1. В норме у здоровых людей активность амилазы в крови низкая. Объясните, почему активность этого фермента повышается при острых панкреатитах и при обострении хронического воспаления поджелудочной железы. Каким методом можно обнаружить амилазу в крови? Опишите принципы определения активности ферментов в тканях и биологических жидкостях.

Ответ: Активность ферментов определяется по скорости убывания субстрата или по скорости образования продукта. При острых панкреатитах и при обострении хронического воспаления поджелудочной железы повышается проницаемость клеточных мембран и происходит разрушение клеток. Внутриклеточные ферменты поджелудочной железы освобождаются в кровь, в том числе и амилаза. Её активность в сыворотке повышается. Амилаза расщепляет α-1,4-гликозидные связи. Активность данного фермента определяется по скорости убывания крахмала.

  2. В эритроцитах гликолиз является единственным источником АТФ. Для чего нужна лактатдегидрогеназа (ЛДГ) в этом процессе? Что будет с эритроцитом в присутствии ингибитора ЛДГ? Для ответа на вопрос вспомните:

    а) реакцию, катализируемую ЛДГ;

    б) назовите ферменты гликолитической оксидоредукции. Какое значение в ней имеет ЛДГ?

Ответ: ЛДГ переводит НАДН в НАД⁺ и делает гликолиз не зависимым от дыхательной цепи и кислорода. Таким образом, благодаря ЛДГ клетка может получать энергию в анаэробных условиях. В присутствии ингибитора ЛДГ гликолиз будет заторможен или выключен полностью, АТФ образовываться не будет, эритроцит погибнет.

3. Напишите схему образования глюкозы из лимонной кислоты (цитрат). Сколько АТФ и цитрата при этом будет затрачено?

    Ответ: Схема:

цитрат         реакции цикла Кребса        оксалоацетат             реакции глюконеогенеза             глюкоза   

     Для синтеза одной молекулы глюкозы в этом случае потребуется 2 молекулы цитрата и 4 макроэрга (2 ГТФ и 2 АТФ).

4. Сколько и каких макроэргов нужно затратить на синтез 10 молекул глюкозы из пирувата? Напишите схему этого процесса.

Ответ: Схему процесса смотрите в учебнике или лекции. На синтез 10 молекул глюкозы из пирувата потребуется 60 макроэргов (40 АТФ и 20 ГТФ).

5.В клетках печени цикл Кребса и дыхательная цепь полностью ингибированы. Будет ли в этих условиях протекать глюконеогенез? Ответ поясните. Для этого: а) напишите схему глюконеогенеза;

                               б) укажите, скорость каких реакций этого процесса будет снижена и почему.

Ответ: Схему глюконеогенеза смотрите в учебнике или лекции. В условиях полного выключения цикла Кребса и дыхательной цепи глюконеогенез не будет протекать, так как будут ингибированы ферменты пируваткарбоксилаза и фосфоенолпируваткарбоксикиназа из-за недостатка АТФ.

6. После 24-часового голодания запасы гликогена в печени истощаются. Объясните биохимическую целесообразность глюконеогенеза при голодании, не смотря на относительно большие запасы жира в организме, которого вполне хватило бы для энергообеспечения организма.

Ответ: При длительном голодании глюконеогенез является единственным процессом, позволяющим поддерживать гомеостаз глюкозы в крови, которая в этом случае используется только эритроцитами и головным мозгом.

7. Глюкоза, поступающая в миоциты, может быть использована для энергообеспечения мышечного сокращения непосредственно (гликолиз) или после предварительного депонирования в форме гликогена (гликогенолиз). При каком из этих путей использования глюкозы выход АТФ в расчете на 1 моль глюкозы будет больше? Выгодно ли миоцитам депонировать глюкозу в форме гликогена? Для ответа на вопрос сопоставьте выход АТФ при непосредственном распаде глюкозы до лактата и при ее распаде после предварительного депонирования. Каково физиологическое значение депонирования углеводов в мышцах?

Ответ: При окислении глюкозы в гликолизе образуется 2 АТФ, в гликогенолизе – 3 АТФ. Поэтому депонировать глюкозу в виде гликогена энергетически выгодно. Кроме этого, депонирование углеводов в форме глюкозы вызывает повышение осмотического давления в клетках, накопление глюкозы в виде гликогена осмотическое давление не изменяет. Физиологическое значение депонирования углеводов в мышцах заключается в том, что они являются легко усвояемым источником энергии.

8. Часть лактата, как известно, поступает в печень и превращается в ходе глюконеогенеза в глюкозу. Часть лактата окисляется до воды и углекислого газа, чтобы обеспечить глюконеогенез энергией. Рассчитайте, сколько лактата должно окислиться, чтобы обеспечить энергией синтез 30 молекул глюкозы и сколько молекул лактата должно быть при этом использовано в глюконеогенезе. 

Ответ: На синтез 1 молекулы глюкозы используется 2 молекулы лактата и 6 молекул АТФ. Для синтеза 30 молекул глюкозы потребуется 60 молекул лактата и 180 молекул АТФ. Чтобы получить это количество АТФ, необходимо окислить до воды и углекислого газа 10 молекул лактата, так как при окислении 1 молекулы лактата образуется 18 АТФ.

Таким образом для синтеза 30 молекул глюкозы требуется 70 молекул лактата.

 9. Окисление глюкозы может происходить в присутствии кислорода (аэробный гликолиз) или при его отсутствии (анаэробный гликолиз). Рассмотрите механизм регенерации НАД⁺, необходимого для окисления новых молекул глицеральдегидфосфата, и механизм синтеза АТФ в каждом из этих процессов.

Ответ: Регенерация НАД⁺ (т.е. перевод НАДН в НАД⁺) , необходимого для окисления новых молекул глицеральдегидфосфата, происходит:

- При аэробном гликолизе с помощью цепи переноса электронов (дыхательной цепи). Для этого водород транспортируется из цитозоля в митохондрии с помощью специальных челночных механизмов. Синтез АТФ осуществляется путем окислительного фосфорилирования за счет энергии переноса электронов по дыхательной цепи.

- При анаэробном гликолизе НАДН переводится в НАД⁺ с помощью лактатдегидрогеназы, которая осуществляет восстановление пирувата в лактат за счет водорода НАДН в цитозоле. Синтез АТФ в этом случае происходит в результате субстратного фосфорилирования, то есть с использованием энергии макроэргической связи субстрата.

10. Введение животным адреналина вызывает гипергликемию. Почему это не наблюдается у животных с удаленной печенью? Для ответа объясните механизм гипергликемического действия адреналина, роль печени в регуляции глюкозы крови.

Ответ: Адреналин вызывает гипергликемию в результате усиления ГНГ и распада гликогена. Оба процесса локализованы в печени, поэтому у животных с удаленной печенью введение адреналина глюкозу в крови не повышает.