Задача №24.
У мальчика 6 лет наблюдается быстрая утомляемость, неспособность к выполнению физической работы. При исследовании клеток мышц, взятых путем биопсии, обнаружили большие включения триацилглицеридов (в несколько раз больше, чем в норме), а концентрация карнитина в 5 раз меньше, чем в норме. Почему при данном заболевании резко снижается способность выполнять длительную физическую нагрузку?
Карнитин – витаминоподобное вещество, обеспечивающее перенос ацильных групп из цитоплазмы клетки в матрикс митохондрии.
Транспорт обеспечивается следующими реакциями:
При дефиците карнитина в организме нарушается транспорт ацильных групп в митохондрии и их использование. Следовательно, триглицериды не могут в полной мере включаться в метаболизм и накапливаются в цитоплазме. В большей степени страдают миокард и скелетные мышцы. Поскольку β-окисление ВЖК в мышцах активируется только при длительных нагрузках, обычно спустя 20-30 минут, человек может выполнять кратковременную физическую работу, после чего в мышцах развивается дефицит энергии, способность к длительной физической работе резко снижается.
Задача №25.
У грудного ребенка часто появляются судороги, при обследовании отмечено увеличение размеров печени. В крови повышено содержание лактата и пирувата, гипогликемия. При введении адреналина содержание сахара в крови не возрастает, зато увеличивается количество молочной кислоты. О каком наследственном заболевании, связанном с нарушением углеводного обмена можно думать? Объясните.
У ребенка наблюдается нарушение регуляции уровня глюкозы в крови, можно предположить диагноз – болезнь Гирке. Заболевание характеризуется дефектом фермента глюкозо-6-фосфатазы – ключевого фермента гликогенолиза и глюконеогенеза. Это приводит к невозможности превращения глюкозо-6-фосфата в глюкозу, что сопровождается накоплением гликогена в печени и почках, а так же стойкой гипогликемией в постабсорбтивный период. Введение адреналина не приводит к изменению уровня глюкозы:
В условиях низкой физической активности введение адреналина приведет в мышцах к анаэробному гликолизу, поскольку мышца не нуждается в большом количестве энергии. Конечным метаболитом анаэробного гликолиза является молочная кислота, она выводится в кровь и в печени вступает в цикл Кори.
Поскольку в печени глюкозо-6-фосфат не может превратиться в глюкозу, а ферменты синтеза гликогена заблокированы адреналином, глюкозо-6-фосфат используется в качестве источника энергии. Одновременно поступивший в печень лактат превращается в пируват. Эти процессы приводят к тому, что в печени наблюдается состояние переизбытка энергии. В результате чего часть пирувата выводится в кровь, а лактат не может поступить в гепатоциты и так же накапливается в крови. Поскольку печень не справляется с утилизацией лактата, с поддержанием уровня глюкозы, а так же ввиду накопления гликогена, развивается компенсаторная гипертрофия – печень увеличивается в размерах.
Задача №26.
У спортсмена при беге на большую дистанцию в тканях происходит переключение углеводного обмена на липидный. Во сколько раз увеличится выход АТФ при окислении 1 моля трипальмитина по сравнению с 1 молем глюкозы? Приведите необходимые расчеты.
Расчет энергетики при окислении 1 моля глюкозы: 1 этап – аэробный гликолиз. Превращение глюкозы в глюкозо-6-фосфат, распад до 2-х молекул 3-фосфоглицеринового альдегида, гликолитическая оксидоредукция до 2-х молекул пирувата. Чистый выход = 8АТФ. 2 этап – окислительное декарбоксилирование пирувата. Чистый выход = 6АТФ. 3 этап – цикл Кребса. Чистый выход = 24АТФ. Общий выход = 38АТФ.
Расчет энергетики при окислении 1 моля трипальмитина:
Количество циклов β-окисления одного моля пальмитиновой кислоты (C=16): 16/2 – 1 = 7
Количество АТФ за все циклы β-окисления: 5*7 = 35
Количество молекул ацетил-КоА при окислении одного моля пальмитата: 16/2 = 8
Количество АТФ при сгорании всех молекул ацетил-КоА в ЦТК: 8*12 = 96
Сумма АТФ за β-окисление одного моля пальмитата: 96 + 35 = 131
Вычет 1 АТФ, израсходованной на образование ацил-КоА: 131 – 1 = 130
Количество АТФ за β-окисление трех молей пальмитата: 130*3 = 390
Сумма АТФ при распаде одного моля глицерина и 3 молей пальмитата: 390 + 21 = 411
Увеличение выхода АТФ = 411/38 = 10,8.