ЗМІСТКОВИЙ МОДУЛЬ 9

ЗАНЯТТЯ 6 (2години)

Тема: Пентозофосфатний цикл окислення глюкози. Метаболізм фруктози та галактози. Метаболізм глікозаміногліканів. Регуляція та патології обміну вуглеводів. Визначення вмісту глюкози у крові глюкозооксидазним методом.

Актуальність. Крім основних шляхів внутрішньоклітинного метаболізму глюкози (аеробного окислення і гліколітичного розщеплення), в організмі представлені альтернативні засоби її перетворення – пентозо­-фосфатний цикл, перетворення на глюкуронову кислоту та ін. Знання цих засобів, а також шляхів перетворення фруктози та галактози, розуміння їх ролі в енергообміні та пластичних процесах клітин є важливим для майбутнього лікаря у зв’язку з їх можливою корекцією. Глікозаміноглікани (ГАГ) (мукополісахариди) – це гетерополісахариди, структурними фрагментами яких є дисахариди. До складу ГАГ входять гексуронові кислоти, N-ацетилпохідні глюкозаміну або галактозаміну. Катаболізм ГАГ відбувається у лізосомах за участю специфічних глікозидаз. Спадковий дефект цих ферментів призводить до розвитку мукополісахаридозів – тяжких захворювань, в основі яких лежать серйозні порушення розвитку дитини, що призводять до скорочення її життя. На порушення в обміні вуглеводів досить об’єктивно вказують зміни концентрації вуглеводів та їх метаболітів, а також активності ферментів при різних захворюваннях.

Мета.Вивчити біохімічні закономірності альтернативних шляхів обміну моносахаридів: пентозофосфатного шляху окислення глюкози, шляхів перетворення фруктози та галактози. Ознайомитися з глікозаміно-гліканами та їх метаболізмом в організмі. Вивчити основні питання щодо специфіки обміну вуглеводів за умов норми та патології. Вміти аналізувати зміни рівня глюкози крові, механізми його гормональної регуляції, патологічні прояви порушень обміну глюкози: цукровий діабет, голодування. Пояснювати молекулярно-біологічні основи спадкових ензимопатій обміну фруктози, галактози, глікогену, глікозаміногліканів. Трактувати поняття нормо-, гіпер- та гіпоглікемія, глюкозурія як нормальні та патологічні стани обміну глюкози. Вміти пов’язувати знання теоретичного матеріалу з конкретними результатами лабораторних досліджень і використовувати їх як критерії норми і патології. Ознайомитися з глюкозо-оксидазним методом визначення глюкози у крові та його клініко-діагностичним значенням.

 

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

ПІД ЧАС ПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

ТЕОРЕТИЧНІ ПИТАННЯ

1. Пентозофосфатний шлях окислення глюкози: основні стадії, біологічна роль.

2. Роль пентозофосфатного шляху окислення глюкози в еритроцитах. Спадкове порушення активності та синтезу глюкозо-6-фосфатдегід-рогенази еритроцитів.

3. Метаболізм фруктози і галактози в організмі людини.

4. Глікозаміноглікани: структура та роль.

5. Загальні уявлення про метаболізм глікозаміногліканів.

6. Ефекти і механізми впливу глюкагону, адреналіну, глюкокор-тикоїдів, соматотропіну та інсуліну на рівень глюкози в крові.

7. Нормальний рівень глюкози в крові та його порушення (гіпер- та гіпоглікемія). Глюкозурія.

8. Клініко-біохімічна характеристика цукрового діабету (інсулінозалежного та інсулінонезалежного типів).

9. Спадкові порушення обміну моносахаридів (фруктоземія, галактоземія).

10. Глікозидози. Генетичні порушення метаболізму глікозаміногліканів.

11. Зміни обміну вуглеводів при гипоксичних станах.

12. Гіпоглікемія новонароджених.

13. Порушення вуглеводного обміну, пов’язані з недостатністю дисахаридаз (лактази, мальтази, сахарази).

14. Спадкові порушення обміну глікогену (глікогенози та аглікогенози).

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. У хворого виявлений гіповітаміноз В₁. Активність якого ферменту пентозофосфатного циклу при цьому знижена?

А. Транскетолази.	D. Глюкозо-6-фосфатдегідрогенази.
В. Кетоізомерази.	Е. Глюконолактонгідролази.
С. Трансальдолази.

2. Укажіть місце локалізації в клітинах тканин реакцій і ферментів пентозофосфатного шляху обміну глюкози.

А. Ядро.	С. Цитоплазматична мембрана.	Е. Рибосоми.
В. Мітохондрії.	D. Цитозоль.

3. Розбіжність шляхів окислення глюкози в гліколізі та пентозофосфатному циклі починається з певної стадії. Виберіть її.

А. Розщеплення фруктозо-1,6-дифосфату.

В. Утворення пірувату.

С. Перетворення глюкозо-6-фосфату.

D. Утворення лактату.

Е. Утворення фосфоєнолпірувату.

4. Пентозофосфатний шлях окислення вуглеводів є джерелом:

А. Жирних кислот і АТФ.	D. Замінних амінокислот і ФАДН2.
В. Нуклеїнових кислот і ФАДН2.	Е. Рибозо-5-фосфату і НАДФН2.
С. Незамінних амінокислот і АТФ.

5. У трьохрічної дитини з підвищеною температурою після прийому аспірину спостерігається посилений гемоліз еритроцитів. Спадкова недостатність якого ферменту може зумовлювати гемолітичну анемію?

А. Гліцеролфосфатдегідрогенази.	D. Глікогенфосфорилази.
В. Глюкозо-6-фосфатдегідрогенази.	Е. g- Глутамілтрансферази.
С. Глюкозо-6-фосфатази.

6. У двохрічного хлопчика виявлено катаракту, збільшення печінки та селезінки. Концентрація цукру в крові підвищена, тест толерантності до глюкози у нормі. Спадкове порушення обміну якої речовини є причиною цього стану?

А. Глюкози.

В. Фруктози.

С. Галактози.

D. Мальтози.

Е. Сахарози.

7. Укажіть фермент, спадкова відсутність якого є причиною фруктоземії.

А. Фруктокіназа.	С. Гексокіназа.	Е. Піруваткіназа.
В. Фосфофруктокіназа.	D. Глюкокіназа.

8. Концентрацію якої речовини слід визначати у плазмі крові хворого на глікогеноз I типу?

А. Глюкози.	С. Галактози.	Е. Сечової кислоти.
В. Фруктози.	D. Аланіну.

9. Назвіть процес обміну речовин, швидкість якого знижена при інсулінозалежному цукровому діабеті:

А. Поглинання глюкози тканинами.	D. Протеоліз.
В. Глікогеноліз.	Е. Ліполіз.
С. Глюконеогенез.

10. Укажіть гормон, що знижує концентрацію глюкози в крові, якщо її вміст перевищує 6,8 ммоль/л.

А. Тироксин.	С. Глюкагон.	Е. Інсулін.
В. Тестостерон.	D. Адреналін.

11. У крові пацієнта вміст глюкози натще був 5,55 ммоль/л, через 1 год після цукрового навантаження складав 8,55 ммоль/л, а через 2 год – 4,95 ммоль/л. Такі показники характерні для:

А. Здорової людини.

В. Хворого на тиреотоксикоз.

С. Хворого із прихованою формою цукрового діабету.

D. Хворого на інсулінозалежний цукровий діабет.

Е. Хворого на інсулінонезалежний цукровий діабет.

12. У літньої жінки розвилася катаракта на фоні цукрового діабету. Назвіть процес, стимуляція якого є причиною помутніння кришталика.

А. Глікозилування білків.	С. Літогенез.	Е. Глюконеогенез.
В. Протеоліз білків.	D. Ліполіз.

13. Пацієнт скаржиться на підвищену втому, постійну спрагу. Попередній діагноз лікаря – цукровий діабет. Виберіть значення концентрації глюкози плазми крові (ммоль/л), що підтверджує цей діагноз.

А. 8,5.

В. 2,0.

С. 4,5.

D. 5,0.

Е. 3,3.

14. У дитини першого року життя виявлено збільшення печінки, нирок, затримання росту, судоми (як наслідок гіпоглікемії). Подальше дос­лідження виявило відсутність ферменту глюкозо-6-фосфатази. Виберіть тип глікогенозу, пов'язаний зі спадковим дефектом синтезу даного ферменту.

А. Хвороба Гірке.	D. Хвороба Мак-Ардля.
В. Хвороба Помпе.	Е. Хвороба Томсона.
С. Хвороба Андерсена.

15. Величина ниркового порогу для глюкози (ммоль/л) складає:

А. 5–7.

В. 8–10.

С. 10–15.

D. 2–3.

Е. 15–20.

ПРАКТИЧНА РОБОТА

Кількісне визначення глюкози в крові глюкозооксидазним методом

Завдання. Визначити вміст глюкози в крові глюкозооксидазним методом.

Принцип. Глюкозооксидазний метод є специфічним і широко застосовується в клініко-діагностичних лабораторіях, оскільки дозволяє визначити істинний вміст глюкози в крові в присутності різних вуглеводів та інших редукуючих речовин невуглеводної природи. Особливо доцільне застосування глюкозооксидазного методу при діагностуванні діабету та інших захворювань, пов’язаних із порушенням вуглеводного обміну. Метод базується на специфічності дії ферменту глюкозооксидази, що окислює глюкозу до глюконової кислоти. Глюкозооксидаза – це флавопротеїн, простетичною групою якого є ФАД. Перенесення двох атомів гідрогену на ФАД призводить до його відновлення, а потім ФАДН₂ передає їх на молекулярний кисень із утворенням гідроген пероксиду. Утворений гідроген пероксид в присутності ферменту пероксидази окислює о-толідин. Відновлений о-толідин безбарвний, а окислений – блакитно-синього кольору. Інтенсивність утвореного забарвлення прямо пропорційна кон­центрації глюкози і визначається на ФЕК.

Хід роботи. Кров у кількості 0,1 мл змішати у центрифужній пробірці з 1,1 мл ізотонічного розчину натрію хлориду. Додати 0,4 мл 5% розчину цинку сульфату і 0,4 мл розчину 0,3 моль/л натрію гідроксиду, перемішати. Через 10 хв центрифугувати при швидкості 2 500 об/хв протягом 10 хв. До 1 мл надосадної рідини додати 3 мл ензимо-хромогенного реактиву, перемішати і точно через 20 хв виміряти оптичну щільність розчину в кюветі з товщиною шару 10 мм при довжині хвилі 625 нм проти контрольної проби, в яку замість надосадової рідини додати воду. Час від моменту додавання ензимо-хромогенного реактиву до вимірювання оптичної щільності має бути однаковим для всіх проб. Паралельно провести визначення оптичної щільності розчину стандартного зразка глюкози з концентрацією 27,8 ммоль/л, розведеної в 5 разів.

Вміст глюкози у пробі розраховують за формулою:

вміст глюкози = D_досл∙С/D_ст,

де D_досл – оптична щільність дослідної проби; D_ст, – оптична щільність розчину стандартного зразка глюкози; С – концентрація глюкози в розчині стан­дартного зразка.

Клініко-діагностичне значення.Під час діагностування деяких хвороб (цукровий діабет; патологічні стани, пов’язані з недостатністю функціонування печінки та нирок; ендокринопатії, новоутворення мозку, підшлункової залози і надниркових залоз, гіповітаміноз В₁, а також низка спадкових ензимопатій) важливо мати об’єктивні уявлення про стан вуглеводного обміну, кардинальним показником якого є вміст глюкози в крові. Нормальні показники концентрації глюкози: у капілярній крові – 3,38–5,55 ммоль/л, у сироватці та плазмі крові – 3,3–5,5 ммоль/л. Збільшення концентрації глюкози в крові – гіперглікемія – спостерігається в наступних випадках: 1) після надмірного надходження вуглеводів з їжею – аліментарна гіперглікемія; 2) при стресі (у випадках сильного емоційного й психічного збудження); 3) при цукровому діабеті, гострому панкреатиті, панкреатичних цирозах, що пов’язано зі зниженням рівня інсуліну в організмі; 4) при гіперфункції щитоподібної залози, кори й мозкового шару надниркових залоз, гіпофіза; 5) при токсичному, травматичному або механічному пошкодженні ЦНС (травмі, пухлині мозку, епілепсії, менінгіті), отруєнні чадним газом, ціанідами, ефіром тощо.

Причинами зниження рівня глюкози – гіпоглікемії - є наступне: 1) голодування, незбалансована дієта (алі­ментарна гіпоглікемія); 2) порушення перетравлення й всмоктування вуглеводів унаслідок захворювання тонкого кишечнику; 3) передозування інсуліну при лікуванні цукрового діабету; 4) захворювання нирок, коли порушена реаб­сорбція в канальцях; 5) серцева недостатність (іноді); 6) гіпофункція щитоподібної залози, кори й мозкового шару надниркових залоз, гіпофіза; 7) отруєння фосфором, бензолом, хлороформом; 8) велика втрата крові; 9) гіперфунк-ція острівців Лангерганса підшлункової залози.