Обмен углеводов
 Скачать 1.99 Mb.
|
|
Глюкозо-1-фосфат + УТФ < = > УДФ-глюкоза + пирофосфат  4. Перенос глюкозного остатка, входящего в состав УДФ-глюкозы, на глюкозидную цепь гликогена-праймер.   2) Если работает фруктокиназа, то образуется фруктозо-1-фосфат, под действием соответствующей альдолазы он превращается в глицеральдегид и диоксиацетонфосфат. Глицеральдегид фосфорилируется до глицеральдегидфосфата и вместе с диоксиацетонфосфатом они в дальнейших реакциях либо используются в гликолизе, либо в реакциях глюконеогенеза превращаются в фруктозо-6-фосфат и далее в глюкозу. Особенностью мышц является отсутствие фруктокиназы, поэтому фруктоза в них превращается сразу в фруктозо-6-фосфат и поступает в реакции гликолиза или синтеза гликогена.   21. Охарактеризуйте участие инсулина в регуляции обмена углеводов по плану: 1) химическая природа гормона; 2) место синтеза; 3) сигнал для секреции; 4) механизм передачи сигнала в клетки-мишени: механизм влияния на транспорт глюкозы и особенности действия на инсулинозависимые ткани, метаболические процессы углеводного обмена, «запускаемые» инсулином, механизм регуляции активности их ключевых ферментов; 5) конечный биологический эффект. 1) Инсулин представляет собой белок, состоящий из двух пептидных цепей А (21 аминокислота) и В (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. 2) Синтезируется в β-клетках поджелудочной железы. *До поступления в кровь инсулин накапливается β-клетками в островках Лангерганса (поджелудочная железа) в виде цинкосодержащего гексамера. Наличие ионов цинка в организме – обязательное условие для получения активного инсулина 3) Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л, максимума секреция достигает при 17-28 ммоль/л. 4) Основным эффектом является снижение глюкозы в крови благодаря усилению транспорта глюкозы внутрь миоцитов и адипоцитов и через активацию внутриклеточных реакций утилизации глюкозы. Печень *активация ферментов гликолиза (гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы) и гликогеногенеза (гликогенсинтаза) *подавление глюконеогенеза *усиление синтеза жирных кислот (активация ацетил-SКоА-карбоксилазы) и липопротеинов очень низкой плотности Мышцы *стимуляция транспорта глюкозы в клетки *активация синтеза гликогена *усиление транспорта нейтральных аминокислот в мышцы *стимулирование трансляции, т.е. рибосомальный синтез белков Жировая ткань *стимулирование транспорта глюкозы в клетки, *активация синтеза липопротеинлипазы, *усиление синтеза жирных кислот через активацию ацетил-SКоА-карбоксилазы *усиление синтеза триацилглицеролов через инактивацию ТАГ-липазы 5) Инсулин способствует накоплению в печени и мышцах гликогена, активируя фермент гликогенсинтетазу, и подавляет гликогенолиз и глюконеогенез. *Антагонист инсулина – глюкагон, стимулирует гликогенолиз. 22. Охарактеризуйте участие глюкагона в регуляции обмена углеводов по плану: 1) химическая природа гормона; 2) место синтеза; 3) сигнал для секреции; 4) механизм передачи сигнала в клетки-мишени, метаболические процессы углеводного обмена, «запускаемые» глюкагоном, механизм регуляции активности их ключевых ферментов; 5) конечный биологический эффект. 1) Глюкагон - гормон полипептидной природы, выделяемый А-клетками поджелудочной железы. В состав полипептидной цепи глюкагона входит 29 аминокислотных остатков. Особенностью структуры глюкагона является отсутствие дисульфидных связей и цистеина 2) Основным местом синтеза глюкагона являются А-клетки поджелудочной железы и клетки тонкого кишечника 3) Стимулируется секреция понижением концентрации глюкозы в крови. Кроме того, секрецию глюкагона стимулируют соматотропный гормон гипофиза, аргинин и Са2+. 4) Органами-мишенями для глюкагона являются печень, миокард, жировая ткань, но не скелетные мышцы. Печень: активация глюконеогенеза и гликогенолиза, за счет повышенного поступления жирных кислот из жировой ткани усиливает кетогенез. Жировая ткань: повышает активность внутриклеточной гормон-чувствительной ТАГ-липазы и, соответственно, стимулирует липолиз. * Уменьшают:_глюкоза,_жирные_кислоты.__5)'>Регуляция синтеза и секреции Активируют: гипогликемия, адреналин. Уменьшают: глюкоза, жирные кислоты. 5) Конечным эффектом является повышение концентрации глюкозы и жирных кислот в крови. 23. Охарактеризуйте участие кортизола в регуляции обмена углеводов по плану: 1) химическая природа гормона; 2) место синтеза; 3) сигнал для синтеза и секреции и механизм действия гормона-регулятора; 4) основные этапы синтеза кортизола (начиная с эфиров холестерола и заканчивая реакциями гидроксилирования); 5) транспорт в крови; 6) механизм действия на клетки-мишени, метаболический процесс углеводного обмена, «запускаемый» кортизолом, механизм регуляции активности ключевого фермента; 7) конечный биологический эффект. 1) Кортизол (гидрокортизон) - биологически активный глюкокортикоидный гормон стероидной природы 2) Кортизол секретируется корой надпочечников под воздействием адренокортикотропного гормона гипофиза. Секреция адренокортикотропного гормона, в свою очередь, стимулируется соответствующим рилизинг-фактором гипоталамуса. 3) Активируют: адренокортикотропный гормон, обеспечивающий нарастание концентрации кортизола в утренние часы, к концу дня содержание кортизола снова снижается. Кроме этого, имеется нервная стимуляция секреции гормонов. Уменьшают: кортизол по механизму обратной отрицательной связи. 4)   5) Скорость синтеза и секреции кортизола стимулируется в ответ на стресс, травму, инфекцию, понижение концентрации глюкозы в крови. Повышение концентрации кортизола подавляет синтез кортиколиберина и адренокортикотропного гормона по механизму отрицательной обратной связи 6) Мишенью является лимфоидная, эпителиальная (слизистые оболочки и кожа), жировая, костная и мышечная ткани, печень. Выделившийся в кровь кортизол достигает клеток-мишеней. Благодаря своей липофильной природе легко проникает через клеточную мембрану в цитоплазму и ядро, где связывается со специфическими рецепторами. Гормон-рецепторный комплекс является фактором транскрипции, — активирует транскрипцию определённых участков ДНК. В результате синтез глюкозы в гепатоцитах усиливается, тогда как в мышцах снижается распад глюкозы. В клетках печени глюкоза запасается в виде гликогена. Белковый обмен *значительное повышение катаболизма белков в мишеневых тканях. Однако в печени в целом стимулирует анаболизм белков *стимуляция реакций трансаминирования через синтез аминотрансфераз, обеспечивающих удаление аминогрупп от аминокислот и получение углеродного скелета кетокислот Углеводный обмен *в целом вызывают повышение концентрации глюкозы крови: *усиление мощности глюконеогенеза из кетокислот за счет увеличения синтеза фосфоенолпируват-карбоксикиназы, *увеличение синтеза гликогена в печени за счет активации фосфатаз и дефосфорилирования гликогенсинтазы. *снижение проницаемости мембран для глюкозы в инсулинзависимых тканях. Липидный обмен *стимуляция липолиза в жировой ткани благодаря увеличению синтеза ТАГ-липазы, что усиливает эффект , соматотропного гормона, глюкагона, катехоламинов, т.е. кортизол оказывает пермиссивное действие Водно-электролитный обмен *слабый минералокортикоидный эффект на канальцы почек вызывает реабсорбцию натрия и потерю калия *потеря воды в результате подавления секреции вазопрессина и излишняя задержка натрияиз-за увеличения активности ренин-ангиотензин-альдостероновой системы Противовоспалительное и иммунодепрессивное действие *увеличение перемещения лимфоцитов, моноцитов, эозинофилов и базофилов в лимфоидную ткань *повышение уровня лейкоцитов в крови за счет их выброса из костного мозга и тканей *подавление функций лейкоцитов и тканевых макрофагов через снижение синтеза эйкозаноидов посредством нарушения транскрипции ферментов фосфолипазы А2 и циклооксигеназы Другие эффекты *повышает чувствительность бронхов и сосудов к катехоламинам, что обеспечивает нормальное функционирование сердечно-сосудистой и бронхолегочной систем 7) Эффект кортизола состоит в сохранении энергетических ресурсов организма. 24. Охарактеризуйте участие адреналина в регуляции обмена углеводов по плану: 1) химическая природа гормона; 2) место синтеза; 3) последовательность реакций синтеза (субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты); 4) сигнал для секреции; 5) механизм передачи сигнала в клетки-мишени при участии альфа-адренергических рецепторов, метаболические процессы углеводного обмена, «запускаемые» адреналином, механизм регуляции активности их ключевых ферментов; 6) конечный биологический эффект. 1) Адреналин (катехоламин) - гормон мозгового слоя надпочечников представляет собой производное аминокислоты тирозина. 2) Синтезируется в мозговом слое надпочечников 3) Катехоламины синтезируются из аминокислоты тирозина путем последовательного гидроксилирования до ДОФА, декарбоксилирования до дофамина и гидроксилиронания в бета-положении до норадреналина. Норадреналин метилируется до адреналина фенилэтаноламин-N-метилтрансферазой. Лимитирующей и регулируемой реакцией служит гидроксилирование тирозина. Регуляция данной реакции осуществляется путем изменения как активности, так и количества тирозингидроксилазы (тирозин-3-монооксигеназы). Регуляция синтеза и секреции Активируют: стимуляция чревного нерва, стресс. Уменьшают: гормоны щитовидной железы.  4) Адреналин выделяется из клеток мозгового вещества надпочечников в ответ на сигналы нервной системы, идущие из мозга при возникновении экстремальных ситуаций, требующих внезапной мышечной деятельности 5) α-Ацренорецепторы различают по локализации (например, гепатоциты имеют α1-рецепторы, адипоциты - α2-адренорецепторы) и механизму трансформации биологического сигнала. Эффекторные системы, связанные с α1- и α2-адренорецепторами, включают G-белки разного типа - Gplc-белки (G-белок стимулирующий) и Gi-белки (G-белок ингибирующий) и соответственно ферменты - фосфолипазу С или аденилатциклазу. В печени гормон увеличивает распад гликогена до глюкозы и повышает ее концентрацию в крови. В мышцах адреналин стимулирует распад гликогена до глюкозо-6-фосфата, который не может выйти из клетки в кровь, а утилизируется путем гликолиза с образованием молочной кислоты. Таким образом, в отличие от печени, при распаде гликогена в мышцах никогда не образуется свободная глюкоза. В жировой ткани гормон увеличивает распад жира до жирных кислот, что сопровождается повышением их концентрации в крови. Действие адреналина на сердечно-сосудистую систему проявляется в том, что он увеличивает силу и частоту сердечных сокращений, повышает артериальное давление, сужает артериолы кожи, слизистых оболочек и приносящие артериолы клубочков почек (поэтому при стрессе наблюдаются бледность и анурия - прекращение образования мочи), но расширяет сосуды сердца, мышц и внутренних органов. Действуя через систему кровообращения, адреналин затрагивает практически все функции всех органов, в результате чего мобилизуются силы организма для противодействия стрессовым ситуациям. Кроме указанных эффектов, адреналин расслабляет гладкую мускулатуру бронхов, кишечника, тела мочевого пузыря, но сокращает сфинктеры желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря, мышцы, поднимающие волосы на коже, расширяет зрачки. 6)  25. Охарактеризуйте участие адреналина в регуляции обмена углеводов по плану: 1) химическая природа гормона; 2) место синтеза; 3) последовательность реакций синтеза (субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты); 4) сигнал для секреции; 5) механизм передачи сигнала в клетки-мишени при участии бета-адренергических рецепторов, метаболические процессы углеводного обмена, «запускаемые» адреналином, механизм регуляции активности их ключевых ферментов; 6) конечный биологический эффект. 1) Адреналин (катехоламин) - гормон мозгового слоя надпочечников представляет собой производное аминокислоты тирозина. 2) Синтезируется в мозговом слое надпочечников 3) Катехоламины синтезируются из аминокислоты тирозина путем последовательного гидроксилирования до ДОФА, декарбоксилирования до дофамина и гидроксилиронания в бета-положении до норадреналина. Норадреналин метилируется до адреналина фенилэтаноламин-N-метилтрансферазой. Лимитирующей и регулируемой реакцией служит гидроксилирование тирозина. Регуляция данной реакции осуществляется путем изменения как активности, так и количества тирозингидроксилазы (тирозин-3-монооксигеназы). Регуляция синтеза и секреции Активируют: стимуляция чревного нерва, стресс. Уменьшают: гормоны щитовидной железы. 4) Адреналин выделяется из клеток мозгового вещества надпочечников в ответ на сигналы нервной системы, идущие из мозга при возникновении экстремальных ситуаций, требующих внезапной мышечной деятельности 5) β-Адренорецепторы встречаются практически во всех тканях организма. Количество β-адренорецепторов, приходящееся на клетку, варьирует от 300 до 4000. Центр связывания адреналина образован аминокислотными остатками третьего, пятого и шестого доменов. Другой функционально важный центр - область взаимодействия с G-белками, участвующими в формировании клеточного ответа. Остатки серина и треонина в области третьего внутреннего домена и С-конца адренорецептора могут фосфорилироваться под действием протеинкиназы А или специфической киназой р-адренорецептора. Фосфорилирование приводит к изменению конформации рецептора и снижению сродства к G-белку или препятствует связыванию с G-белком. В печени гормон увеличивает распад гликогена до глюкозы и повышает ее концентрацию в крови. В мышцах адреналин стимулирует распад гликогена до глюкозо-6-фосфата, который не может выйти из клетки в кровь, а утилизируется путем гликолиза с образованием молочной кислоты. Таким образом, в отличие от печени, при распаде гликогена в мышцах никогда не образуется свободная глюкоза. В жировой ткани гормон увеличивает распад жира до жирных кислот, что сопровождается повышением их концентрации в крови. Действие адреналина на сердечно-сосудистую систему проявляется в том, что он увеличивает силу и частоту сердечных сокращений, повышает артериальное давление, сужает артериолы кожи, слизистых оболочек и приносящие артериолы клубочков почек (поэтому при стрессе наблюдаются бледность и анурия - прекращение образования мочи), но расширяет сосуды сердца, мышц и внутренних органов. Действуя через систему кровообращения, адреналин затрагивает практически все функции всех органов, в результате чего мобилизуются силы организма для противодействия стрессовым ситуациям. Кроме указанных эффектов, адреналин расслабляет гладкую мускулатуру бронхов, кишечника, тела мочевого пузыря, но сокращает сфинктеры желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря, мышцы, поднимающие волосы на коже, расширяет зрачки. 6)  Задачи 1. У ребенка, находящегося на естественном вскармливании, частый жидкий стул, вздутие живота, рвота и снижение веса. Температура тела не повышалась. При проведении нагрузки лактозой сахар крови повысился на 15 мг% (норма 50 мг% и выше). При нагрузке одновременно глюкозой и галактозой повышение составило 55 мг%. Укажите причины нарушений и объясните свое решение. Результат проведения нагрузки одновременно моносахаридами глюкозой и галактозой оказался в пределах нормы, в отличии от результата нагрузки нерасщепленным дисахаридом – лактозой. Это обстоятельство указывает на нарушение работы или дефицит ферментативных комплексов, участвующих в гидролизе лактозы до глюкозы и галактозы, так как если тест при нагрузке моносахаридом сопровождается адекватным повышением его концентрации в крови, а нагрузка дисахаридом не дает нормальной реакции (как в нашем случае), то это, скорее всего, указывает на дефект кишечной дисахаридазы, а не системы транспорта, поэтому процессы всасывания в данном случае в пределах нормы. Ферментативным комплексом, ответственным за гидролиз лактозы, является β- гликозидазный комплекс (лактаза). Он расщепляет β-1,4-гликозидные связи между галактозой и глюкозой в лактозе. По химической природе является гликопротеином, связан с щеточной каемкой и распределен неравномерно по всему тонкому кишечнику. Активность лактазы колеблется в зависимость от возраста. Так, активность лактазы у плода в норме особенно повышена в поздние сроки беременности и сохраняется на высоком уровне до 5-7 лет. Затем активность фермента снижается, составляю у взрослых 10% от уровня активности, характерного для детей. Большое количество нерасщепленной лактозы не может всасываться, поэтому она накапливается в кишечнике, повышая там осмотическое давление, из-за чего вода переходит из тканей в просвет кишки. За счет этого у ребенка наблюдается жидкий стул. Кроме того, лактоза в толстой кишке является субстратом для молочнокислого брожения, вследствие чего наблюдается вздутие живота. Также подобное состояние можно диагностировать путем определения водорода в выдыхаемом воздухе. Водород образуется в результате действия бактериальных ферментов на лактозу. 2. У ребенка в возрасте 2-х недель прием молока приводит к вздутию живота, диарее. Нагрузочный тест с применением глюкозы и галактозы сопровождается повышением глюкозы в крови на 15 мг% (норма 50 мг% и выше). Укажите причины нарушений и объясните свое решение. Результат проведения нагрузки моносахаридами глюкозы и галактозы оказался существенно ниже нормы, что позволяет сделать вывод о нарушении процессов всасывания углеводов в кишечнике. Нарушения всасывания могут быть следствием дефекта какого- либо компонента (белка или фермента), участвующего в системе транспорта моносахаридов через мембрану. Большое количество моносахаридов из-за дефекта системы всасывания не может попасть в кровь, поэтому она накапливается в кишечнике, повышая там осмотическое давление, из-за чего вода переходит из тканей в просвет кишки. За счет этого у ребенка наблюдается жидкий стул. Кроме того, поступающие в толстую кишку углеводы являются субстратом для молочнокислого брожения, в процессе которого образуется СО2, вследствие чего наблюдается вздутие живота. 3. У больного диастазная активность мочи снижена, в каловых массах зерна крахмала. С патологией какого органа связаны данные нарушения? Объясните причины указанных нарушений на фоне патологии названного органа. Данные показатели указывают на патологию поджелудочной железы. Панкреатическая амилаза – экскреторный фермент, который в норме выделяется в просвет ДПК и осуществляет гидролиз крахмала. Пониженные показатели встречаются при хроническом панкреатите. Наличие в каловых массах зерен крахмала свидетельствует о нарушении процессов нормального переваривания углеводов, что опять же указывает на патологию поджелудочной железы, так как именно панкреатическая амилаза осуществляет гидролиз а-1,4-гликозидных связей в молекуле крахмала. 4. У больного постоянная глюкозурия (в качестве восстанавливающего вещества в моче идентифицируется глюкоза), глюкоза крови натощак 3,5 ммоль/л, при проведении перорального теста на толерантность к глюкозе получается нормальная сахарная кривая. Объясните диагностическую значимость теста на толерантность к глюкозе и причину глюкозурии. Этот тест применяют для подтверждения диагноза,связанного с нарушением углеводного обмена.Определяет уровень глюкозы в венозной крови натощак и после сахарной нагрузки через два часа. Это важное диагностическое исследование .С его помощью можно разграничить типы диабета и выявить гестационный диабет( у беременных). Нарушение резорбции глюкозы в канальцах сопровождается глюкозурией при нормальном уровне сахара в крови. Возможно здесь физиологическое отклонение. Больной принял какое-либо лекарство или физические упражнения были. 5. У больных с врожденным низким уровнем фосфофруктокиназы и пируваткиназы развивается гемолитическая анемия. Ответьте на вопросы: 1) в каком метаболическом процессе обмена углеводов участвуют данные ферменты; 2) какие реакции катализируют данные ферменты (назовите субстраты, продукты, класс и подкласс ферментов), напишите формулами реакции ферментов; 3) какую роль названный метаболический процесс играет в эритроцитах; 4) каковы причины гемолиза эритроцитов при данном наследственном заболевании. 1) Фосфофруктокиназа выполняет определенную функцию в процессе гликолиза, а именно — превращение фруктозы-6-фосфата во фруктозу-1, 6-бисфосфат. Глюкоза поддерживает устойчивое количество АТФ, основного носителя энергии в живых клетках. Пируваткиназа — это третий фермент, принимающий участие в гликолизе. Пируваткиназа также связана с уровнем сахара в крови. Она необходима для гормональной регуляции гликолиза, обеспечения активного роста тканей и работы внутренних органов. Гормоны и ферменты, которые регулируют скорость гликолиза, определяют и метаболизм гликогена — вещества, которое накапливается в печени и расходуется во время физических нагрузок. 2)Фосфофруктокиназа – трансферазы, фосфотрансферазы. Она ингибируется АТФ и стимулируется АДФ и АМФ. АТФ в данном случае является и субстратом и аллостерическим регулятором. 1. Это главный ключевой фермент, катализирует реакцию, лимитирующую скорость всего процесса (наиболее медленная реакция - 3 реакция гликолиза). Синтез фермента индуцируется инсулином. Аллостерические активаторы — АМФ, АДФ, фруктозо-2,6- дифосфат. Уровень фруктозо-2,6-дифосфата увеличивается под действием инсулина и понижается под действием глюкагона. Аллостерические ингибиторы — АТФ, цитрат. |