Биоэнергетика. Обмен углеводов. 6 страница

7. Назовите продукт обмена глюкозы, необходимый для биосинтеза триглицеридов в жировой ткани.

8. Назовите гормоны, регулирующие биосинтез и гидролиз триглицеридов в жировой ткани.

Задача № 3.24

У больных сахарным диабетом ускоряется развитие атеросклероза. Обсудите механизм этого явления.

1. Назовите гормон, недостаток которого приводит к развитию сахарного диабета.

2. Перечислите процессы обмена углеводов и липидов, которые нарушаются при недостатке этого гормона.

3. Назовите метаболит, содержание которого увеличивается при нарушении этих процессов.

4. Перечислите пути превращения этого метаболита у больных сахарным диабетом.

Задача № 3.25

При энзимотерапии нарушений пищеварения больным назначают препараты, содержащие пищеварительные ферменты - панзинорм или фестал. Компонентами панзинорма являются ферменты панкреатического сока, в состав фестала, кроме этих ферментов, входят желчные кислоты (компоненты желчи). Какое из этих лекарств следует рекомендовать больному с нарушением пищеварения, которое вызвано желчнокаменной болезнью и сопровождается стеатореей?

Для обоснования ответа вспомните:

1. этапы ассимиляции пищевых жиров;

2. реакции, происходящие при переваривании жиров, укажите фермент его активатор;

3. функции желчных кислот биологическое значение энтерогепатической циркуляции.

Задача № 3.26

В клетках жировой ткани переключение метаболических процессов с анаболических на катаболические происходит в зависимости от ритма питания. Важное значение в регуляции этого переключения играют гормоны, регулирующие активность ключевых ферментов путем фосфорилирования - дефосфорилирования. Дополните схему регуляции активности ключевого фермента распада жира, если известно, что этот фермент (ТАГ-липаза) активен в фосфорилированной форме, а неактивен в дефосфорилированной форме.

Рис. Регуляции активности ТАГ-липазы

Для обоснования ответа вспомните:

1. схему и укажите названия ферментов, вызывающих фосфорилирование и дефосфорилирование белков;

2. назовите класс этих ферментов;

3. запишите дополнительные субстраты и продукты, участвующие в этих реакциях

4. сделайте вывод о роли гормонов в регуляции метаболизма клетки.

Задача № 3.27

Аспарагиназа, катализирующая реакцию катаболизма аспарагина, нашла применение для лечения лейкозов. Предпосылкой антилейкемического действия аспарагиназы послужил факт выявления в лейкозных клетках дефектного фермента синтеза аспарагина — аспарагинсинтетазы. Обоснуйте лечебное действие аспарагиназы.

Для обоснования ответа вспомните:

1. реакции, катализируемые ферментами аспарагинсинтетазой и аспарагиназой;

2. классы, к которым относятся эти ферменты;

3. сделайте вывод о концентрации Асн в опухолевых клетках при использовании аспарагиназы;

4. объясните, почему применение аспарагиназы снижает скорость роста опухолевой ткани.

Задача № 3.28

Жиры пищи, полученной человеком, содержали линолевую, линоле-новую и олеиновую кислоты. В составе ХМ через 1 час после еды были обнаружены жиры, содержащие в основном пальмитиновую, линолевую, стеариновую и олеиновую кислоты.

Для обоснования ответа вспомните:

1. реакцию гидролиза жира, полученного с пищей;

2. схему следующих этапов ассимиляции жиров;

3. реакции, которые объяснили бы разницу в составе жиров пищи и жиров в составе ХМ.

Задача № 3.29

После еды, содержащей жиры и углеводы, внешний вид сыворотки крови изменяется, она становится непрозрачной («молочная сыворотка»), а через 2—3 часа вновь выглядит прозрачной. Объясните эти изменения.

Для обоснования ответа вспомните:

1. объясните, почему состояние крови после приема жирной пищи характеризуют как «алиментарная гиперлипидемия»;

2. какие из липопротеинов будут преобладать в сыворотке крови через 1 час после приема насыщенной жирами пищи;

3. укажите состав основных компонентов этих липопротеинов.

Задача № 3.30

У больного 25 лет утром натощак взята сыворотка крови для анализа. Содержание ТАГ составляло 3 ммоль/л. Содержание холестерола соответствует норме. Сыворотка крови мутная, при хранении в холодильнике на поверхности образуются жирные хлопья. Объясните результаты анализов и возможные причины симптомов, наблюдаемых у больного.

Для обоснования ответа вспомните:

1. какими методами можно определить содержание фракций липопротеинов в сыворотке крови?

2. нарисуйте схемы (липидограммы), отражающие состав липопротеинов сыворотки крови голодного человека и человека, имеющего указанные симптомы заболевания;

3. нарушения, каких молекулярных механизмов может привести к таким изменениям в обмене липидов;

4. рекомендации по питанию данному пациенту.

Задача № 3.31

У женщины 40 лет обнаружены камни в желчном пузыре, которые периодически перекрывали желчный проток и нарушали отток желчи в кишечник. Укажите все возможные последствия нарушения секреции желчи.

Для обоснования ответа вспомните:

1. формулы желчной кислоты и объясните роль этих молекул в переваривании жиров;

2. функцию желчных кислот во всасывании продуктов переваривания липидов и нарисуйте соответствующую схему;

3. укажите, дефицит каких веществ может возникнуть у таких больных, и каковы могут быть последствия и симптомы.

Задача № 3.32

Экспериментальным животным скармливали смесь аминокислот, содержащих радиоактивную метку. Эти аминокислоты включались в различные белки, в том числе и в апопротеины В-48, Е и С-П. В каких органах и липопротеинах можно обнаружить указанные апопротеины?

Для обоснования ответа вспомните:

1. пути этих белков после включения их в структуру соответствующего липопротеина, написав соответствующие схемы;

2. функции каждого из апопротеинов.

Задача № 3.33

Пациенту, страдающему избыточным весом, врач прописал препарат ксеникал, который является ингибитором панкреатической липазы; препарат необходимо применять во время еды. Почему применение ксеникала способствует снижению веса?

Для обоснования ответа вспомните:

1. реакцию, катализируемую панкреатической липазой;

2. почему длительное применение препарата вызывает снижение веса;

3. возможные негативные последствия длительного применения ксеникала.

Задача № 3.34

В клетках, где идет синтез жирных кислот, одновременно должен осуществляться и пентозофосфатный путь (ПФП) катаболизма глюкозы. Объясните взаимосвязь между этими процессами.

Для обоснования ответа вспомните:

1. кофермент, который поставляет ПФП для реакций синтеза жирных кислот, и напишите реакции, протекающие с его участием;

2. напишите реакции ПФП, в которых этот кофермент восстанавливается;

3. напишите другие реакции, поставляющие этот кофермент для биосинтеза жирных кислот;

4. объясните, почему при синтезе жирных кислот используется большое
количество этого кофермента.

Задача № 3.35

Пациент А с низкой физической активностью, имеющий избыточный вес, ежедневно в течение двух недель получал пищу, которая содержала 600 г углеводов, 100 г жиров, 120 г белков. Пациент Б того же возраста, имеющий нормальный вес, получал пищу, содержащую 300 г углеводов, 80 г жиров и 100 г белков, и выполнял умеренную физическую работу. Опишите разницу в метаболизме этих пациентов.

Для обоснования ответа вспомните:

1. объясните, какие отличия в соотношении инсулин — глюкагон в течение суток наблюдаются у этих пациентов;

2. напишите реакцию, катализируемую регуляторным ферментом синтеза жирных кислот;

3. представьте схемы, объясняющие возможные механизмы регуляции этого фермента;

4. напишите краткие схемы метаболических путей, активность которых повышена у пациента А по сравнению с пациентом Б.

Задача № 3.36

Экспериментальные животные получали с пищей только глюкозу, содержащую радиоактивные атомы углерода. Через несколько часов исследовали жиры, содержащиеся в адипоцитах, и обнаружили радиоактивный углерод и в составе глицерола и радикалов жирных кислот. Объясните это, написав соответствующие схемы.

1. Напишите процесс обмена углеводов, в результате которого образуются метаболиты, используемые в синтезе жирных кислот.

2. Напишите процесс образования глицерола.

3. Нарисуйте схему, иллюстрирующую взаимосвязь обмена углеводов и липидов.

Задача № 3.37

После еды, содержащей 300 г углеводов, 30 г жиров и 100 г белков, человек находится в состоянии покоя в течение 2 часов. Как изменится обмен веществ в печени и жировой ткани в этих условиях?

Для обоснования ответа вспомните:

1. состав липопротеинов крови через 2 часа после еды, нарисовав соответствующую липидограмму;

2. схему транспорта жиров кровью в данной ситуации.

Задача № 3.38

При обследовании пациентов, страдающих первичным ожирением, часто наблюдается гипертриацилглицеролемия, у них повышена концентрация ЛПОНП. Как можно объяснить изменения в составе крови у этих пациентов?

Для обоснования ответа вспомните:

1. определение первичного ожирения;

2. укажите причины первичного ожирения;

3. схему, объясняющую увеличение ТАГ и ЛПОНП в сыворотке крови пациентов;

4. возможные последствия ожирения.

Задача № 3.39

Рассчитайте свой индекс массы тела (ИМТ), сравните его с нормой, сделайте заключение о его величине и дайте себе рекомендации по питанию.

Для обоснования ответа вспомните:

1. определение ИМТ;

2. укажите цифровые значения ИМТ.

Задача № 3.40

В -окислении жирных кислот участвуют несколько типов ацил-КоА-дегидрогеназ: на первом этапе работает фермент, дегидрирующий жирные кислоты с большой длиной углеродной цепи (от С₁₈ до С₁₂); после того как жирные кислоты укорачиваются до С₁₂, начинает работать другая дегидрогеназа, которая дегидрирует жирные кислоты со средней длиной цепи (от С₁₂до С₆). Это необходимо знать, так как одно из наиболее распространенныхг енетических заболеваний — дефект дегидрогеназы жирных кислот со средней длиной цепи. Частота таких заболеваний составляет 1:15000 человек. При дефекте этого фермента накапливаются жирные кислоты с короткой алифатической цепью, например С₆. Затем они подвергаются окислению и выделяются в виде дикарбоновых кислот с мочой [НООС—(СН₂)₄—СООН]. Объясните, почему у таких больных в период между приемами пищи развивается гипогликемия и не увеличивается синтез кетоновых тел.

Для обоснования ответа вспомните:

1. реакцию, катализируемую ацил-КоА-дегидрогеназой;

2. укажите, как изменится использование жирных кислот и глюкозы в качестве источников энергии в этих условиях;

3. причину приступов гипогликемии через 5—6 часов после приема пищи у таких больных;

4. почему, несмотря на состояние гипогликемии (ситуация, когда синтез кетоновых тел должен увеличиваться), у этих больных кетоновые тела не синтезируются.

Задача № 3.41

Объясните, почему мозг может использовать кетоновые тела как источник энергии, а эритроциты и печень — нет.

Для обоснования ответа вспомните:

1. схему окисления кетоновых тел;

2. рассчитайте выход АТФ.

Задача № 3.42

Жиры являются наиболее энергоемкими молекулами. Объясните это, исходя из структуры жиров, и рассчитайте количество молекул АТФ, образующихся при окислении одной молекулы трипальмитоилглицерола.

Для обоснования ответа вспомните:

1. реакцию гидролиза этого соединения;

2. рассчитайте число молекул АТФ, образующихся при окислении одной молекулы пальмитата до СО₂ и Н₂О;

3. напишите реакции катаболизма глицерола (Глицерол Глицерол-3-фосфат Диоксиацетонфосфат Глицеральдегидфосфат) и напишите схему пути дальнейшего окисления глицеральдегидфосфата до СО₂ и Н₂О;

4. рассчитайте число молекул АТФ, синтезируемых при окислении одной молекулы глицерола до СО₂ и Н₂О;

5. рассчитайте суммарный выход АТФ при окислении одной молекулы трипальмитоилглицерола.

Задача № 3.43

У пациента измерили концентрацию жирных кислот в артериальной крови, поступающей в миокард (0,8 ммоль/л), и венозной, вытекающей из миокарда (0,4 ммоль/л). Общее количество липидов в миокарде не изменилось. Объясните разницу в концентрации жирных кислот.

Для обоснования ответа вспомните:

1. как жирные кислоты транспортируются по крови?

2. какой специфический метаболический путь жирных кислот в миокарде определяет эту разницу? Изобразите схему этого пути;

3. какую функцию выполняет этот метаболический путь в миокарде?

4. как изменится скорость этого пути при уменьшении концентрации кислорода в крови, питающей миокард?

5. укажите коферменты, обеспечивающие связь этого метаболического пути с ЦПЭ.

Задача № 3.44

При анализе крови у здорового человека концентрация глюкозы в крови после еды составляет ~8 ммоль/л. Как изменится активность регуляторного фермент -окисления жирных кислот в этих в условиях?

Для обоснования ответа вспомните:

1. объясните, как называется такое состояние у здорового человека;

2. укажите, концентрация какого гормона увеличена в крови;

3. напишите реакцию, катализируемую регуляторным ферментом -окисления, и укажите его ингибитор;

4. напишите реакцию образования этого ингибитора;

5. оцените, как изменится скорость -окисления в этих условиях.

Задача № 3.45

При одном из наследственных заболеваний в скелетных мышцах больных снижена концентрация карнитина в результате дефекта ферментов, участвующих в его синтезе. Почему у таких пациентов снижена способность выполнять физическую работу?

Для обоснования ответа вспомните:

1. схему, показывающую роль карнитина в метаболизме жирных кислот;

2. скорость какого метаболического пути снижена у таких больных;

3. объясните, почему в биоптате мышц больных содержатся большие вакуоли жира, видимые под микроскопом.

Задача № 3.46

Экспериментальные животные в течение 1 недели получали с пищей избыток глюкозы, содержащий радиоактивный углерод. Затем животные голодали в течение двух дней. В крови обнаружены кетоновые тела, содержащие радиоактивный углерод. Объясните результаты эксперимента.

Для обоснования ответа вспомните:

1. напишите краткие схемы метаболических путей, через которые проходит радиоактивный углерод, поступивший в организм в составе глюкозы.

Задача № 3.47

У пациента обнаружена повышенная свертываемость крови. Для уменьшения риска образования тромбов и развития инфаркта миокарда кардиолог назначил ежедневный прием кардиоаспирина в дозе 0,1 г. Какие молекулярные механизмы лежат в основе снижения скорости тромбообразования под действием этого препарата?

Для обоснования ответа вспомните:

1. схему реакции, на которую влияет аспирин;

2. укажите фермент, на который действует аспирин, и укажите механизм его действия;

3. объясните механизм влияния аспирина на свертываемость крови;

4. сравните действие аспирина на тромбоциты и клетки эндотелия;

5. объясните, почему действие аспирина прекращается через несколько часов.

Задача № 3.48

Безуглеводная диета доктора Аткинса и ее разновидность — «кремлевская» — одни из самых популярных в наши дни. Суть их в том, что необходимо резко ограничить поступление углеводов с пищей (не более 15 г вдень), а жиров и белков можно есть даже больше, чем при нормальном питании. Объясните, почему, несмотря на потребление жиров, человек «сбрасывает вес». Какие негативные последствия возможны при данной диете?

Для обоснования ответа вспомните:

1. объясните, как повлияет диета на синтез инсулина и почему;

2. изобразите схему синтеза и гидролиза ТАГ в жировой ткани. Покажите на схемах, какие процессы усиливаются и какие подавляются у чело века, соблюдающего такую диету (обозначьте процессы, скорость которых увеличивается, красной линией, скорость которых уменьшается — синей);

3. укажите, концентрация каких ЛП повысится в крови, и объясните, почему у людей, длительное время придерживающихся данной диеты, возрастает риск развития атеросклероза?

4. напишите реакции синтеза кетоновых тел в печени и объясните, как изменится скорость этих реакций у человека, соблюдающего данную диету? К каким негативным последствиям это может привести?

Задача № 3.49

Рассчитайте выход АТФ при окислении 1 моль -гидроксибутирата и объясните, почему это кетоновое тело преобладает в крови при длительном голодании.

Для обоснования ответа вспомните:

1. процесс окисления кетоновых тел.

Задача № 3.50

Экспериментальные животные получали с пищей жиры, в которых все атомы углерода были радиоактивны. Через некоторое время радиоактивные атомы углерода были обнаружены в крови в составе эфиров холестерола в липопротеинах, транспортирующих экзогенные липиды из кишечника. Укажите возможные пути попадания радиоактивного углерода из жиров пищи в эфиры холестерола липопротеинов (выполняющих у животных те же функции, что и хиломикроны у человека). Решите задачу, написав все соответствующие реакции и схемы.

Задача № 3.51

У женщины 40 лет периодически появлялись острые боли в правом подреберье, иногда после таких приступов развивалась желтуха. При УЗ-исследовании были обнаружены камни в желчном пузыре. Объясните молекулярные механизмы развития желчнокаменной болезни.

Для обоснования ответа вспомните:

1. напишите схему синтеза первичных желчных кислот и их конъюгации, отметьте регуляторный фермент;

2. представьте схему гормональной регуляции этого фермента;

3. перечислите особенности питания, способствующие развитию желчнокаменной болезни;

4. опишите возможный состав камней в желчном пузыре и причины их формирования;

5. объясните, почему на начальных этапах заболевания таким больным в качестве лекарства прописывают препарат уросан (урсодезоксихолевая кислота, по своим свойствам сходная с желчными кислотами, синтезируемыми в организме человека).

Задача № 3.52

При исследовании состава желчи в ней обнаружены не только первичные, но и вторичные желчные кислоты. Объясните причины этого явления.

Для обоснования ответа вспомните:

1. формулы первичных желчных кислот;

2. составьте схему, показывающую дальнейшие превращения желчных кислот в печени и кишечнике;

3. напишите формулы вторичных желчных кислот, сравните их структуру; укажите, какая из них быстрее выделяется с фекалиями и почему;

4. перечислите состав основных компонентов мицелл желчи.

Задача № 3.53

При обследовании у больного 40 лет обнаружена гиперхолестеролемия. При сборе анамнеза выяснилось, что отец больного умер в 45 лет от инфаркта миокарда. Врач назначил строгую диету и лечение ловастатином. На схемах показано изменение у больного количества ЛПНП-рецепторов на поверхности клеток при лечении статинами: А — до начала лечения; Б — через 60 дней после начала лечения. Концентрация общего холестерола в крови до начала лечения была400 мг/дл, после лечения — 250 мг/дл. Сравните схемы А и Б на рис. И объясните механизм снижения концентрации холестерола в крови после лечения ловастатином.

Для обоснования ответа вспомните:

1. возможные причины уменьшения количества рецепторов на поверхности клеток у больного до начала лечения; какое заболевание можно предположить в данном случае?

2. назовите все возможные причины гиперхолестеролемии;

3. напишите реакцию, ингибируемую ловастатином; перерисуйте схемы А и Б в тетрадь и в схеме Б укажите место действия лекарства;

4. опишите механизмы, приводящие к увеличению количества рецепторов на поверхности клеток в результате лечения.

Задача № 3.54

Фармацевтическая компания планирует создание новых препаратов, уменьшающих риск развития атеросклероза и его последствий — инфаркта миокарда и инсульта. Поступили предложения создавать препараты:

а) стимулирующие транскрипцию гена ЛХАТ;

б) стимулирующие транскрипцию белка АВС1;

в) новые ингибиторы простагландинсинтазы.

Докажите обоснованность таких предложений, составив соответствующие схемы, и напишите схемы реакций, в которых участвуют эти белки.

Раздел IV.