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 β-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 β-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 β-окисления, и укажите его ингибитор;
4. напишите реакцию образования этого ингибитора;
5. оцените, как изменится скорость β-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 β-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.
