Углеводов в организме. Метаболизм гликогена.

Цель занятия. З акрепить знания по перевариванию и всасыванию углеводов; усвоить основные пути тканевых превращений глюкозы и механизмы регуляции уровня сахара в крови.

Содержание занятия:

– контроль выполнения заданий по самоподготовке;

– выполнение заданий тестового контроля;

– освоение методов определения глюкозы в сыворотке крови;

– экспериментальное изучение влияния инсулина и адреналина на содержание глюкозы в крови;

– участие в выступлении и обсуждении реферативных сообщений;

– контроль усвоения темы путем устного собеседования с преподавателем.

Примерные темы реферативных сообщений по УИРС:

1. Неперевариваемые углеводы и их роль в питании.

2. Механизмы транспорта моносахаридов в клетки.

3. Белки ГЛЮТ – мембранные переносчики глюкозы.

Методические указания к самоподготовке

 

При подготовке к занятию, используя лекции, учебники и дополнительную литературу, выполните задания:

1. Вспомните структуру основных пищевых углеводов: моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов и напишите формулы:

1) a-D-глюкозы, b-D-глюкозы, галактозы и фруктозы;

2) сахарозы, лактозы, мальтозы – укажите в них характер и тип гликозидной связи;

3) фрагмент структуры амилозы, амилопектина и гликогена – укажите типы связей между остатками моносахаридов.

2. Выпишите в таблицу ферменты, расщепляющие углеводы в пищеварительных соках желудочно-кишечного тракта:

Слюна

Желудочный сок

Панкреатический сок

Кишечный сок

3. Схематически изобразите расщепление крахмала в желудочно-кишечном тракте до глюкозы с указанием соответствующих ферментов.

4. Напишите реакцию фосфорилирования глюкозы в клетке.

5. Схематически представьте основные пути превращений глюкозо-6-фосфата в тканях.

6. Представьте структуру гликогена. Какова биологическая роль гликогена печени и гликогена других тканей?

7. Выпишите, каково примерное процентное содержание гликогена в различных тканях: печени, мышцах, почках, сердечной мышце и др.

8. Схематически представьте путь биосинтеза гликогена, укажите ферменты. Какие из них являются регуляторными (ключевыми).

9. Напишите химизм основных этапов синтеза гликогена.

10. Подумайте, почему в клетках как запасный углевод депонируется гликоген, а не свободная глюкоза.

11. Схематически представьте (с указанием соответствующих ферментов) фосфоролитический и a-амилолитический (гидролитический) пути расщепления гликогена.

12. Охарактеризуйте принципиальное отличие значения мобилизации гликогена в печени и в других тканях.

13. Выпишите основные гормоны: а) стимулирующие синтез гликогена, б) стимулирующие распад гликогена.

14. Схематически представьте механизм действия на обмен гликогена инсулина, адреналина и глюкагона.

15. Напишите, что понимают под терминами: «сахар крови», «гипогликемия», «гипергликемия».

16. Выпишите и запомните нормальные содержания глюкозы в крови.

17. Выпишите основные гормоны, вызывающие гипер- и гипогликемию.

18. Схематически представьте механизм саморегуляции уровня глюкозы в крови.

19. Охарактеризуйте понятия «почечный порог для глюкозы», «глюкозурия». Напишите, каков почечный порог для глюкозы, и при каких состояниях может наблюдаться глюкозурия.

Примеры тестов контроля исходного уровня знаний

Задание 1. Выберите правильный ответ.

1.1. Все известные амилазы желудочно-кишечного тракта осуществляют расщепление:

А. α-1,6-гликозидных связей

Б. β-1,6-гликозидных связей

В. α-1,4-гликозидных связей

Г. β-1,4-гликозидных связей

1.2. Переносчиком гликозильных групп в реакции биосинтеза гликогена является...

А. АТФ

Б. ГТФ

В. АДФ

Г. УДФ

Д. УТФ

Задание 2. Установить соответствие.

2.1.:

1. глюкоза ® лактат; 2. глюкоза ® гликоген; 3. гликоген ® лактат; 4. лактат ® глюкоза, гликоген; 5. глюкоза ® жиры. 6. 6 СО2 +6 Н2О^hν→глюкоза 7. глюкоза → этанол

А. гликогенез; Б. глюконеогенез; В. гликолиз; Г. гликогенолиз; Д. липогенез. Е. спиртовое брожение Ж. фотосинтез

2.2.:

Фермент:

Катализируемая реакция:

Задание 3. Выберите несколько правильных ответов.

3.1. Уровень глюкозы в крови повышают...

1. глюкагон

2. адреналин

3. АКТГ

4. инсулин

5. вазопрессин

3.2. Моносахариды в кишечнике всасываются...

1. в виде фосфорных эфиров

2. с помощью специальных переносчиков

3. путем активного транспорта

4. путем диффузии

5. в виде диглюкуронидов

Задание 4. Определите правильность утверждений в предложении и установите наличие причинной связи между ними.

4.1. Переваривание углеводов начинается в ротовой полости, потому что в ротовой полости в слабощелочной среде функционирует альфа-амилаза.

4.2. Соматотропин вызывает гипергликемию, потому что он является гормоном белковой природы.

Примеры ситуационных задач

Задача 1.

Известно, что помимо таких углеводов как крахмал, сахароза, лактоза пища должна содержать группу полисахаридов, объединяемых в группу так называемых балластных веществ или пищевых волокон. Какие полисахариды входят в эту группу? Каково их значение для нормального питания?

Задача 2.

На включении одного остатка глюкозы в структуру гликогена затрачивается 2 макроэргические связи – 2 молекулы АТФ. И все же, почему, несмотря на «затратность» биосинтеза гликогена, главное клеточное топливо хранится в виде полисахарида, а не в форме свободной глюкозы? Чем объясняется большая разветвленность гликогена, по сравнению с запасным полисахаридом растений – крахмалом?

Самостоятельная работа студентов

Занесите в тетрадь протоколы лабораторных работ, оставляя место для расчетов и выводов.

 

Для количественного определения глюкозы в крови используются следующие методы:

1. Редуктометрические – они основаны на свойстве сахаров восстанавливать соли тяжёлых металлов в щелочной среде (титрометрический метод Хагедорна-Йенсена). Недостаток этих методов состоит в том, что они неспецифичны, так как присутствующие в крови рецидивирующие вещества, не являющиеся углеводами, также обладают восстанавливающими свойствами, и полученные результаты включают всю сумму восстанавливающих соединений в крови.

2. Колориметрические – основаны на определении степени интенсивности окраски соединений, образующихся при взаимодействии глюкозы с определенным веществом (ортотолуидиновый метод). Метод специфичен и точен.

3. Энзиматические – основаны на действии фермента глюкозооксидазы, окисляющей глюкозу до глюконовой кислоты кислородом воздуха (глюкозооксидазный метод). Этот метод специфичен и широко применяется в клинико-диагностических лабораториях.

Работа 1. Количественное определение глюкозы в крови

Глюкозооксидазным методом.

Принцип метода

Глюкоза в присутствии фермента глюкозооксидазы окисляется кислородом воздуха с образованием перекиси водорода, при разрушении которой под влиянием пероксидазы происходит конденсация фенола и p-аминоантипирина в окрашенное соединение. Реакция протекает по схеме:

глюкозооксидаза

Глюкоза + О₂ + Н₂О ¾¾¾¾¾¾¾¾® глюконат + Н₂О₂

пероксидаза

2Н₂О₂ + фенол + 4-аминоантипирин ¾¾¾¾¾® 4(n-бензохинонмоно-имино)- феназон + 4Н₂О

(n-аминофеназон) (цветной хиноимин)

Интенсивность окраски раствора пропорциональна концентрации глюкозы в крови.

Ход определения

Определение проводят по схеме, представленной в таблице:

 

Отмерить, мл	Опыт	Стандарт	Контрольная проба
Сыворотка крови	0,02	-	-
Стандартный раствор глюкозы	-	0,02	-
Дистиллированная вода	-	-	0,02
Реактив для определения глюкозы	3,0	3,0	3,0

 

Пробы перемешивают и инкубируют 30 мин. при 37^оС. Измеряют оптическую плотность опытной (Е₁) и стандартной пробы (Е₂) против контрольной пробы при длине волны 480-520 нм в кювете 0,5 см.

Расчёт произвести по формуле: С глюкозы (моль/л)= Е₁/Е₂×10. В норме содержание глюкозы в крови составляет 3,3-6,2 мМоль. Гипергликемия наблюдается после приема пищи, содержащей большое количество сахара (алиментарная гипергликемия), а также при клинически выраженной форме сахарного диабета. Гипогликемия наблюдается после инъекций инсулина и при некоторых формах гликогенозов.