Нормальная (1), гипергликемическая (2), гипогликемическая (3)

Гипергликемические кривые наблюдают при явных и скрытых формах сахарного диабета, повреждении паренхимы печени, гиперфункции щитовидной железы и коры надпочечников, тяжелых формах анемии, токсикозах, болезнях центральной нервной системы, инфекционных болезнях (ревматизм, сепсис, тиф, дизентерия, дифтерия, бронхопневмония), панкреатите, гликогеновой болезни.

Гипогликемические кривые наблюдают при аденоме островков Лангерганса, гипотиреозе, аддисоновой болезни, энцефалите, заболеваниях кишечника.

При скрытой форме сахарного диабета на фоне проведения глюкозотолерантного теста могут развиться осложнения (гипергликемическая кома и др.). Во избежание этого, при появлении первых симптомов заболевания рекомендовано вместо теста толерантности к глюкозе выполнение теста толерантности к углеводам, в котором нагрузкой является углеводный завтрак. Кровь для исследования берут натощак и далее по той же схеме, что и при проведении глюкозотолерантного теста. Выявляется постпрандиальная гликемия. Такой тест является физиологичным, не требует присутствия на процедуре лечащего врача и рекомендован для широкого использования в лабораторной практике. В медицине этот тест часто называют оценкой «гликемического профиля» или тестом выявления постпрандиальной гликемии.

У здорового человека нагрузка глюкозой не вызывает глюкозурию.

Оформление работы

Заносят в таблицу полученные данные, строят гликемическую кривую, делают вывод о толерантности пациента к глюкозе, возможных причинах нарушения.

Метод определения глюкозы	Концентрация глюкозы в крови, ммоль/л
	до нагрузки	время после нагрузки
		30 мин	60 мин	120 мин

Лабораторная работа 4.
Экспресс-метод оценки содержания глюкозы в моче

Одной из причин глюкозурии является сахарный диабет, для лечения которого нужно назначить больному такой режим питания и введения инсулина, чтобы в моче оставались лишь следы глюкозы, поэтому врач должен знать количество глюкозы, выделяемое больным с мочой в сутки.

Материал для исследования

Моча нормальная и патологическая (содержит глюкозу).

Реактивы

Набор диагностических полосок «Глюкотест» (или полоски «Глюкофан», «Диафан», «Пентафан»).

Принцип

На конце полоски «Глюкотест» имеется полоса светло‑желтого цвета, пропитанная растворами ферментов ‑ глюкозооксидазы, пероксидазы и красителем. Глюкоза с помощью глюкозооксидазы (КФ 1.1.3.4.) окисляется кислородом воздуха до глюконовой кислоты с образованием пероксида водорода, который в присутствии пероксидазы (КФ 1.11.1.7.) окисляет краситель, превращая его в окрашенное соединение. Интенсивность окраски пропорциональна содержанию глюкозы и сравнивается с цветной шкалой из набора.

Подобные зоны индикации для определения глюкозы содержат экспресс-тесты «Биофан Г», «Глюкофан». Диагностические полоски могут иметь несколько зон индикаций, в том числе для глюкозы: «Диафан», «Тетрафан», «Пентафан» и др.

Проведение анализа

В пробирки с образцами нормальной и патологической мочи погружают полоски «Глюкотест» так, чтобы полоса с реактивами была смоченной. Быстро извлекают, кладут смоченным концом на пластмассовую пластинку. Через 2 мин сравнивают окраску полоски с цветной шкалой из набора «Глюкотест». Содержание глюкозы в моче определяют по наиболее совпадающему со шкалой цвету полоски. Каждой полоске на цветной шкале соответствует определенное содержание глюкозы в моче.

Практическое значение

Метод обладает высокой субстратной специфичностью и позволяет обнаружить в моче глюкозу в пределах 0,055‑1,11 ммоль/л. Простота и скорость выполнения анализа позволяют применять этот метод как предварительный тест при массовом обследовании. Тест позволяет самому больному следить за содержанием глюкозы в моче и соответственно изменять диету. Глюкозурия часто сопровождает гипергликемию, когда содержание глюкозы в крови выше почечного порога (9,9 ммоль/л). Глюкозурии бывают физиологические ‑ алиментарная, у беременных, нейрогенная при стрессах, а также патологические ‑ при нарушении обмена углеводов на фоне патологии поджелудочной железы (сахарный диабет, «бронзовый» (стероидный) диабет, острый панкреатит) и других нарушениях (тиреотоксикоз, акромегалия, гиперплазия коры надпочечников, инфаркт миокарда, кровоизлияния во внутренние органы, острые инфекции, нервные болезни, отравления морфином, фосфором). Глюкозурия на фоне нормогликемии – при повреждении канальцев почек (пиело‑ и гломерулонефриты, нефропатии, почечный диабет ‑ семейная почечная глюкозурия, токсины).

Нормальные величины

Моча                   0,06‑0,83 ммоль/л

Оформление работы

Указывают принцип метода, результаты заносят в таблицу, делают вывод о содержании глюкозы в моче, предполагают возможную патологию.

Исследуемый материал	Результат
нормальная моча
патологическая моча

Вопросы для самоконтроля

1. Пути использования углеводов в организме.

2. Реакции гликолиза, гликогенолиза и гликогеногенеза. Локализация и значение процессов. Спиртовое брожение.

3. Включение фруктозы и галактозы в процесс гликолиза.

4. Глюконеогенез, его субстраты, энергообеспечение, значение.

5. Этапы аэробного распада глюкозы: окисление до пирувата, окислительное декарбоксилирование пирувата, цикл Кребса и его сопряжение с дыхательной цепью митохондрий. Эффект Пастера.

6. Пентозофосфатный путь окисления углеводов, связь с гликолизом, энергетика и значение.

7. Регуляция и нарушения углеводного обмена. Сахарный диабет, гипоксия.

Тестовые задания

Выбрать один правильный ответ.

1. Мальтаза синтезируется клетками

1) поджелудочной железы

2) слизистой желудка

3) слизистой тонкого кишечника

4) слизистой толстого кишечника

5) гепатоцитами

2. Углевод, в котором глюкоза и фруктоза соединены a‑1,2-гликозидной связью, называется

1) лактоза

2) мальтоза       

3) сахароза

4) фрагмент крахмала

5) целлобиоза

3. При пищеварении происходит

1) распад дисахаридов до СО₂ и воды

2) расщепление полисахаридов до олиго- и моносахаридов

3) гидролиз целлюлозы

4) распад глюкозы с образованием лактата

4. Ключевой фермент мобилизации гликогена называется

1) гликогенсинтаза

2) амилаза

3) гексокиназа

4) гликогенфосфорилаза

5) глюкокиназа

5. Анаэробное превращение глюкозы в лактат активно протекает в

1) клетках нервной ткани

2) клетках коркового слоя почек

3) эритроцитах

4) миокардиоцитах

6. Конечный продукт гликолиза лактат может быть ресинтезирован в глюкозу в клетках

1) мышечной ткани

2) нервной ткани

3) печени

4) ткани почки

7. При кратком голодании активируется

1) гликолиз в мышцах

2) гликогенолиз в сердечной ткани

3) гликогенолиз в печени

4) синтез гликогена в печени

5) синтез гликогена в мышцах

8. При длительном (более суток) голодании активируется

1) гликолиз в мышцах

2) гликогенолиз в печени

3) глюконеогенез

4) синтез гликогена в печени

9. Скорость глюконеогенеза увеличивается

1) кортизолом

2) повышенной концентрацией АДФ и АМФ

3) инсулином

4) высокой концентрацией НАД⁺ и ФАД

5) высокой концентрацией ФМН и коQ

10. Роль пентозофосфатного пути заключается в

1) образовании глюкозы

2) генерации НАДФН

3) снабжении тканей АТФ

4) образовании лактата

5) образовании глицерола

Ситуационные задачи

Ответы подробно объяснить.

1. Ребенку 7 лет необходимо определить сахар в крови для выявления сахарного диабета. Перед проведением пробы в лаборатории он очень волновался, плакал. В ходе анализа установлено, что у ребенка уровень сахара в крови выше нормы. Пояснить, можно ли утверждать после такого исследования, что у ребенка сахарный диабет.

2. Один спортсмен пробежал на соревнованиях дистанцию 100 м, другой — 5000 метров. Пояснить, у какого из них выше содержание молочной кислоты в крови и почему.

3. Пояснить, как изменится соотношение между пентозофосфатным и гликолитическим путями обмена углеводов в костном мозге у больного, перенесшего кровотечение и почему возникает такой сдвиг. Указать ферменты, активность которых целесообразно исследовать для проверки предположения.

Раздел 5.
Строение, функции, обмен липидов

ТЕМА 5.1.
Строение, функции, внешний обмен, депонирование липидов

Актуальность

Липиды ‑ низкомолекулярные органические вещества, разнообразны по химической структуре и функциям, нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителях. К липидам относят жирные кислоты (являются энергетическими субстратами), триацилглицерины (резервный энергетический материал), сложные липиды ‑ фосфолипиды, гликолипиды, сфинголипиды (структурные компоненты клеточных мембран), стероиды ‑ холестерол, один из главных представителей (предшественник желчных кислот, гормонов, витамина D, компонент клеточных мембран). Многообразие биологических функций определяет необходимость изучения липидов.

Цель

1. Изучить строение, свойства, биологическую роль липидов.

2. Изучить особенности переваривания, всасывания, транспорта и депонирования липидов.

3. Научиться определять качество пищевого жира, активность липазы в панкреатическом соке. Ознакомиться с ролью желчных кислот в переваривании липидов.

Вопросы для самоподготовки

1. Понятие “липиды”. Классификация, краткая характеристика основных групп: структура, свойства, биологическая роль.

2. Жирные кислоты. Строение, классификации, физико-химические свойства, источники в организме, биологическая роль, транспорт и использование.

3. Строение полиненасыщенных w‑3– и w‑6–жирных кислот (линолевая, a‑ и g‑линоленовая, арахидоновая), биологическая роль. Синтез эйкозаноидов на основе арахидоновой кислоты с участием циклооксигеназы (простагландины, постациклины, тромбоксаны) и липоксигеназы (лейкотриены). Биологическая роль отдельных типов эйкозаноидов.

4. Триацилглицеролы (ТАГ) как нейтральные жиры: жирнокислотный состав, свойства, источники в организме, биологическая роль.

5. Холестерол: строение, функции, пути использования, главные производные.

6. Сложные липиды: глицеро- и сфингофосфолипиды, гликолипиды (цереброзиды, ганглиозиды, сульфолипиды), строение и биологическая роль.

7. Внешний обмен липидов. Разнообразие пищевых жиров, суточная потребность, переваривание. Состав и роль желчи, значение желчных кислот (синтез и формулы таурохолевой и гликохолевой кислот). Эмульгирование пищевых жиров, схема эмульгированной капли.

8. Ферменты переваривания нейтральных и сложных жиров, место синтеза, активация. Построение мицелл из продуктов переваривания, всасывание.

9. Нарушения внешнего обмена липидов (переваривания и всасывания), причины и последствия (гиповитаминозы, стеаторея).

10. Пути ресинтеза липидов в клетках кишечника (ТАГ, фосфолипиды, эфиры холестерола). Реакции и значение процесса.

11. Хиломикроны: состав, построение, функция, значение апобелков. Транспорт нейтрального жира к местам депонирования и утилизация хиломикронов в тканях. Роль и регуляция липопротеинлипазы.

12. Липопротеины очень низкой плотности: образование, функции, строение, состав, значение апобелков, утилизация в тканях, роль липопротеинлипазы.

13. Регуляция депонирования нейтральных липидов в тканях. Нарушения транспорта ТАГ в ткани (дислипопротеинемии I, V типов).

Самостоятельная работа

1. Составить схему метаболизма липидов в ходе изучения раздела 5. По теме 5.1 на схеме представить химизм и взаимосвязи путей внешнего обмена и депонирования ТАГ. Приложить к схеме графические представления о транспорте нейтральных жиров.

2. Составить таблицу «Состав и функции транспортных липопротеинов крови» для хиломикронов и липопротеинов очень низкой плотности.

Лабораторная работа 1.
Оценка действия липазы.
Влияние желчи на активность липазы

Принцип

Под действием фермента липазы происходит гидролиз эмульгированных жиров молока. Количество образовавшихся жирных кислот определяют путем титрования раствором щелочи в присутствии фенолфталеина.

Материал исследования

Панкреатин – источник липазы.

Реактивы

1) Молоко, 2) раствор желчи, 3) 0,1 М раствор NaOH, 4) 1 % спиртовый раствор фенолфталеина.

Проведение анализа

	Контроль, мл	Опыт 1, мл	Опыт 2, мл
Молоко Дистиллированная вода Панкреатин Раствор желчи	1,0 2,0 ‑ ‑	1,0 2,0 1,0 ‑	1,0 1,0 1,0 1,0
	Инкубация в течение 15 мин при 37°С в термостате или водяной бане
Фенолфталеин	1‑2 капли	1‑2 капли	1‑2 капли
Раствор NaOH	Титрование до слаборозовой окраски, не исчезающей в течение 30 сек

Результаты титрования фиксируют следующим образом:

V_К ‑ количество мл щелочи, потраченной на титрование контрольной пробы (исходное количество органических кислот, включая жирные),

V₁ ‑ количество мл щелочи, потраченной на титрование пробы 1,

V₂ ‑ количество мл щелочи, потраченной на титрование пробы 2.

Расчет

1) Количество жирных кислот, образовавшихся при ферментативном гидролизе жира молока без желчи: X₁ = V₁ – V_K

2) Количество жирных кислот, образовавшихся при ферментативном гидролизе жира молока в присутствии желчи: X₂ = V₂ – V_K

3) Степень влияния желчи на активность липазы рассчитывают по формуле:

Активация липазы, % =

Оформление итогов работы

Указывают принцип метода, фиксируют полученные данные, подсчитывают результаты и делают вывод об активности липаз панкреатина, влиянии желчи на переваривание жиров молока.

Лабораторная работа 2.
Качественная реакция на желчные кислоты

Принцип

При взаимодействии желчных кислот с оксиметилфурфуролом, образующимся из сахарозы под действием концентрированной серной кислоты, появляется красно‑фиолетовое окрашивание (реакция Петтенкофера).

Материал для исследования

Раствор желчи (2:1).

Реактивы

1) 20 % раствор сахарозы, 2) концентрированная H₂SO₄.

Проведение анализа

Сухое предметное стекло кладут на лист белой бумаги, наносят 1 каплю желчи и 1 каплю раствора сахарозы, смешивают стеклянной палочкой. Не двигая стекло, рядом со смесью наносят 3 капли H₂SO₄, чтобы они краем соприкасались с раствором сахарозы и желчи. Через 2‑3 мин на месте слияния капель развивается красная окраска, постепенно переходящая в краснофиолетовую.

Оформление итогов работы

Указывают принцип метода, фиксируют результаты и делают выводы.

Лабораторная работа 3.
Определение кислотного числа жира

Принцип

Кислотное число обозначает количество КОН (мг), необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.

Материал для исследования

Свежее и прогорклое растительное масло.

Реактивы

1) 0,1 М раствор КОН, 2) 1,0 % спиртовый р-р фенолфталеина, 3) хлороформ.

Проведение анализа

	Опыт 1, мл	Опыт 2, мл
Свежее растительное масло Прогорклое растительное масло Хлороформ Фенолфталеин	0,5 ‑ 0,5 1-2 капли	‑ 0,5 0,5 1-2 капли
Раствор КОН	Титруют до светлорозовой окраски, не исчезающей в течение минуты.

Расчет

Кислотное число масла =  ,

где: а ‑ количество раствора щелочи, израсходованное на титрование;
б ‑ навеска соответствующего жира (г); 0,00561 ‑  титр 0,1М раствора КОН; 0,9 ‑ плотность жира; 1000 ‑ коэффициент перевода г в мг.

Нормальные величины

Свежее растительное масло     1‑3 ед.

Практическое значение

Метод предназначен для оценки качества пищевого жира.

Оформление итогов работы

Указывают принцип метода. Фиксируют результаты оценки качества свежего и прогорклого растительного масла, сравнивают их с нормальными величинами, делают выводы о содержании свободных жирных кислот в каждой пробе и о причинах их появления.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Роль жирных кислот в организме. Формулы жирных кислот: масляной, пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой, линоленовой, арахидоновой. Представление о биологически активных производных полиненасыщенной арахидоновой кислоты (простагландины, лейкотриены), их роли.

2. Химические формулы простых и смешанных триацилглицеринов, фосфолипидов (содержащих холин, этаноламин, серин, инозитол). Представление о сфинголипидах (сфингомиелин), гликолипидах (цереброзиды, ганглиозиды)

3. Формулы холестерола, его эфиров, парных желчных кислот, витамина D₃, представление о стероидных гормонах.

4. Переваривание и всасывание липидов, ферменты, организация и значение мицелл, пути ресинтеза липидов в энтероците. Синтез, роль и энтерогепатическая рециркуляция желчных кислот.

5. Методы, позволяющие оценить состояние внешнего обмена липидов.

6. Места синтеза нейтрального жира и организация транспорта к местам депонирования, формы транспортных липопротеинов, роль липопротеинлипазы.

7. Процесс депонирования нейтральных липидов в тканях, утилизация нейтральных жиров из депо, роль ферментов и гормонов.

ТЕМА 5.2.
Транспорт и внутриклеточный обмен
простых и сложных липидов

Актуальность

Триацилглицеролы (ТАГ) или нейтральные жиры – сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Знание особенностей обмена нейтральных жиров необходимо для понимания патогенеза таких заболеваний, как ожирение, сахарный диабет, атеросклероз. Знакомство с методами определения в крови общих липидов и их фракций, нейтральных жиров позволяет использовать эти сведения для диагностики заболеваний, связанных с нарушением липидного обмена.

Фосфолипиды и холестерол образуют клеточные мембраны, находятся в составе липопротеинов. При нарушении синтеза фосфолипидов будет нарушаться нормальный метаболизм клеток, образование транспортных липопротеинов, что ведет к многочисленным нарушениям деятельности органов. На фоне нарушений обмена холестерола формируются такие распространенные заболевания как атеросклероз и желчекаменная болезнь.

Цель

1) Изучить пути обмена простых и сложных липидов, взаимосвязи между ними.

2) Научиться определять в сыворотке крови содержание общих липидов и триацилглицеринов для диагностики заболеваний.

3) Освоить методы определения общего холестерола в сыворотке крови и кетоновых тел в моче, ознакомиться с методами оценки холестерола ЛПВП, индекса и коффициента атерогенности.

Вопросы для самоподготовки

1) Основные пути внутриклеточного превращения триацилглицеринов (схема).

2) Значение процесса тканевого липолиза. Химизм утилизации нейтральных жиров из депо, роль ферментов и гормонов (гормоночувствительная ТАГ‑липаза, ДАГ‑ и МАГ‑липазы), значение аденилатциклазной системы.

3) Пути использования глицерина, химизм окисления глицерина до СО₂ и Н₂О, энергетический выход процесса.

4) Транспорт свободных жирных кислот. Пути использования свободных жирных кислот, образующихся при липолизе и поступающих в кровь.

5) Биологический смысл b‑окисления. Химизм окисления жирных кислот до СО₂ и воды, связь с ЦТК и дыхательной цепью, энергетический выход.

6) Пути использования ацетил~КоА. Химизм синтеза кетоновых тел, причины и выраженность кетоза при голодании и сахарном диабете. Химизм утилизации кетоновых тел, роль сукцинил~КоА.

7) Роль липогенеза, пути эндогенного синтеза ТАГ. Синтез из глюкозы: получение жирных кислот и глицерина, их включение в состав фосфатидной кислоты, ТАГ. Регуляция, значение процесса, особенности течения в жировой ткани и печени, зависимость от ритма питания.

8) Нарушения обмена ТАГ (ожирение, дислипопротеинемии).

9) Биологическая роль фосфолипидов. Катаболизм фосфолипидов и его значение, ключевые фосфолипазы и их значение.

10) Роль фосфатидной кислоты в синтезе ТАГ и глицерофосфолипидов. Причины и механизмы жирового перерождения печени. Химизм синтеза фосфолипидов в тканях. Липотропные факторы, роль аминокислот, витаминов. Липотропные вещества ‑ лекарственные средства.

11) Биологическая роль и пути использования холестерина в организме. Химизм синтеза холестерина до мевалоновой кислоты, получение изопентенилдифосфата, представление о дальнейших этапах синтеза (схема).

12) Строение долихола, понятие о липидных «якорях», их образовании и роли в организме, использование промежуточных метаболитов синтеза холестерола в качестве липидных «якорей».

13) Особенности транспорта экзогенного и эндогенного холестерола в организме, формы транспорта, их состав и ферменты. Роль транспортных липопротеинов (ЛПНП и ЛПВП) в обмене холестерола, значение ферментов АХАТ и ЛХАТ, пути выведения холестерола.

14) Нарушения обмена холестерола (гиперлипопротеинемия, атеросклероз, желчекаменная болезнь).

Самостоятельная работа

1. Дополнить схему обмена липидов (см. тему 5.1): по теме 5.2 представить химизм синтеза и направления использования фосфолипидов и холестерола, взаимосвязи липидного обмена и выходы на общие пути катаболизма. Приложить к схеме графические представления о транспорте холестерола.

2. Дополнить таблицу «Состав и функции транспортных липопротеинов крови» (см. тему 5.1), представив данные по липопротеинам низкой и высокой плотности.