Обмен углеводов
У больного наследственный дефект синтеза фермента глюкозо-6-фосфатазы. Будет ли происходить мобилизация гликогена и выход глюкозы в кровь в промежутках между приемами пищи? Каким в итоге будут содержания гликогена в печени и глюкозы в крови?
Фермент глюкозо-6-фосфатаза относится к классу 3 классу (гидролазы). Под действием данного фермента глюкозо-6-фосфат превращается в глюкозу. Данная реакция может наблюдаться при распаде гликогена в печени, в результате чего кровь, оттекающая от органа, будет содержать глюкозу. При дефекте данного фермента может наблюдаться такое заболевание, как болезнь Гирке (это гликогеноз – наследственная энзимопатия, связанная с дефектом фермента синтеза или распада гликогена). Мобилизация гликогена и выход глюкозы в кровь между приёмами пищи не будет наблюдаться, поэтому гликоген будет накапливаться в печени, дальнейшее его превращение в глюкозу из-за дефекта фермента наблюдаться не будет, следовательно, натощак (т.е. между приёмами пищи) будет наблюдаться гипогликемия. В печени будет повышено содержание гликогена нормальной структуры, а в крови снижено содержание глюкозы.
При добавлении АТФ к гомогенату мышечной ткани снизилась скорость гликолиза, концентрация глюкозо-6-фосфата и фруктозо-6-фосфата увеличилась, а концентрация всех других метаболитов была при этом ниже. Укажите фермент, активность которого снижается при добавлении АТФ. Напишите реакцию, катализируемую этим ферментом.
Гликолиз – это анаэробный распад глюкозы до лактата, включающий 11 реакций и 2 этапа. Ключевая реакция гликолиза – фосфофруктокиназная, она проходит с затратой энергии АТФ. Фосфофруктокиназа – аллостерический фермент, катализируемый данную реакцию, относится ко 2 классу – трансферазы. Отрицательным модулятором для данного фермента является АТФ и цитрат (положительные – АДФ, АМФ, Фн, цАМФ, ионы 2ух валентных металлов). Поэтому при добавлении АТФ к гомогенату мышечной ткани снизится скорость гликолиза, из-за снижения скорости данной реакции.
Каким превращениям подвергается лактат в печени в период восстановления после интенсивной мышечной работы? Напишите схему этих процессов.
Лактат – неуглеводный компонент, из которого может образоваться глюкоза в рамках глюконеогенеза в печени. Тем самым происходит восстановление организма после интенсивной мышечной работы, за счёт энергии, получаемой в результате дальнейшего окисления глюкозы. 85% лактата идёт на глюконеогенез, 15% окисляется до CO2, H2O и Е.
Будет ли протекать глюконеогенез, если в клетке цитратный цикл и дыхательная цепь полностью ингибированы? Ответ поясните.
Для глюконеогенеза необходимо 6 АТФ.
Суммарное уравнение: 2 триозы + 6АТФ+ 4 H2O + 2НАДН++Н+ = глюкоза + 6АДФ + 6Фн + 2 НАД.
Поскольку в клетке полностью ингибированы цитратный цикл и дыхательная цепь, одной из функций цитратного цикла (=цикл Кребса, ЦТК) является энергетическая – образуется 12 АТФ; функция дыхательной цепи – основной поставщик энергии для синтеза макроэргических связей в молекуле АТФ в процессе окислительного фосфорилирования.
Реакции глюконеогенеза см задачу 3.
Пациенту в лечебных целях назначили диету с низким содержанием углеводов. Концентрация глюкозы в крови нормальная. За счёт каких процессов преимущественно поддерживается уровень глюкозы в крови? Почему снижение концентрации глюкозы в крови сопровождается прежде всего деятельностью головного мозга?
Глюкоза – энергетическое топливо организма. 80г глюкозы ежедневно образуется в результате глюконеогенеза, происходящего в основном в печени, также в корковом веществе почек, слизистой тонкого кишечника. В глюконеогенезе глюкоза образуется из неуглеводных компонентов, преимущественно из гликогенных аминокислот (аланин, серин, треонин, цистеин, глицин), также могут участвовать липиды. Основным поставщиком энергии для головного мозга является глюкоза, поэтому очень важно поддерживать её количество в пределах нормы. При отсутствии или очень малом количестве глюкозы возникают нейрогенеративные заболевания. За 1 минуту в 100г ткани мозга окисляется в среднем 5мг глюкозы до CO2 и H2O. В головной мозг глюкоза доставляется с помощью белков-переносчиков – GLUT-1.
Человек выполняет тяжёлую физическую работу. Какой процесс в этой ситуации протекает в скелетных мышцах: синтез или распад гликогена? Укажите физиологическое значение процесса. Какой гормон стимулирует этот процесс?
Распад, поскольку в ходе него образуется глюкоза, необходимая для получения энергии, которая необходима для восстановления мышечной работы. Адреналин, который врабатывается при физических нагрузках, гормон-катаболик, способствует распаду гликогена.