Охарактеризуйте переваривание углеводов пищи на примере крахмала

• Название: Охарактеризуйте переваривание углеводов пищи на примере крахмала
• Дата: 07.12.2021
• Размер: 1.41 Mb.
• Имя файла: BKh_KOLOBOK_OBMEN_UGLEJ.docx
• Тип: Документы; #294322
• страница: 6 из 7

2. Субстратное фосфорилирование - передача макроэргического фосфата или энергии макроэргической связи какого-либо вещества (субстрата) на АДФ.

Энергетический выход гликолиза.

При окислении одной молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты. При этом за счет первого и второго субстратного фосфорилирования образуются четыре молекулы АТФ. Однако две молекулы АТФ тратятся на фосфорилирование гексозы на I этапе гликолиза. Таким образом, чистый выход гликолитического субстратного фосфорилирования составляет две молекулы АТФ.

Кроме того, на II этапе гликолиза на каждую из двух молекул фосфотриоз восстанавливается по одной молекуле НАДH. Окисление одной молекулы НАДH в электронтранспортной цепи митохондрий в присутствии 02 сопряжено с синтезом трех молекул АТФ, а в расчете на две триозы (т. е. на одну молекулу глюкозы) - шесть молекул АТФ. Таким образом, всего в процессе гликолиза (при условии последующего окисления НАДН) образуются восемь молекул АТФ.

3.

4. Пациенты могут отмечать мышечную боль, боль за грудиной, диспептические явления, учащение дыхания, апатию, сонливость или бессонницу. Однако превалирующими симптомами клинической картины лактатацидоза являются проявления сердечно-сосудистой недостаточности, усугубляющиеся тяжёлым ацидозом, на фоне которого наступают изменения сократительной способности миокарда. В динамике состояние пациентов прогрессивно ухудшается: по мере нарастания ацидоза может появиться боль в животе, рвота. 

7. В опыте к гомогенату мышц добавили глюкозу. Сколько молекул АТФ может синтезироваться при окислении 1 молекулы глюкозы на специфическом этапе катаболизма, если в опыте использовали гомогенат ткани с нативными митохондриями, но в присутствии барбитуратов? Ответ поясните.

Барбитураты – ингибиторы 1 комплекса дыхательной цепи митохондрий - NADHдегидрогеназы. Учитывая тот факт, что в процессе гликолиза из восстановленных коферментов образуется только NADH, можно полностью исключить образование АТФ в дыхательной цепи. Таким образом, образовавшееся количество АТФ в ходе окисления глюкозы будет эквивалентно количеству АТФ, которое образуется без участия кислорода за счет реакций субстратного фосфорилирования. Им соответствуют реакции: дефосфорилирования 1,3-бисфосфоглицерата (3-фосфоглицераткиназа) и фосфоенолпирувата (пируваткиназа). Учитывая двойной стехиометрический коэффициент, в ходе этих 2 реакций образуется 4 моль АТФ. Однако, за вычетом реакций фосфорилирования глюкозы и фруктозо-6-фосфата, на каждую из которых затрачивается по 1 моль АТФ, общий выход энергии из окисления 1 моль глюкозы составит при заданных условиях 2 АТФ Т.к. барбитураты являются ингибиторами 1 комплекса дыхательной цепи, то гликолиз будет анаэробным. Следовательно, выход АТФ – 2.

8. У больного с врожденным низким уровнем глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы обнаружена гемолитическая анемия. Ответьте на вопросы:

1) в каком метаболическом процессе обмена углеводов участвует данный фермент;

2) какую реакцию катализирует данный фермент (назовите субстрат, продукт, класс фермента и его группу, кофермент-витамин), напишите формулами реакцию фермента;

3) какую роль названный метаболический процесс играет в эритроцитах;

4) каковы причины гемолиза эритроцитов при данном наследственном заболевании.

Возникновение анемии связано с недостаточностью глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах. В результате недостаточности фермента нарушается образование NADPH+H+ в пентозофосфатном пути. Главная роль NADPH+H+ в эритроцитах состоит в восстановлении дисульфидной формы глутатиона в сульфгидрильную форму. Восстановленная форма глутатиона обеспечивает обезвреживание перекиси и органических перекисей. Клетки со сниженным содержанием восстановленного глутатиона обладают повышенной чувствительностью к гемолизу.

1 . Входит в пентозофосфатный путь, метаболический путь, обеспечивающий образование клеточного НАДФ-H из НАДФ+

2.

9. Во время обследования у пациента выявлены анемия и наличие в эритроцитах телец Хайнца – результат агрегации протомеров гемоглобина вследствие окисления SH-групп цистеиновых остатков гемоглобина активными метаболитами кислорода и образования дисульфидных связей. Какие нарушения в метаболизме эритроцитов могут быть причиной данной клинической ситуации? Ответ поясните:

1) укажите, какая реакция предохраняет цистеиновые остатки гемоглобина от окисления активным метаболитом кислорода – пероксидом водорода, назовите фермент этой реакции, субстрат-восстановитель пероксида водорода, охарактеризуйте его строение;

2) охарактеризуйте реакцию регенерации окисленной формы субстрата-восстановителя, назовите фермент и кофермент-донор водорода;

3) назовите метаболический процесс, в котором образуется восстановленная форма этого кофермента, напишите ключевую реакцию процесса, назовите фермент (класс, группа);

4) укажите причину образования пероксида водорода в эритроцитах.

В эритроцитах пациента возможен недостаток или дефект глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Это приводит к тому, что NADPH+H+ не образуется, глутатион не может перейти в восстановленную форму и связать активные формы кислорода. Происходит окислительное денатурирование гемоглобина и белков мембраны эритроцитов.



Большое содержание кислорода в эритроцитах определяет высокую скорость образования супероксидного анион-радикала (О2-), пероксида водорода (Н2О2) и гидроксил радикала (ОН.). Эритроциты содержат ферментативную систему, предотвращающую токсическое действие активных форм кислорода и разрушение мембран эритроцитов. Постоянный источник активных форм кислорода в эритроцитах - неферментативное окисление гемоглобина в метгемоглобин. В течение суток до 3% гемоглобина может окисляться в метгемоглобин. Однако постоянно метгемоглобинредуктазная сисгема восстанавливает метгемоглобин в гемоглобин. Метгемоглобинредуктазная сисгема состоит из цитохрома B5 и флавопротеина цитохром B5 редуктазы, донором водорода для которой служит NADH, образующийся в глицеральдегиддегидрогеназной реакции гликолиза

Цитохром B5 восстанавливает Fe3+ метгемог-лобина в Fe2+:

Hb-Fe3+ + цит. b5 восст. → HbFe2+ + цит. b5 ок. .

Окисленный цитохром B5 далее восстанавливается цитохром B5 редуктазой:

Цит. B5 ок + NADH → цит. B5 восст. + NAD+.

Супероксидный анион с помощью фермента супероксиддисмутазы превращается в пероксид водорода:

O2- + O2- + Н+ → H2О2 + O2 .

Пероксид водорода разрушается каталазой и содержащим селен ферментом глутатионпероксидазой. Донором водорода в этой реакции служит глутатион - трипептид глутамилцистеинилглицин (GSH)

2Н2О → 2Н2О + О2; 2GSH + 2Н2О2 → GSSG + 2Н2О .

Окисленный глутатион (GSSG) восстанавливается NADPH-зависимой глутатионредуктазой. Восстановление NADP для этой реакции обеспечивают окислительные реакции пентозофосфатного пути.

Супероксиддисмутаза – оксидоредуктаза, взаимодействует с супероксид-радикалами в качестве акцепторов;

10. При обследовании у ребенка обнаружены такие симптомы, как замедленный рост, расстройство мышечной деятельности, ослабление функций иммунной системы. Анализ мочи показал высокое содержание лактата. Генетический анализ обнаружил дефект синтетазы холокарбоксилазы – фермента, который обеспечивает связывание биотина с апоферментом пируваткарбоксилазы путем образования амидной связи через Ɛ-аминогруппу лизина. Объясните:

1) роль пируваткарбоксилазы в обмене углеводов и напишите формулами реакцию фермента, назовите субстраты, продукты, класс фермента;

2) роль пируваткарбоксилазы в энергетическом обмене;

3) причины возникновения указанных симптомов и высокого содержания лактата в моче на фоне данной наследственной патологии.

В данном случае идет речь о нарушении процесса глюконеогенеза из лактата, накапливающегося в мышечной ткани.

Лактат, поступая в печень, превращается в пируват под действием лактадегидрогеназы.

Далее пируват превращается под действием пируваткарбоксилазы (коферметн биотин) в оксалоацетат, однако, у ребенка дефицит фермента холокарбоксилазы – биотин не присоединяется к лизину в активном центре пируваткарбоксилазы и реакция пируват=>оксалоацетат не происходит.

Попутно происходит накопление пирувата, который ингибирует активность лактадегидрогеназы, вследствие чего и происходит накопление лактата и выделение его с мочой.

П ируваткарбоксилаза – лигаза, образующая связи углерод-углерод

Пируваткарбоксилазная реакция идет в клетке постоянно, так как оксалоацетат является главным регулятором скорости ЦТК.

11. У больного в крови значительно повышено содержание пирувата, лактата и аланина. Развиваются тяжелые психические нарушения. Генетическое обследование выявило недостаточность пируваткарбоксилазы. Объясните:

1) роль фермента в обмене углеводов и энергетическом обмене, напишите формулами реакцию данного фермента, назовите субстраты, продукты, класс и подкласс фермента, кофермент-витамин;

2) причины повышения содержания в крови лактата и аланина.

Повышенное содержание ПВК и лактата свидетельствует о преобладании процессов анаэробного гликолиза в организме и использовании их в ходе глюконеогенеза в печени. (Анаэробным гликолизом называют процесс расщепления глюкозы с образованием в качестве конечного продукта лактата)

 В цитозоле пировиноградная кислота может появиться при окислении молочной кислоты и в реакции трансаминирования аланина. После этого пируват симпортом с ионами Н⁺, движущимися по протонному градиенту, проникает в митохондрии. В митохондриях пируваткарбоксилаза превращает пировиноградную кислоту в оксалоацетат.

(Поскольку выявлена недостаточность пируваткарбоксилазы, нечему превращаться в оксалоацетат, т.е. аланин (который должен превращаться в лактат, который превращается в пируват, который превращается в оксалоацетат) не превращается в оксалоацетат => повышенное содержание аланина)

(реакция в предыдущем вопросе)

12. У больного генетический дефект фосфоенолпируваткарбоксикиназы. Наблюдается гипогликемия, задержка роста и развития. В крови повышено содержание пирувата, лактата, аланина и аспартата. Объясните:

1) роль данного фермента в обмене углеводов и напишите формулами его реакцию, назовите субстраты и продукты;

2) причины развития указанных симптомов и изменений в анализе крови при данной наследственной патологии.



Гипогликемический синдром возникает при недостатке глюкозы в крови.Повышенное содержание ПВК и лактата свидетельствует о преобладании процессов анаэробного гликолиза в организме и использовании их в ходе глюконеогенеза в печени. (Анаэробным гликолизом называют процесс расщепления глюкозы с образованием в качестве конечного продукта лактата)

(проще говоря, в анаэробном гликолизе расщепилась вся глюкоза с образованием пирувата, лактата, аланина. Я так поняла, что из-за того, что в фосфоенолпируваткарбоксикиназе дефект образовался не фосфоенолпируват, а аспартат. Но я не уверена)

13. Недостаточность фруктозо-1,6-бисфосфатазы наследуется по аутосомно-рецессивному типу. У больных с таким дефектом наряду с другими нарушениями наблюдаются гипогликемия натощак и лактатацидоз. Ответьте на вопросы:

1) назовите метаболический путь, в котором участвует указанный фермент, охарактеризуйте его реакцию (субстрат, продукты, класс и подкласс фермента);

2) объясните понятия «гипогликемия», назовите норму глюкозы натощак и укажите причины гипогликемии при данной патологии, учитывая, что фруктозо-1,6-бисфосфат ингибирует гликогенфосфорилазу;

3) объясните понятие «лактатацидоз», назовите норму рН крови и укажите причины лактатацидоза при данной патологии, учитывая роль фермента в обмене фруктозы;

4) почему лечение данной патологии заключается в исключении продуктов, содержащих сахарозу и фруктозу, при обеспечении достаточного поступления глюкозы?

1. Глюконеогенез

Фруктозо-1,6-бисфосфатаза – гидролаза, эстераза

2.  Гипогликемия - патологическое состояние, характеризующееся снижением концентрации глюкозы в крови ниже 3,5 ммоль/л.

Общая норма глюкозы в крови у взрослых составляет 4,1–5,9 ммоль/л, у детей от одного месяца до 14 лет — 3,3–5,6 ммоль/л, у младенцев до месяца — 2,8–4,4 ммоль/л

Фруктозо-1,6-бисфосфатаза - фермент, обеспечивающий превращение фруктозо-1,6-дифосфата в фруктозо-6-фосфат который, впоследствии, превратится в глюкозу. Следовательно, недостаток фермента - фруктоза-1,6-дифосфатазы вызовет нарушение процесса глюконеогенеза и как следствие гипогликемию в постабсорбтивный период.

Гликогенфосфорилаза - фермент, катализирующий расщепление гликогена до глюкозы. (По сути т.к. фруктозо-1,6-бисфосфата мало, он не должен ингибировать гликогенфосфорилазу, а значит глюкозы должно быть достаточно. (Непонятная ситуация))

3. Лактатацидоз - скопление в плазме крови и периферических тканях нервной системы молочной кислоты. Ее перенасыщение вызывает стойкое снижение кислотности артериальной крови.
Кислотность плазмы артериальной крови человека колеблется в пределах от 7,37 до 7,43 рН, составляя в среднем 7,4 рН.

Нарушение проникновения сквозь мембраны клеточных митохондрий пирувата. В этом случае пируват активно начинает преобразовываться в лактат. Избыток молочной кислоты поступает в кровь, затем в печень, где молочная кислота реформируется в гликоген. Если печень не справляется со своей работой – развивается лактатацидоз.
Фруктозо-1-6-бисфосфатаза – фермент пути глюконеогенеза, катализирующий реакцию дефосфорилирования фруктозо-1,6-бисфосфата в фруктозо-6-фосфат. Обратная реакция, протекающая в ходе гликолиза и катализируемая фосфофруктокиназой является лимитирующей и необратимой. Таким образом, при недостаточность фруктозо-1,6бисфосфатазы прерываются процессы глюконеогенеза. Процессы синтеза глюкозы из неуглеводных соединений в основном протекают в печени и направлены на поддержание нормального уровня глюкозы крови (3,3-5,5 ммоль/л.) в период, когда она из вне не поступает, например при голодании. При нарушении процессов глюконеогенеза произойдет снижение количества глюкозы крови – гипогликемия и накопление его первичных субстратов, в частности – лактата, поэтому гипогликемия будет сопровождаться лактацидозом.

14. В больницу доставлен человек без сознания с признаками алкогольного отравления. При лабораторном исследовании крови получены следующие данные: алкоголь – 320 мг/дл (норма – 5 мг/дл), глюкоза – 50 мг/дл, лактат – 2 ммоль/л (норма – 1 ммоль/л). Назовите причины изменения концентрации глюкозы и лактата при остром алкогольном отравлении и ответьте на вопросы:

1) где происходит метаболизм этанола в организме, какие ферменты и коферменты-витамины участвуют, какой конечный продукт образуется и какова его дальнейшая судьба;

2) какие изменения возникают в соотношении восстановленных и окисленных форм кофермента;

3) какой метаболический процесс блокируется, являясь причиной гипогликемии и накопления лактата;

4) напишите формулами реакцию, скорость которой снижена у этого человека.

У больного уровень лактата превышен в 2 раза, а уровень глюкозы уменьшен (Нормальный уровень сахара крови у человека составляет около 4,0 ммоль/л или 72мг/дл). Поэтому можно предположить, что замедляются или прекращаются реакции глюконеогенеза в печени. Во время превращения этанола в ацетальдегид, а затем в уксусную кислоту накапливается много НАДН, который является коферментом лактатдегидрогеназы в сторону образования лактата из пирувата. При избытке лактата возникает лактацидоз. Пируват является начальным звеном глюконеогенеза и его недостаток приводит к гипогликемии. Больной впал в состояние гипогликемической комы.

1. Основным местом метаболической трансформации этанола является печень, в этом процессе может также принимать участие эпителий желудка. Этанол дегидрируется алкогольдегидрогеназой в этаналь (ацетальдегид), а затем альдегиддегидрогеназой переводится в ацетат. Уксусная кислота в реакции, катализируемой ацетат-КоА-лигазой (тиокиназой) в присутствии АТФ, превращается в ацетил-КоА

2. окисление ацетат-КоА-лигазы до ацетил-КоА

Восстановление большого количества NADH+H⁺

3,4.