1. Метаболізм фруктози, біологічне значення та можливі патології.
Біомедичне значення
• Фруктоза легко засвоюється і є хорошим джерелом енергії.
• Сперма багата фруктозою, а сперматозоїди використовують фруктозу для отримання енергії.
• Надлишок фруктози з їжею шкідливий – призводить до посилення синтезу ТГ.
• У хворих на цукровий діабет розвиток катаракти може спричинити метаболізм фруктози через сорбітол.
• Спадкова непереносимість фруктози виникає через спадкову недостатність ферменту альдолази B
Метаболізм фруктози
•
Значна кількість фруктози, що утворюється при розщепленні сахарози, перед тим як поступити в систему
ворітньої вени, перетворюється на глюкозу вже в клітинах кишечнику.
• Друга частина фруктози всмоктується за допомогою білку-переноснику шляхом полегшенної дифузії.
• Метаболізм фруктози починається з реакції фосфорилювання, що каталізується фруктокіназою, з
утворенням фруктозо-1-фосфату. Цей фермент виявлений в печінці, а також в нирках і кишечнику. Він
володіє абсолютною специфічністю і інсулін не впливає на його активність.
• Фруктозо-1-фосфат не може перетворюватися на фруктозо-6-фосфат через відсутність відповідного
ферменту. Замість цього фруктозо-1-фосфат далі розщеплюється фруктозо-1-фосфатальдолаза
(альдолаза В) на гліцеральдегид і дігідроксіацетон-3-фосфат. Останній є проміжним продуктом гліколізу і
утворюється в ході реакції, що каталізується фруктозо-1,6-бісфосфосфатальдолазою (альдолаза А).
• Гліцеральдегид може включатися в гліколіз після його фосфорилювання за участю АТФ. Дві молекули
тріозофосфатов або розпадаються за гліколітичним шляхом, або конденсуються з утворенням фруктозо1,6- дифосфату і далі беруть участь у глюконеогенезі.
• Фруктоза в печінці включається головним чином у другій шлях.
• Частина дігідроксіацетон-3- фосфату може відновлюватися до глицерол-3-фосфату і брати участь в синтезі
триацилгліцеролів. Слід зазначити, що включення фруктози в метаболізм через фруктозо-1-фосфат минує
стадію, що каталізується фосфофруктокіназою, яка є пунктом метаболічного контроля швидкості
катаболізму глюкозу. Цією обставиною можна пояснити, чому збільшення кількості фруктози прискорює в
печінці процеси, що ведуть до синтезу жирних кислот, а також їх естерефікацію з увторенням
триацилгліцеролів.
Паталогії
Неактивний
Реакція, що блокується
Локалізація ферменту Клінічні прояви та
фермент
лабораторні дані
Фруктокіназа
Фруктоза + АТФ → Фруктозо-1- Печінка Нирки
Фруктоземія, фруктозурія
фосфат + АДФ
Ентероцити
Фруктозо-1Фруктозо-1- фосфат →
Печінка
Спадкова непереносимість
фосфатДигідроксіацетон -3 -фосфат +
фруктози
альдолаза
Гліцеральдегід
Блювота, біль у шлунку,
гіпоглікемія,
гіпофосфатемія,
фруктоземія,
гиперурікемія, хронічна
недостатність функцій
печінки та нирок
2. Поліоловий шлях, його локалізація та біологічне значення.
Глюкоза може перетворюватися на фруктозу за так званим поліольним шляхом через сорбітол. Спочатку
глюкоза відновлюється до сорбітолу в присутності НАДФН+Н+ під дією альдоредуктази. Потім сорбітол
окислюється сорбітолдегідрогеназою в присутності НАД+ і перетворюється на фруктозу.
Локалізація
Утворення сорбіту з глюкози швидко протікає в кришталику ока та шваннівських клітинах нервової
системи.
Біологічне значення
3. Метаболізм галактози, біологічне значення та можливі патології.
Метаболізм
1)
Фосфорилювання галактози за 1-м атомом
карбону ( фермент галактокіназа)
2)
Перетворення галактозо-1-фосфату в
глюкозо 1- фосфат. Реакція відбувається при участі
нуклеотиду коферментного типу УДФ
(уридиндифосфату), який виконує функцію
переносника гексозних груп у формі нуклеотиду
УДФ-гексози. (каталізується ферментом галактозо-1уридилтрансферазою)
3)
Глюкозо-1-фосфат, що є продуктом реакції 2,
перетворюється в глюкозо-6-фосфат (каталізується
фосфоглюкомутазою)
Біологічне значення
•
Галактоза активно транспортується в
кровообіг. Всмоктування галактози відбувається
швидше, ніж глюкози.
Галактоза потрапляє в печінку, де вона легко перетворюється на глюкозу. Ця властивість використовується
як тест функції печінки, який називається тестом толерантності до галактози.
• Більша частина галактози, що вживається з їжею, перетворюється на глюкозу й потрапляє в системний
кровообіг у вигляді глюкози. Дуже мало галактози як такої потрапляє в системний кровообіг. Тканини, які
потребують галактози, синтезують її з глюкози, яка поглинається тканинами із системного кровообігу
Можливі паталогії
Дефект будь-якого із ферментів метаболічного шляху перетворення галактози у глюкозу викликає
захворювання галактоземію.
Галактоземія проявляється в дитячому віці і виявляється нездатністю перетворювати галактозу в глюкозу,що
проявляється розумовою відсталістю,збільшенням печінки,помутнінням кришталика.
Дефектний фермент
Реакція, що блокується
Клінічні прояви та лабораторні дані
Галактокіназа
Галактоза + АТФ → Галактозо- Галактоземія, галактозурія, катаракта.
1-фосфат + АДФ
Активність ферменту в эритроцитах
нормальна.
Галактозо-1Галактозо-1-фосфат + УДФГалактоземія, галактозурія, галактозо-1фосфатуріділтрансфераза глюкоза → УДФ-галактоза +
фосфатемія, катаракта. Тенденція до
Глюкозо-1- фосфат
гіпоглікемії, компенсаторна мобілізація жирів,
цирроз печінки, порушення функції нирок.
Гепатомегалія, затримка психічного розвитку.
Активність ферменту в еритроцитах знижена.
Уріділфосфат-4УДФ-глюкоза ↔ УДФГалактоземія, галактозурія. Тяжких клінічних
епімераза
галактоза
проявів нема. Описано окремі випадки
захворювання.
•
4. Схема процесів, що забезпечують постійний рівень глюкози в крові (глікемія).
• Норма вмісту глюкози в крові 3,3-5,5 ммоль/л за орто-толуїдиновим та глюкозооксидазним методами
• Норма вмісту цукру в крові 4,44-6,66 ммоль/л; метод Хагедорна-Йенсена
• РЕГУЛЮЮТЬ СТАЛИЙ РІВЕНЬ ГЛЮКОЗИ В КРОВІ: 1. ЦНС 2. ПЕЧІНКА 3. ГОРМОНИ
5. Гормональна регуляція вуглеводного обміну (адреналін, глюкагон, інсулін).
Адреналін-стимулює глікогеноліз та гальмує глікогенез шляхом:
• А)Активації глікогенфосфорилази за рахунок її цАМФ-залежного фосфорилювання
• Б)Інгібірування глікогенсинтази за рахунок її цАМФ-залежного фосфорилювання
Інсулін- стимулює глікогенез і гальмує глікогеноліз шляхом:
• А)Підвищення проникності мембран м’язових клітин для глюкози,що використ.для синтезу глікогену.
• Б)Зменшення внутрішньоклітинного рівня цАМФ за рахунок активації її розщеплення фосфодіестеразою
Глюкагон - стимулює глікогеноліз та гальмує глікогенез за механізмом,аналогічним дії адреналіну в клітинах м’язі
Інсулін-підвищує активність ферм.реакцій синтезу глікогену за рахунок біохім механізмів,близьких до розгл вище.
Таким чином:
-переважання інсуліну сприяє утворенню в організмі резервів вуглеводів у формі глікогену печінки.
-переважання глюкагону сприяє мобілізації запасів глікогену печінки в умовах зниження рівня глюкоземії,яке
спостерігається через декілька годин після споживання їжі
6. Рівень глюкози крові (нормоглікемія, гіпо- та гіперглікемія).
1. ГІПЕРГЛІКЕМІЯ підвищення вмісту глюкози в крові (>5,5ммоль/л):
• аліментарна;
Процеси, які призводять до гіперглікемії:
• емоційна
1) всмоктування глюкози з кишечника (харчова гіперглікемія);
2) розпад глікогену до глюкози (переважно в печінці);
• інсулінодефіцитна
3) глюконеогенез (у печінці і нирках).
• ендокринна
2. ГІПОГЛІКЕМІЯ – зниження рівня глюкози в крові (<3,3 ммоль/л)
• аліментарна;
Процеси, що призводять до гіпоглікемії:
• фізіологічна
1) транспорт глюкози з крові в тканини й окислення її до кінцевих продуктів;
• інсулінова
2) синтез з глюкози глікогену в печінці і скелетних м'язах;
3) утворення з глюкози в жировій тканині триацилгліцеринів
• ендокринна
3. ГЛЮКОЗУРІЯ –поява глюкози в сечі
• гіперглікемічна: аліментарна, діабетична
• ниркова: якщо рівень глюкози в крові перевищує нирковий поріг (8,8-10,0 мМоль/л)
4. НОРМОГЛІКЕМІЯ – нормальний рівень глюкози в крові (пункт 4)
7. Інсулін, синтез та механізм дії. ІНСУЛІН знижує рівень глюкози в крові
Інсулін виробляється β-клітинами острівців Лангерганса у відповідь на гіперглікемію. Інсулін – це здебільшого
гіпоглікемічний гормон, що знижує рівень глюкози в крові різними способами.
БІОЛОГІЧНІ ефекти:
• Підвищує проникність клітинних мембран для глюкози (інсулінзалежних тканин- скелетних м ’язів,
серцевого м’язу, жирової тканини)
• Сприяє окисленню глюкози в клітинах
• Активує синтез жирів з глюкози
• Гальмує глюконеогенез і мобілізацію глікогену печінки
Гіпоглікемічна дія інсуліну реалізується через:
•
підвищення утилізації клітинами глюкози за рахунок транслокації на мембрану специфічних 80 трансферів
глюкози ГЛЮТ в інсулінозалежних клітинах;
• активацію фосфорилювання глюкози з утворенням глюкозо-6-фосфату (пастка для глюкози) під дією
гексокінази, глюкокінази;
• активацію біосинтезу глікогену та одночасне інгібування глікогенолізу шляхом дефосфорилювання
глікогенсинтази та глікогенфосфорилази (реципрокно);
• активацію гліколітичного окиснення глюкози шляхом активації фосфофруктокінази, піруваткінази;
• активацію ПФШ в адипоцитах та збільшення ліпогенезу за рахунок активації глюкозо-6- фосфатдегідрогенази;
• інгібування глюконеогенезу за рахунок дефосфорилювання ФЕП-кінази та фруктозо-1,6- фосфата
8. Цукровий діабет, загальна характеристика та клінініко-діагностичні показники крові та сечі.
Цукровий діабет — група ендокринних захворювань, що розвиваються внаслідок абсолютної чи відносної
недостатності гормону інсуліну, внаслідок чого виникає стійке підвищення рівня глюкози в крові —гіперглікемія.
Захворювання характеризується хронічним перебігом і порушенням усіх видів обміну речовин: вуглеводного,
жирового,білкового, мінерального і водно-сольового. Характерними симптомами є невгамовна спрага
(полідипсія) та надмірне сечовиділення (поліурія), однак ці симптоми можуть бути слабко вираженими, якщо
рівень глюкози в крові підвищений помірн