задачи. А объясните, на чем основан гипогликемический эффект инсулина
 Скачать 0.61 Mb.
|
|
ЗАДАЧА 36 В инфекционное отделение поступил больной с подозрением на острый вирусный гепатит. У больного яркая желтушная окраска кожи и слизистых оболочек, в крови повышено содержание прямого и непрямого билирубина, в моче определяется билирубин, количество желчных пигментов в кале снижено. Какой тип желтухи отмечается у пациента? Для ответа на вопрос: а) укажите, активность каких ферментов повышается в крови при данной патологии; б) назовите витамин, который необходим для нормального функционирования этих ферментов. ОТВЕТ: Печеночная (паренхиматозная) желтуха а) Значительно повышается активность АлАт - АЛАНИНАМИТРАНСФЕРАЗА (норма в печени 140000) и -АСПАРТАТАМИНОТРАНСФЕРААЗА (норма в печени – 44000 ед) б) переносчик аминогрупп – пиридоксальфосфат, активная форма витамина В6 ЗАДАЧА 37 Пациент А в течение нескольких дней получал высококалорийную пищу, пациент Б - низкокалорийную пищу. Опишите разницу в метаболизме этих людей, ответив на вопросы: а) у какого пациента соотношение инсулин/глюкагон выше в течение суток? б) у какого пациента количество и активность фермента ацетил-КоА-карбоксилазы будет выше и почему? в) напишите краткую схему синтеза жиров из углеводов, укажите роль фермента ацетил-КоА-карбоксилазы в этом превращении. ОТВЕТ: а) Соотношение инсулин/глюкагон выше у пациента А (высококалорийная пища) б) У пациента А, тк синтез жиров идет в абсорбтивный период (повышенное содержание глюкозы, аминокислот, жиров в крови) в) Фермент Ацетил-КоА-карбоксилаза катализирует реакцию превращения ацетил-КоА в малонил-КоА Синтез жиров из углеводов: 1 - окисление глюкозы до пирувата (гликолиз) и окислительное декарбоксилирование пирувата приводят к образованию ацетил-КоА; 2 - ацетил-КоА является строительным блоком для синтеза жирных кислот; 3 - жирные кислоты и глицеролфосфат, образующийся в реакции восстановления дигидроксиацетонфосфата, участвуют в синтезе триацилглицеролов ЗАДАЧА 38 У экспериментального животного определяли разницу в концентрации жирных кислот в крови, поступающей в интенсивно работающую скелетную мышцу, и в крови, оттекающей от этой мышцы, на 1-й и 30-й минуте работы. В каком случае эта разница будет больше? Аргументируйте ответ, написав реакции соответствующего метаболического пути. ОТВЕТ: На 30-ой минуте разница в концентрации жирных кислот в крови, поступающей в интенсивно работающую скелетную мышцу, и в крови, оттекающей от этой мышцы, будет больше, так как в это время уже создаются аэробные условия для β-окисления жирных кислот, совмещённого с ЦПЭ, следовательно, более энергетически выгодный процесс. 1. Дегидрирование ацил-КоА FAD-зависимой ацил-КоА дегидрогеназой с образованием двойной связи между α- и β-атомами углерода в продукте реакции - еноил-КоА. Восстановленный в этой реакции кофермент FADH2 передаёт атомы водорода в ЦПЭ на кофермент Q. В результате синтезируются 2 молекулы АТФ. 2. По месту двойной связи присоединяется молекула воды таким образом, что ОН-группа находится у β-углеродного атома ацила, образуя β-гидроксиацил-КоА. 3. β-гидроксиацил-КоА окисляется NАD+-зависимой дегидрогеназой. Восстановленный NADH, окисляясь в ЦПЭ, обеспечивает энергией синтез 3 молекул АТФ. 4. Образовавшийся β-кетоацил-КоА подвергается тиолитическому расщеплению ферментом тиолазой, так как по месту разрыва связи С-С через атом серы присоединяется молекула кофермента А. ЗАДАЧА 39 У людей, длительно болеющих сахарным диабетом, может развиваться ацидоз. Повышение концентрации каких соединений вызывает отклонение рН крови от нормы? Для ответа на вопрос: а) приведите схему синтеза этих веществ; почему у больных сахарным диабетом их синтез активируется? б) какой тип ацидоза развивается и какая из буферных систем играет решающую роль в его купировании? ОТВЕТ: а) Ацетил-КоА накапливается в митохондриях печени и используется для синтеза кетоновых тел. Синтез кетоновых тел происходит только в митохондриях печени. 1. АцетилКоА + ацетилКоА = ацетоацетилКоА (тиолаза) 2. АцетоацетилКоА + ацетилКоА = 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА (ГМГ-КоА-синтаза) 3. ГМГ-КоА = ацетоацетат и ацетил-КоА. (ГМГ-КоА-лиаза) Ацетоацетат может выделяться в кровь или превращаться в печени в другое кетоновое тело - β-гидроксибутират путём восстановления. При низком соотношении инсулин/глюкагон жиры не депонируются, а ускоряется их катаболизм, так как гормончувствительная липаза в жировой ткани находится в фосфорилированной активной форме. Концентрация неэтерифицированных жирных кислот в крови повышается. Печень захватывает жирные кислоты, окисляет их до ацетил-КоА, который, в свою очередь, превращается в β-гидроксимасляную и ацетоуксусную кислоты. В тканях ацетоацетат частично декарбоксилируется до ацетона, запах которого исходит от больных сахарным диабетом и ощущается даже на расстоянии. Увеличение концентрации кетоновых тел в крови (выше 20 мг/дл, иногда до 100 мг/дл) приводит к кетонурии. Накопление кетоновых тел снижает буферную ёмкость крови и вызывает ацидоз. б) Развивается кетоацидоз, карбонатная буферная система ЗАДАЧА 40 Больному сахарным диабетом назначены инъекции инсулина, но положительного эффекта не было и концентрация глюкозы в крови оставалась высокой: а)перечислите типы сахарного диабета и какой из них можно предположить у данного больного? б)объясните причину развития гипергликемии у таких больных и приведите схему метаболического пути. ОТВЕТ: а)
Чаще всего в популяции встречаются сахарный диабет 1 или 2 типа. Эти типы диабета имеют общие признаки – высокий уровень глюкозы крови, а также одинаковые клинические симптомы. ЗАДАЧА 41 При лабораторном обследовании концентрация глюкозы в крови натощак 6,5 ммоль/л (укажите диапазон нормы), через 2 ч после сахарной нагрузки 10,3 ммоль/л, в крови повышено содержание мочевины и кортизола; содержание жирных кислот и кетоновых тел в пределах нормы. Суточная экскреция 17-кетостероидов составила 45 мг (норма 5-15 мг/сут): а) укажите причину результатов лабораторного обследования; б) опишите метаболические эффекты кортизола; в) почему у больного концентрация мочевины в крови повышена? ОТВЕТ: Норма глюкозы в крови 3.3-5.5 ммоль/л. Норма мочевины 3.33-8.32 ммоль/л. Продукты катаболизма кортикостероидов (кроме кортикостерона и альдостерона) выводятся с мочой в форме 17-кетостероидов. Данный уровень экскреции вместе с повышенным уровнем кортизола в крови может свидетельствовать о гиперфункции коры надпочечников. Эффекты кортизола - торможение потребления глюкозы периферическими тканями; торможение синтеза белков, РНК и ДНК и стимулирование распада РНК и белков. Высвобождающиеся аминокислоты поступают в печень и дезаминируются, в результате чего образуется аммиак, который обезвреживается в орнитиновом цикле с образованием мочевины. Также аминокислоты могут быть использованы в печени в глюконеогенезе, что может способствовать повышению уровня глюкозы в крови наряду с процессами торможения ее потребления тканями. ЗАДАЧА 42 При исследовании крови пациент в ней обнаружено содержание остаточного азота, составляющее 50 ммоль/л, а концентрация азота мочевины – 41 ммоль/л. При исследовании мочи больного в ней обнаружен белок в количестве 0,26%. А) Нарушение функции какого органа можно предполагать на основании полученных результатов лабораторных исследований? Б) Какой вид гиперазотемии имеется у данного пациента? ОТВЕТ: а) Нарушение функции почки б) РЕТЕНЦИОННАЯ, или почечная, гиперазотемия обусловлена поражением почек (увеличение содержания остаточного азота в крови происходит главным образом за счет азота мочевины). Максимальная степень выраженности этого нарушения носит название уремии, которая может возникнуть при острой и хронической почечной недостаточности. ЗАДАЧА 43 Энергозатраты парашютиста в обычной обстановке перед полетом составляют 350 кДж в час. Расход энергии во время полета в воздухе увеличивается в 2-3 раза. Концентрация глюкозы в крови при этом не меняется, а потребление кислорода возрастает примерно на 15%. Учитывая эти данные, укажите, какие пути обмена глюкозы, будут в этих условиях усиливаться: а) в скелетных мышцах; б) в печени. Ответ проиллюстрируйте схемами. ОТВЕТ: Адреналин, который вырабатывается при стрессе, увеличивает распад гликогена в печени и мышцах. Эффект адреналина в печени обусловлен фосфорилированием (и активацией) гликогенфосфорилазы. Распад гликогена или его мобилизация в печени и мышцах ускоряется во время физической работы. Распад гликогена происходит путём последовательного отщепления остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата. Гликозидная связь расщепляется с использованием неорганического фосфата, поэтому процесс называется фосфоролизом, а фермент гликогенфосфорилазой. В печени: Гликогенфосфорилаза расщепляет α-1,4-гликозидные связи. Последовательное отщепление глюкозных остатков прекращается, когда до точки ветвления остаётся 4 мономера. Три оставшихся до точки ветвления глюкозных остатка переносятся при участии олигосахаридтрансферазы * на нередуцирующий конец соседней цепи, удлиняя её и таким образом создавая условия для действия фосфорилазы. Оставшийся в точке ветвления глюкозный остаток гидролитически отщепляется с помощью α-1,6-глюкозидазы* в виде свободной глюкозы, после чего неразветвлённый участок гликогена может вновь атаковаться фосфорилазой. Различия обусловлены тем, что в клетке печени присутствует фермент глюкозо-6-фосфатаза, катализирующая отщепление фосфатной группы и образование свободной глюкозы, после чего глюкоза поступает в кровоток. В клетках мышц нет этого фермента, и распад гликогена идет только до образования глюкозо-6-фосфата, который затем используется в клетке. ЗАДАЧА 44 В больницу доставлен человек без сознания с признаками алкогольного отравления. При лабораторном исследовании крови получены следующие данные: алкоголь- 320 мг/дл, концентрация в норме – до 5 мг/дл; глюкоза- 50 мг/дл, концентрация в норме – 60-100 мг/дл; лактат- 28 мг/дл, концентрация в норме – до 13 мг/дл. Приведите причины изменения концентрации глюкозы и лактата в крови при остром алкогольном отравлении. Ответ проиллюстрируйте схемами реакций. ОТВЕТ: Эффекты этанола в печени. окисление этанола до ацетата и превращение его в ацетил-КоА (реакция катализируется алкогольдегидрогеназой – уксусный альдегид; и ацетальдегиддегидрогеназой - ацетат). Скорость образования ацетальдегида часто при приёме большого количества алкоголя выше, чем скорость его окисления, поэтому ацетальальдегид накапливается и оказывает влияние на синтез белков, ингибируя его, а также понижает концентрацию восстановленного глутатиона, в результате чего активируется ПОЛ. Скорость глюконеогенеза снижается, так как высокая концентрация NADH, образованного в реакциях окисления этанола, ингибирует глюконеогенез. Лактат (субстрат глюконеогенеза) выделяется в кровь, и развивается лактоацидоз. Увеличение концентрации NADH замедляет скорость ЦТК; ацетил-КоА накапливается, активируется синтез кетоновых тел (кетоз). Окисление жирных кислот также замедляется, увеличивается синтез жира. ЗАДАЧА 45 В результате 3-дневного полного голодания происходят существенные изменения метаболизма. Дайте характеристику некоторым из этих изменений, ответив на следующие вопросы: а) как изменится концентрация жирных кислот в крови? Действие какого гормона вызывает изменение их концентрации в крови в этих условиях? б) нарисуйте схему действия этого гормона на жировую клетку и метаболизм триглицеридов. ОТВЕТ: а) Концентрация свободных жирных кислот в крови повышается при активации липолиза в жировой ткани при голодании под действием глюкагона и при физической работе под действием адреналина. б) Гормональная регуляция мобилизации жиров в постабсорбтивном периоде, при голодании и физической работе. При голодании увеличивается секреция глюкагона, при физической работе - адреналина. Эти гормоны, действуя через аденилатциклазную систему, стимулируют мобилизацию жиров. ЗАДАЧА 46 У женщин желчнокаменная болезнь зачастую является следствием высокого уровня эстрогенов в организме. Известно, что эстрогены угнетают синтез желчных кислот и увеличивают количество фермента ГМГ-КоА-редуктазы. Почему изменения в обмене холестерина, вызванные эстрогенами, могут быть причиной болезни? Отобразите реакцию, которую катализирует данный фермент. ОТВЕТ: Холестерол индуцирует транскрипцию гена, а жёлчные кислоты репрессируют. На синтез 7-α-гидроксилазы (с кислородом, NADPH и цитохромом Р-450; регуляторный фермент синтеза желчных кислот) влияют эстрогены – репрессируют синтез. У большинства больных желчнокаменной болезнью активность ГМГ-КоА-редуктазы повышена, следовательно, увеличен синтез холестерола, а активность 7-α-гидроксилазы, участвующей в синтезе жёлчных кислот, снижена. В результате это приводит к диспропорции количества холестерола и жёлчных кислот, секретируемых в жёлчь. Холестерол начинает осаждаться в жёлчном пузыре, образуя вначале вязкий осадок, который постепенно становится более твёрдым. ЗАДАЧА 47 В 1962 г. впервые было описано наследственное заболевание: семейная гипераммониемия (передается по аутосомно-рецессивному типу). Это заболевание характеризуется стойким увеличением содержания в крови аммиака и полным отсутствием цитруллина. Основные клинические симптомы связаны с поражением центральной нервной системы: а) напишите реакцию, которая блокирована при данной патологии; б) почему состояние больных улучшается после введения глутаминовой кислоты? в) как изменится суточное выделение мочевины при этой патологии. ОТВЕТ: а) Карбамоилфосфат отдает орнитину свою карбамоильную группу (фермент – орнитин-карбамоил-трансфераза) и образуется цитрулин и Н3РО4 б) аммиак связывается с глутаминовой кислотой, образуя глутамин. Глутамин легко транспортируется через клеточные мембраны путём облегчённой диффузии. (можно получить белки, пиримидиновые основания (урацил, тимин, цитозин), аминосахара, аспарагин, глюкозу) в) снизится ЗАДАЧА 48 При длительном голодании белки скелетных мышц используются в качестве источника энергии. Перечислите, какие превращения должны произойти с этими белками и продуктами их распада в скелетных мышцах и в печени, прежде чем сердечная мышца и мозг смогут использовать энергию их распада. Ответ проиллюстрируйте схемами. ОТВЕТ: Мышцы поставляют в основном аланин и глутамин. Аланин поглощается печенью, глутамин - кишечником и почками. В кишечнике азот глутамина переносится в аланин или серин и в их составе транспортируется в печень. Интенсивность глюконеогенеза из этих аминокислот намного выше, чем из всех других. Таким образом, аланин и серии - основные гликогенные аминокислоты. Аминокислоты с разветвлённой боковой цепью (валин, лейцин, изолейцин и др.), которые освобождаются из мышц, направляются в мозг, где окисляются и служат важным источником энергии. Большая часть безазотистых остатков аминокислот превращается в пируват либо непосредственно (Ала, Сер), либо в результате более сложного пути, превращаясь вначале в один из метаболитов ЦТК. Затем в реакциях цитратного цикла происходит образование оксалоацетата, который превращается в фосфоенолпируват. При длительном голодании происходит: распад мышечных белков в самих мышцах; транспорт аминокислот в печень, так как глюконеогенез идет только в печени; вовлечение аминокислот в глюконеогенез; ЗАДАЧА 49 При лечении хронического алкоголизма применяют препарат тетурам, в результате чего происходит накопление в организме уксусного альдегида; а)напишите схему метаболизма этанола до стадии образования уксусной кислоты с участем алкогольдегидрогеназы; б)какой фермент ингибируется при лечении тетурамом?  ЗАДАЧА 50 Системная склеродермия-заболевание, при котором увеличивается синтез коллагена, развивается фиброз кожи и внутренних органов: а)по какому компоненту мочи можно судить об интенсивности обмена коллагена и как он изменяется при этом заболевании? б)как изменится этот показатель при лечении больного стероидными препаратами, если известно, что они, в частности, угнетают образование мРНК проколлагена. ОТВЕТ: а) Коллаген - медленно обменивающийся белок, о скорости его обмена судят по содержанию гидроксипролина. При заболевании экскреция гидроксипролина увеличивается вследствие ускоренного распада коллагена. б) Снизится. Синтезированная молекула проколлагена содержит дополнительные участки - N- и С-концевые пропептиды, имеющие около 100 и 250 аминокислот, соответственно. В состав пропептидов входят остатки цистеина, которые образуют внутри- и межцепочечные (только в С-пептидах) S-S-связи. Концевые пропептиды не образуют тройную спираль, а формируют глобулярные домены. Отсутствие N- и С-концевых пептидов в структуре проколлагена нарушает правильное формирование тройной спирали. ЗАДАЧА 51 При мегалобластной и других анемиях для стимулирования эритропоэза назначают витамин В9 (фолиевая кислота) в комплексе с витамином В12 (кобаламин). Объясните механизм действия таких витаминных препаратов. Для этого: а) перечислите производные кофермента фолиевой кислоты и процессы, в которых они участвуют; б) назовите аминокислоты, необходимые для синтеза этих соединений ОТВЕТ: а) Ди-, тетрагидрофолиевая кислота. В ходе превращений появляются формы: 5-метил, 5,10-метилен, 5,10-метинил-, 10-формил, 5-формил, 5-формиминотетрагидрофолиевая кислота. Основная функция фолиевой кислоты и её производных — перенос одноуглеродных групп, например, метильных и формильных, от одних органических соединений к другим. Эти коферменты участвуют в синтезе различных веществ: пуриновых нуклеотидов, в обмене глицина и серина. Главная активная форма фолиевой кислоты — тетрагидрофолиевая кислота, образуемая с помощью фермента дигидрофолатредуктазы. б) в состав фолиевой кислоты входит глутаминовая кислота. Метил-В12 - кофермент, участвующий в образовании метионина из гомоцистеина. Кроме того, метил-В12 принимает участие в превращениях производных фолиевой кислоты, необходимых для синтеза нуклеотидов - предшественников ДНК и РНК. (-причина мегалобластной анемии) Для синтеза производных фолиевой кислоты необходимы серин, глицин, гистидин. Фолиевая кислота в печени превращается в Н4-фолат в несколько стадий с участием ферментов фолатредуктазы и дигидрофолатредуктазы, коферментом которых служит NADPH. Н4-фолат - акцептор β-углеродного атома серина. При этом образуется метиленовый мостик между атомами азота в молекуле Н4-фолата в положениях 5 и 10, образуя метилен-Н4-фолат. (фрагменты): метенильную (-СН=), формильную (-НС=О), метильную (-СН3) и формиминогруппу (-CH=NH) Ещё один источник формального и формимино-фрагментов - гистидин. Катаболизм гистидина происходит только в печени (очень небольшой процент в коже). Конечными продуктами катаболизма гистидина являются глутамат, NH3 и одноуглеродные фрагменты - формимино-Н4-фолат и формил-Н4-фолат. | ||||||||||||||||||