В организме человека и животных углеводы легко превращаются в жирные кислоты, триглицериды, фосфолипиды, холестерин и холестериды. Обратное превращение в сколько-нибудь значительном объеме не происходит.
Все аминокислоты можно разделить на 3 группы – гликогенные, гликокетогенные и кетогенные. Кетогенными являются лейцин и лизин, гликокетогенными – фенилаланин, тирозин, изолейцин и триптофан. Все остальные аминокислоты относятся к гликогенным. Они, в случае необходимости, являются основным исходным субстратом глюконеогенеза.
9.1. Нарисуйте схему путей использования углеродного скелета глюкозы для биосинтеза жирных кислот с учетом компартментализации протекающих процессов.
9.2. При интенсивном окислении жирных кислот изменяется скорость глюконеогенеза. Какова направленность этого изменения? Каков его механизм? Нарисуйте схему, иллюстрирующую зависимость между окислением жирных кислот и глюконеогенезом.
9.3. При изучении биоэнергетических процессов в мышечной ткани установлено, что утилизация глюкозы во время марафонского бега замедлена и полного истощения резервных углеводов в мышцах не происходит. Обсудите причину этого явления.
9.4. Основным субстратом, обеспечивающим энергетические потребности сокращающегося миокарда, являются жирные кислоты. В ишемизированном миокарде значительная часть энергии выделяется при распаде углеводов. Обсудите причины переключения клеток миокарда с использования жирных кислот на потребление углеводов.
9.5. Регулярное поступление в организм человека значительных количеств этанола приводит к включению его в общий энергетический конвейер. Это обусловливает резкое нарушение метаболизма веществ в печени. Какие пути и этапы метаболизма нарушаются? Какой биохимический механизм этих нарушений? Какие клинические симптомы характерны для таких нарушений метаболизма?
9.6. В тканях мозга и миокарда крыс, находящихся в состоянии покоя или физической нагрузки, определяли скорость анаэробного гликолиза в присутствии различных субстратов – глюкозы, глюкозо-6-монофосфата и фруктозо-1,6-дифосфата. Установлено, что в мозге скорость гликолиза в присутствии всех трех субстратов в состоянии покоя и при физической нагрузке была практически одинаковой. В миокарде скорость гликолиза в присутствии всех трех субстратов при физической нагрузке была значительно ниже, чем в состоянии покоя. Обсудите причины торможения гликолиза в миокарде и сохранения его на нормальном уровне в мозговой ткани при физической нагрузке.
9.7. При наличии в мышцах большого количества жирных кислот скорость фосфорилирования глюкозы замедляется, а содержание гексозофосфата снижается. В присутствии ингибиторов электронно-транспортной цепи (например, цианида) скорость фосфорилирования глюкозы и содержание гексозофосфатов в мышцах под влиянием жирных кислот не изменяется. Дайте объяснение этим фактам.
9.8. Изучены содержание глюкозо-6-монофосфата, фруктозо-6-монофосфата, ацетил-КоА, цитрата, а также величина гликолитического потока в изолированном сердце при добавлении к перфузируемой жидкости пальмитата. Как изменяются изучаемые показатели под влиянием указанного субстрата? Каков механизм этих изменений?
9.9. Сопоставлены содержания глюкозо-6-монофосфата, фруктозо-6-монофосфата, ацетил-КоА и цитрата, а также величина гликолитическото потока в изолированном сердце здоровых животных, животных с аллоксановым диабетом и голодавших животных. Будут ли отличаться исследованные показатели у перечисленных групп животных? Обоснуйте свой ответ.
9.10. Охарактеризуйте взаимосвязь между метаболизмом глюкозы и жирных кислот в различных компартментах: а) гепатоцита, б) адипоцита.
9.11. Охарактеризуйте взаимосвязь печени и мышц в обмене глюкозы и жирных кислот: а) в покое, б) при тяжелой мышечной работе, в) в условиях голодания.
9.12. Нарисуйте схемы путей использования углеродного скелета глюкозы для биосинтеза: а ) креатина, б) ацетилхолина, в) глутатиона.
9.13. Напишите превращение глюкозы, глицерина и молочной кислоты в следующие аминокислоты: а) аланин, б) аспарагиновую кислоту. При написании учтите компартментализацию процессов.
9.14. Напишите превращения: а) лимонной кислоты в глутаминовую, б) янтарной кислоты в аспарагиновую кислоту.
9.15. При повышении в цитоплазме концентрации креатинфосфата положение равновесия креатинкиназной реакции смещается в сторону увеличения концентрации АТФ. Обсудите роль креатинкиназы в сопряжении процессов окислительного фосфорилирования и гликолиза.
9.16. В процессе тренировки в мышцах спортсмена повышается активность аланинаминотрансферазы. Как изменится при этом обмен углеводов в работающих мышцах? Обсудите последствия увеличения активности аланинаминотрансферазы для работоспособности мышц.
9.17. В условиях длительной физической нагрузки одним из основных субстратов глюконеогенеза в почках становится глутамин. Обсудите физиологическое значение этого явления.
X. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
