Количественное определение ПВК в моче

 

В организме человека ПВК образуется в процессе обмена углеводов в качестве промежуточного продукта. В норме в плазме крови содержится 0,8-1,5 мг % ПВК. При усилении гликолиза происходит накопление пирувата и лактата в крови, что сопровождается обычно изменением кислотно-основного состояния, уменьшением щелочных резервов. Увеличение содержания лактата и пирувата в крови может наблюдаться также при поражении паренхимы печени (поздние стадии гепатита, цирроз печени) в результате торможения процессов гликонеогенеза в печени. Повышенное количество лактата и пирувата в крови обнаруживается при болезни Гирке чаще всего встречающегося гликогеноза. При авитаминозе и гиповитаминозе В₁ в крови и в других тканях, особенно в мозгу, ПВК накапливается в большом количестве. За сутки с мочой выделяется до 200 мг ПВК.

Принцип работы: ПВК с 2,4 – динитрофенилгидразином образует окрашенное соединение 2,4 – динитрофенилгидразон ПВК.

2,4- ДНФ-гидразин ПВК – желто-оранжевого цвета интенсивность его пропорциональна концентрации ПВК и определяется фотометрически.

Ход работы. Берем 2 пробирки, в контрольную пробирку наливаем по 1 мл воды, в опытные по 1 мл мочи, разбавленной в 2 раза. Затем во все пробирки приливаем по 1 мл 2,5% р-ра КОН, перемешиваем прибавляем по 0,5 мл 1% раствора ДНФГ и оставляем на 15 мин. Фотометруем с синим сфетофильтром.

Расчет. Проводим по калибровочному графику, найденную величину умножают на суточный диурез (1500 мл для мужчин, 1200 у женщин) и получаем количество ПВК в суточной моче.

 

КДЗ ПВК и лактата: В крови практически здоровых взрослых людей содержится от 0,0456 ммоль/л (45,6 мкмоль/л, 4 мг/л) – 0,0912 ммоль/л, 8 мг/л) ПВК. Содержание ПВК увеличивается при гипоксических состояниях, вызванных тяжелыми сердечно-сосудистой, легочной недостаточностью, анемией, остром гепатите, инсулиновой зависимости, сахарном диабете, после введения камфоры, стрихнина и при увеличении физической нагрузки уменьшается до 0,57 ммоль/л и ведет к судорогам. Увеличение уровня ПВК приводит к В₁-витаминной недостаточности, токсическое действие аспирина вызывает в большой дозе метаболический ацидоз, отравление тяжелыми металлами. Все факторы обуславливающие увеличение концентрации ПВК обычно приводят к увеличению уровня молочной кислоты. Уровень лактата (МК) в крови увеличивается при гипоксическом состоянии, вызванном развивающимися множественными кровотечениями, острой застойной сердечной недостаточностью. Особенно много МК накапливается в воспалительных клетках, остром гепатите, инфекционной эпилепсии, увеличении мышечных нагрузок.

Норма МК в крови составляет 1,0135 ± 0,072 ммоль/л, при выше перечисленных состояниях увеличивается соотношение МК-ПВК, чаще оно составляет 10:1. Норма ПВК составляет 284,2 ммоль/сут или 25 мг/сут.

Контрольные вопросы

1. Напишите уравнение обратной лактатдегидрогеназной реакции, перерисуйте схему цикла Кори.

2. Разбнритесь в механизме работы ПДК. Зарисуйте схему процесса.

3. Уясните биохимические механизмы формирования и компенсации кислородной задолжности.

4. Почему после тяжелой физической работы у нетренированных людей появляется одышка?

5. Какие Вы знаете виды декарбоксилирования ПВК? В чем их сущность?

6. В чем сущность механизма пируватдегидрогеназной реакции?

7. Какие коферменты и ферменты участвуют в пируватдегидрогеназной реакции?

8. Почему липоевая кислота является центральным звеном окислительного декарбоксилирования пирувата?

9. Как регулируется ПДК в организме человека?

10. Почему и как по лактату в артериальной и венозной крови можно судить о метаболическом состоянии органа (например мозга)?

11. Какой процесс называют циклом лимонной кислоты или ЦТК? Почему?

12. Какова роль щавелево-уксусной кислоты (ЩУК) в механизме ЦТК? Напишите формулу ЩУК?

13. Каков механизм синтеза ЩУК?

14. Напишите уравнение реакции ЦТК: а) до α – кетоглутаровой к-ты, б) от α – кетоглутаровой кислоты до ЩУК.

15. Напишите итоговое энергетическое уравнение ЦТК.

16. В каких стадиях ЦТК образуется СО₂?

17. Каков механизм окислительного декарбоксилирования α – кетоглутаровой кислоты?

18. Напишите формулы промежуточных метаболитов ЦТК, являющиеся субстратами биологического окисления.

19. Напишите схему окисления в ЦТК, протекающей по укороченной цепи митохондриального окисления.

20. Напишите схему субстратного фосфорилирования, протекающую в ЦТК.

21. Напишите уравнение реакции окислительного фосфорилирования в ЦТК, имеющие: а) Р/0=2, б) Р/0=3.

22. Биологическое значение цикла Кребса (ЦТК).

23. Какие витамины необходимы для протекания реакции ЦТК?

24. Какие промежуточные метаболиты ЦТК используются в процессах синтеза?

25. Какова локализация ферментов ЦТК в клетке?

26. Напишите уравнения реакции окислительной стадии пентозофосфатного пути окисления глюкозы.

27. Какие ферменты и коферменты участвуют в окислительных реакциях?

28. Биологическое окисление, значение пентозофосфатного пути окисления глюкозы.

29. Укажите точку образования НАДФ+Н⁺ в пентозном пути.

30. Как будет изменяться уровень и артерио-венозная разница по лактату к пирувату при гипоксии мозга?

31. Напишите уравнение синтеза лимонной кислоты. Каково энергетическое обеспечение этой реакции?

Нарушения обмена углеводов

Определение сахара крови

I. Цель изучения: Контроль и закрепление теоретических и практических знаний по обмену углеводов. Помимо рассмотренных на предыдущих занятиях вопросов, знать – основные реакции синтеза глюкозы из неуглеводных предшественников (глюконеогенез), челночные механизмы переноса восстановленных эквивалентов в митохондрии, патологические состояния, связанные с нарушениями обмена углеводов.

II. Уметь определить уровень сахара в крови и использовать состояние гипер- и гипогликемии как диагностический тест при ряде заболеваний, связанных с нарушением функции желез внутренней секреции, печени, почек и др.

III. Ответить на контрольные вопросы к итоговой работе по теме «Обмен углеводов».

IV. Содержание темы:

1. Глюконеогенез – процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Синтез глюкозы de novo начинается, когда падает уровень глюкозы крови (N-3,3 – 5,5 ммоль/л) в случае использования запасов гликогена в период голодания, интенсивных физических нагрузок, гормональных нарушениях обмена глюкозы.

2. Процесс протекает в основном в печени, менее интенсивно в корковом веществе почек, в слизистой оболочке кишечника. Эти ткани могут обеспечить синтез глюкозы 80-100г в сутки, которая обеспечивает энергетические затраты мозга, эритроцитов, мозгового слоя надпочечников, где не обеспечивают энергией жирные кислоты (мозг) или недостаточен аэробный путь окисления (эритроциты, лишенные митохондрий).

3. Субстратами для глюконеогенеза являются: лактат – продукт анаэробного гликолиза, глицерол, образовавшийся при гидролизе жиров, аминокислоты – результат распада тканевых белков.

4. Большинство реакций глюконеогенеза протекает за счет обратимых реакций гликолиза (см. карточки 1 и 2), однако 3 реакции термодинамически необратимы: образование фосфоенолпирувата (ФЕП), фруктозо-6-фосфата и свободной глюкозы. Эти вещества образуются при действии других ферментов.

5. ФЕП из пирувата образуется в митохондрии, где карбоксилируется до оксалатацетата (ЩУК) витамином «Н» с использованием АТФ (1-я). Процесс идет под действием пируваткарбоксилазы, синтез которой индуцируется кортизолом (стероидным гормоном), активируещим глюконеогенез в печени.

6. Оксалоацитат не способен проходить через митохондриальную мембрану, поэтому восстанавливается в малат (см. реакции ЦТК), который возвращается в цитозоль, где снова окисляется НАД⁺-ом в ЩУК. В цитозоле под действием фосфоенолпируваткарбоксилазы с участием ГТФ«АТФ (2-я) оксалоацетат декарбоксилируется (-СО₂) и превращается в ФЕП (фосфоенолпируват).

7. Следующие реакции превращения фосфоенолпирувата катализируются гликолитическими ферментами в обратном направлении через образование 1,3 дифосфосфоглицерата, где затрачивается опять молекула АТФ (3-я) вплоть до фруктозо1,6дифосфата. Здесь идет вторая необратимая реакция под действием фосфатазы с образованием фруктозо6-фосфата и изомерезацией в глюкозо-6 фосфат. Последняя необратимая реакция – потеря Н₃PO₄ и образование под действием глюкозо-6фосфатазы чистой глюкозы.

8. Т.о. для синтеза одного моля глюкозы используется 2 моля ПВК и 6 молей АТФ (3´2).

9. Лактат, образовавшийся при интенсивной мышечной работе, с кровью поступает в печень, где превратившись в пируват в результате глюконеогенеза превращаются в глюкозу, которая с кровью поступает в мышцы. Этот цикл – «глюкозно-лактатный» идет при любых состояниях, используется постоянно и называется Циклом Кори.

10. При длительной физической нагрузке, когда идет усиленный липолиз, глюконеогенез начинается с глицерина, который сразу преобразуется в глицериновый альдегид и далее через последние 2 необратимые реакции превращается в глюкозу.

11. При распаде тканевых белков до аминокислот, стероидные гормоны индуцирует синтез ферментов, превращающих аминокислоты в щавелевоуксусную кислоту, которая по вышеуказанному механизму, превращается в глюкозу.

12. Челночные механизмы переноса восстановленных эквивалентов в митохондрию существуют для утилизации НАДН+Н⁺ образованного в аэробном гликолизе при окислении глицеринового альдегида в цитозоле. Митохондриальная мембрана непроницаема для НАДН+Н⁺, поэтому в цитозоле восстанавливает фосфодигидроксиацетон в липофильный фосфоглицерин, проходящий через мембрану, а в митохондрии идет его окисление но не НАД⁺-ом, а ФАД-ом, поэтому в энергетическом выигрыше теряется 1 молекула АТФ, чего не происходит в сердечной мышце где работает не глицеро-фосфатный, а малат-аспартатный челнок, связанный с участием аспартата. Это будет рассмотрено в обмене аминокислот.

13. В результате нарушения переваривания углеводов (см. занятие 10), всасывания, патологии ферментов (см. занятие 11) гормональной регуляции, патологически изменяется уровень глюкозы крови, сопровождающейся гипер- или гипогликемией.

14. Гипергликемия возникает при: а) недостаточной продукции инсулина (инсулинзависимый диабет) или понижении его секреции, а также деффектости инсулиновых рецепторов, ускоренном разрушении инсулина (инсулин- независимый диабет) характеризующийся полидепсией, полиурией и полифагией. Поздние осложнения диабета будут рассмотрены в главе «Гормоны». б) при повышенной секреции соматропного гормона, аденокортикотропина, который стимулирует синтез кортикоидов. в) при гиперфункции щитовидной железы, усиливающий катаболизм гликогена.

15. Гипогликемия возникает при: а) передозировке инсулина или сульфанилмочевины, активирующей рецепторы инсулина; б) аденоме или карциноме островковых клеток, продуцирующих инсулин; в) нарушении всасывания сахаров и понижение сахарного порога в почках; г) гликогенозах; д) недостаточности надпочечников; д) голодании.

16. Гипоксия нарушает обмен углеводов, т.к. идет анаэробный распад глюкозы и накопление лактата, дефицит АТФ, нарушение работы, Na⁺- К⁺-АТФ-азы, кальциевой АТФ-азы, повышением перекисного окисления липидов, нарушением мембран и гибелью клеток.