углеводы-Липиды

↓

Глюкоза

↓

ДОАФ↔ФГА

↓

ПВК

HSkoA│НАД

CO₂↓НАДН₂

АУК

↓

ЦТК

↓востанавливается

БО

↓

ОФ

↓

АТФ

3) Дыхательный контроль – это регуляция скорости переноса электронов по дыхательной цепи отношением АТФ/АДФ. Чем меньше это отношение, тем интенсивнее идет дыхание и активнее синтезируется АТФ. Если АТФ не используется, и его концентрация в клетке возрастает, то прекращается поток электронов к кислороду. Накопление АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощение кислорода. Механизм дыхательного контроля характеризуется высокой точностью и имеет важное значение, так как в результате его действия скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии. Запасов АТФ в клетке не существует. Относительные концентрации АТФ/АДФ в тканях изменяются в узких пределах, в то время как потребление энергии клеткой может изменяться в десятки раз.

АДФ+Н₃РО₄+энергия=АТФ+Н₂О

23)Барбитураты (амитал натрия и др.) используются в медицинской практике как снотворные средства. Однако передозировка этих лекарств, превышающая в 10 раз лечебную дозу, может привести к летальному исходу. На чем основано токсическое действие барбитуратов на организм?

1. Изобразите схему процесса, на который влияют эти препараты

2. На схеме укажите этап процесса, который первично ингибируется барбитуратами

3. Опишите последствия их действия на организм

1)

МДГ

НАД

НАДН₂

НАДН₂

2) 1 пункт БО

3) Отравление барбитуратами вы­зывает наркотическое опьянение, затем поверхностное или глубокое коматозное состояние, осложненное острой сердечно-сосудистой или дыхательной недостаточностью. При тяжелых отравлениях в глубокой коме дыхание ред­кое, поверхностное, пульс слабый, цианоз, зрачки узкие, на свет не реагируют, но в терминальной стадии могут расширяться, роговичный, сухожильный и глоточный рефлексы ослабевают или отсутствуют; диурез уменьшен.

24) В начале 20 столетия медиками было замечено, что тучные люди, работающие на военных заводах по производству взрывчатых веществ, таких как 2,4-динитрофенол, быстро теряют избыточный вес. На этом основании в медицине некоторое время применяли 2,4-динитрофенол для похудения как жиро-сжигающее средство. Однако вскоре препарат прекратили использовать из-за высокой токсичности и тяжелых осложнений со смертельным исходом. В чем причина высокой токсичности 2,4-динитрофенола?

1. Нарисуйте схему метаболического пути, который нарушается этим препаратом

2. Опишите механизм его действия

3. Объясните жиросжигающий эффект 2,4-динитрофенола

1) 1)

МДГ

НАД

НАДН₂

НАДН₂

2) Разобщители повышают потребление кислорода и скорость переноса электронов по дыхательной цепи, но разобщают окисление и фосфорилирование. В результате образование АТФ резко снижается, что может вызвать смерть. Окислительное фосфорирлирование (клеточное дыхание) является универсальным механизмом образования энергии в клетке и организме. При этом жиры (и другие питательные вещества) окисляются или "сгорают" в цикле Кребса, чтобы вывести протоны из митохондрии. Таким образом создается электрохимический градиент протонов и электронов. При входе в митохондрию протона через АТФ-синтетазу образуется 1 молекула АТФ, которая идет на все энергетические нужды клетки.

Попадая в клетку молекула DNP выполняет роль протонного ионофора, который переносит протоны в митохондрию с эмиссией тепла, минуя АТФ-синтетазу, то есть, без образования АТФ.

3) ДНП (2,4-динитрофенол) находится во внутренней мембране и загоняет протоны в матрицу. При этом высвобождается энергия, которая перехожит в тепло. Так мы наблюдаем скачок температуры тела. Митохондрия пытается адаптироватся к этому процессу повышая уровень гликолиза (распада сахаров и жиров) и использовать полученную энергию для транспорта протонов назад.однако это бесполезно, пока в ней присутствует ДНП. Таким образом происходит потеря значительного количества подкожного жира с применением 2,4-динитрофенола.

25) В суспензию митохондрий добавили 2 ммоль цитрата и 2 ммоль АДФ. Скорость окисления субстрата измерили по поглощению кислорода. Через некоторое время реакция прекратилась. Почему?

1. Напишите реакции превращения цитрата в ЦТК до образования альфа-кетоглутаровой кислоты

2. Определите, какой этап этих превращений сопряжен с поглощением кислорода и использованием АДФ; назовите окисляемый субстрат

3. Представьте в виде схемы БО путь водородов от окисляемого субстрата к кислороду; определите коэффициент Р/О

1)

2) В ходе изоцитратдегидрогеназной реакции изолимонная кислота одновременно декарбоксилируется. НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа является аллостерическим ферментом, которому в качестве специфического активатора необходим АДФ.

Окисляемый субстрат – Изоцитрат.

3)

НАДН₂

коэффициент Р/О = 2, т.к. реакции БО начинаются флавинферментами.

26) У пациента выявлен генетический дефект пируватдекарбоксилазы. К каким последствиям это может привести?

1. Напишите реакцию, катализируемую этим ферментом

2. В каких процессах (реакциях) используется продукт этой реакции

3. Сделайте выводы о последствиях нарушений этих процессов

1)

2) образование уксусной кислоты, образование АУК

3) увеличение концентрации ПВК и лактата → ацидоз, распад белков и жиров(β-окисление)→ кома, кахекси.

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

1. Напишите схему реакций переваривания лактозы в кишечнике, укажите фермент

2. Объясните, почему концентрация глюкозы в крови не увеличивалась

3. Укажите, будет ли наблюдаться у данного пациента непереносимость кисломолочных продуктов. Ответ обоснуйте

1) фермент лактазА:

лактозу → глюкоза + галактозу

2) Лактоза – это дисахарид, который не способен впитываться через стенки тонкой кишки, вследствие чего он должен сначала расщепиться на два простых сахара – глюкозу и галактозу. После употребления пищи, содержащей молочный сахар, лактоза при отсутствии лактазы попадает в толстую кишку, где микрофлора толстой кишки ее расщепляет, образуя газы (водород, метан и окись углерода) и кислоты. Если имеется непереносимость лактозы, следовательно она не будет расщепляться на глюкозу и галактозу, отсюда концентрация глюкозы не увеличилась, так как наблюдается непереносимость лактозы.

3) Будет, так как его результаты показали, что концентрация глюкозы в крови не увеличивалась Из этого следует что у него непереносимость кисломолочных продуктов. Также у него наблюдается симптомы такие как диарея. Происходит это вследствии нарушение расщепления лактозы вследствие недостаточности лактазы слизистой оболочки тонкой кишки, сопровождающееся клинической симптоматикой. Основным клиническим проявлением лактазной недостаточности является непереносимость молока и молочных продуктов, при приеме которых у пациентов наблюдаются метеоризм, боли и урчание в животе, диарея, ощущение переполнения и вздутия живота. Стул жидкий, светло-желтого цвета, с кислым запахом.

28) Сахарный диабет – заболевание, характеризующееся хронической гипергликемией (повышением глюкозы в крови выше 6,1 мМ/л натощак), являющейся следствием недостаточного синтеза или действия инсулина. Одним из подходов к снижению уровня глюкозы в крови является применение препарат «Глюкобай». Его активное вещество – акарбоза имеет строение тетрасахарида и является ингибитором активности альфа-гликозидаз – ферментов тонкого кишечника, участвующих в переваривании углеводов. Объясните, как изменится образование глюкозы в кишечнике и ее содержание в крови при лечении препаратом, содержащим акарбозу.

1. Приведите схему переваривания углеводов в кишечнике

2. Перечислите ферменты, которые ингибируются этим соединением

3. Назовите тип ингибирования активности этих ферментов акарбозой

1) Переваривание углеводов

α-амилаза:

Крахмал и гликоген → мальтозы

мальтазА:

мальтозу → 2глюкозы

сахаразА:

сахарозу → глюкоза + фруктоза

лактазА:

лактозу → глюкоза + галактозу

γ-амилазА:

гликоген→ глюкозы

2) Акарбоза ингибирует ферменты (гликозидные гидролазы), необходимые для переваривания углеводов, в частности, ферменты альфа-глюкозидазы в щеточной каемке тонкого кишечника и поджелудочной альфа-амилазы. Поджелудочная альфа-амилаза гидролизует сложные крахмалы в просвете тонкой кишки до олигосахаридов, тогда как мембранно-связанные кишечные альфа-глюкозидазы гидрализуют олигосахариды, трисахариды и дисахариды до глюкозы и других моносахаридов в тонком кишечнике. Ингибирование этих ферментных систем снижает скорость переваривания сложных углеводов. Глюкоза всасывается в меньшем количестве, потому что углеводы не разбиваются на молекулы глюкозы. У больных диабетом, краткосрочным эффектом этих препаратов является снижение текущих уровней глюкозы в крови; долгосрочным эффектом является снижение уровня HbA1c.

3) Конкурентно и обратимо ингибирует панкреатическую альфа-амилазу (гидролизует полисахариды до олигосахаридов) и кишечные мембраносвязанные альфа-глюкозидазы (расщепляют олиго-, три- и дисахариды до глюкозы и других моносахаров) в просвете тонкой кишки. Обратимые ингибиторы связываются с ферментом слабыми нековалентными связями и при определённых условиях легко отделяются от фермента. Обратимые ингибиторы бывают конкурентными и неконкурентными..К конкурентному ингибированию относят обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся с активным центром фермента и препятствующим образованию фермент-субстратного комплекса. 

29) У больной обнаружен наследственный дефект глюкозо-6-фосфатазы в печени. Как изменится метаболизм гликогена у этой пациентки? Будет ли происходить в данном случае: синтез гликогена в печени после еды, гликогенолиз и выход глюкозы в кровь в постабсорбтивном периоде?

1. Напишите схему мобилизации гликогена

2. Укажите ферменты мобилизации гликогена, отметьте дефектный фермент

3. Укажите, чем отличается этот процесс в печени от процесса в мышцах

1) и 2)

3) Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи. Через 12-18 часов голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются. В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время физической нагрузки - длительной и/или напряженной. Гликоген здесь используется для обеспечения глюкозой работы самих миоцитов. Таким образом, мышцы, как впрочем и остальные органы, используют гликоген только для собственных нужд.

Мобилизация (распад) гликогена или гликогенолиз активируется при недостатке свободной глюкозы в клетке, а значит и в крови (голодание, мышечная работа). При этом уровень глюкозы крови "целенаправленно" поддерживает только печень, в которой имеется глюкозо-6-фосфатаза, гидролизующая фосфатный эфир глюкозы. Образуемая в гепатоците свободная глюкоза выходит через плазматическую мембрану в кровь.

30) Во время экзамена у студента содержание глюкозы в крови оказалось равным 7мМ/л. Объясните причину наблюдаемого изменения содержания глюкозы в крови, если студент позавтракал за 4 часа до экзамена.

1. Укажите концентрацию глюкозы в крови в норме и назовите гормон, концентрация которого повышается в крови студента в данной ситуации

2. Напишите схему процесса, который активируется в печени этим гормоном и укажите регуляторный фермент

3. Опишите механизм действия гормона на регуляторный фермент и систему трансмембранной передачи гормонального сигнала

1) 3,3–5,5 ммоль/л – глюкоза в норме независимо от возраста; Повышается концентрация адреналина.

2)

3) Гормоны (первичные посредники), связываясь с рецепторами на поверхности клеточной мембраны, образуют комплекс гормон-рецептор, который трансформирует сигнал первичного посредника в изменение концентрации особых молекул внутри клетки - вторичных посредников. Вторичными посредниками могут быть следующие молекулы: цАМФ, цГМФ, ИФ₃, ДАТ, Са²⁺, NO.

Основные этапы передачи гормональных сигналов

31) Человек совершает срочную физическую работу (например, убегает от опасности) через 30 минут после обеда, состоящего преимущественно из углеводов. Объясните, почему в этой ситуации в скелетных мышцах останавливается синтез гликогена и стимулируется его распад?

1. Напишите схему синтеза гликогена. Укажите реакции, связанные с затратой энергии при включении одной молекулы глюкозы в «затравку» гликогена

2. Напишите схему гликогенолиза и укажите количество АТФ, которое может синтезироваться при дальнейшем окислении в мышцах глюкозо-1-фосфата до СО2 и Н2О

3. Укажите, содержание какого гормона повышается в крови в ситуации стресса и как этот гормон влияет на активность регуляторных ферментов синтеза и распада гликогена

1)

на включение одного остатка глюкозы в полисахаридную цепь используется 1 моль АТФ и 1 моль УТФ;

2)

Распад гликогена до глюкозо-6-фосфата не требует энергии, образуется 37-39 АТФ(аэробный путь) и 3 АТФ(анаэробный путь окисления)

3) Адреналин — катаболический гормон и влияет практически на все виды обмена веществ. Под его влиянием происходит повышение содержания глюкозы в крови и усиление тканевого обмена. Будучи контринсулярным гормоном и воздействуя на β₂ адренорецепторы тканей и печени, адреналин усиливает глюконеогенез и гликогенолиз, тормозит синтез гликогена в печени и скелетных мышцах, усиливает захват и утилизацию глюкозы тканями, повышая активность гликолитических ферментов. Также адреналин усиливает липолиз (распад жиров) и тормозит синтез жиров. Это обеспечивается его воздействием на β₁ адренорецепторы жировой ткани. В высоких концентрациях адреналин усиливает катаболизм белков.

32) 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?

1. Напишите схему метаболического пути, обеспечивающего хрусталик глаза энергией. Укажите ферменты, коферменты реакций

2. На схеме отметьте реакции, сопряженные с использованием и синтезом АТФ, рассчитайте максимальный выход АТФ в этом процессе

3. Назовите способ синтеза АТФ в этом процессе

1)