Maintaining a constant supply of energy
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Maintaining a constant supply of energy
Laboratoire: Régulation de la glycémie Trevor Comeau Hants East Rural High Maintenir une source d’énergie constante Les glucides (carbohydrates) sont la forme la plus accessible d’énergie consommable qui peut être convertit en glucose. En biologie, on considère souvent la nourriture comme de l’énergie, et même si ceci est correct, il y a plusieurs étapes dans lesquelles cette nourriture doit passer avant qu’elle soit prête pour l’utilisation par nos cellules pour effectuer du travail. Premièrement, les glucides complexes (macromolécules) doivent être changées en glucose (monomère) pour ensuite être absorbées par le système digestif. Le sang atteint l’intestin grêle par l’artère supérieure mésentérique. Le glucose est absorbé par l’intestin grêle et entre dans le système sanguin qui le transporte au foie via la veine porte. C’est le foie qui est responsable de maintenir une source constante de glucoses aux cellules pour la conversion à l’ATP pour les activités cellulaires. La veine sus-hépatique (hépatique) est ensuite responsable de transporter le sang quittant le foie et se dirigeant au reste du corps pour ensuite retourner au cœur. Après un repas, la concentration du glucose dans le sang quittant l’intestin augmente. Le foie emmagasine le surplus d glucose en glycogène. Quand la glycémie diminue, entre les repas par exemple, le glucagon stimule la conversion du glycogène au glucose, qui est ensuite relâché du foie dans le sang. L’insuline joue un rôle important dans l’absorption du glucose par les cellules. Si l’insuline est absente, le foie est incapable d’emmagasiner le surplus de glucose en glycogène et la glycémie augmente. Une personne qui a une déficience d’insuline, caractérisé par une glycémie haute, a une condition connue comme le diabète sucré. Examen de la glycémie (post-repas) Voici trois échantillons (sample) de sérum sanguin (artificiel) prisent d’une personne pas très longtemps après un repas. Il y a un échantillon venant de l’artère mésentérique supérieur, un de la veine porte et le troisième de la veine sus-hépatique. 1. Déterminez la glycémie de chaque en suivant les étapes suivantes: a) Etiquetez 3 éprouvettes 1PR, 2PR et 3PR (Post-Repas) et ensuite faites une marque à 1cm et 2cm to bas. b) Remplissez chaque éprouvette jusqu’à la première mark avec le bon sérum sanguin (ils sont aussi étiquetez 1PR, 2PR et 3PR) et ensuite remplir jusqu’à la deuxième mark avec de la Solution Benedict. c) Placez simultanément chaque éprouvette dans un bécher d’eau bouillante 1 Laboratoire: Régulation de la glycémie Trevor Comeau Hants East Rural High pour qu’ils soient en ordre numérique. Observez attentivement pour un change en couleur dans chaque éprouvette. L’éprouvette qui change de couleur première contient le plus de glucose, la deuxième qui change de couleur a la deuxième plus grande quantité de glucose et ainsi de suite. L’échelle suivante vous montre la séquence de couleur pour la solution Benedict et le montant de glucose que chaque couleur représente. bleu ( glucose) vert jaune brun rouge-orange ( glucose) d) Après 3 à 4 minutes dans l’eau bouillante, enregistrez vos résultats dans le tableau suivant. Lieu de l’échantillon Sérum (veine porte, artère mésentérique supérieur, veine sus-hépatique) Ordre de change en couleur (i.e. 1er, 2e or 3e) Couleur finale 1 PR 2 PR 3 PR Q1. Après un repas, quel vaisseau sanguin contient le plus de glucose? Q2. Expliquez pourquoi la glycémie vari d’un vaisseau sanguin à l’autre. Q3. Quel rôle a joué l’insuline? Examen de la glycémie (période de jeûne) Voici trois échantillons (sample) de sérum sanguin (artificiel) prisent d’une personne pas très longtemps après un repas. Il y a un échantillon venant de l’artère mésentérique supérieur, un de la veine porte et le troisième de la veine sus-hépatique. 2. Déterminez la glycémie de chaque en suivant les étapes suivantes: b) Etiquetez 3 éprouvettes 1PJ, 2PJ et 3PJ (Période de jeûne) et ensuite faites une marque à 1cm et 2cm to bas. b) Remplissez chaque éprouvette jusqu’à la première mark avec le bon sérum sanguin (ils sont aussi étiquetez 1PJ, 2PJ et 3PJ) et ensuite remplir jusqu’à la deuxième mark avec de la Solution Benedict. c) Placez simultanément chaque éprouvette dans un bécher d’eau bouillante 2 Laboratoire: Régulation de la glycémie Trevor Comeau Hants East Rural High pour qu’ils soient en ordre numérique. Observez attentivement pour un change en couleur dans chaque éprouvette. L’éprouvette qui change de couleur première contient le plus de glucose, la deuxième qui change de couleur a la deuxième plus grande quantité de glucose et ainsi de suite. L’échelle suivante vous montre la séquence de couleur pour la solution Benedict et le montant de glucose que chaque couleur représente. bleu ( glucose) vert jaune brun rouge-orange ( glucose) d) Après 3 à 4 minutes dans l’eau bouillante, enregistrez vos résultats dans le tableau suivant. Lieu de l’échantillon Sérum (veine porte, artère mésentérique supérieur, veine sus-hépatique) Ordre de change en couleur (i.e. 1er, 2e or 3e) Couleur finale 1 PJ 2 PJ 3 PJ Q4. Durant une période de jeûne, quel vaisseau sanguin contient le plus de glucose? Q5. Expliquez pourquoi la glycémie varie dans ces trois vaisseaux sanguins. Q6. Quel est le rôle du glucagon dans la régulation de la glycémie? Q7. Si vos réserves de glycogènes sont dépensées ou si ton corps était incapable de les utiliser, que pensez-vous serait la prochaine source d’énergie? Q8. Pensez-vous que c’est possible pour votre corps d’absorber des nutriments sans être premièrement régulé par votre foie? Examen de la glycémie (période inconnue) Voici trois échantillons (sample) de sérum sanguin (artificiel) prisent d’une personne pas très longtemps après un repas. Il y a un échantillon venant de l’artère mésentérique supérieur, un de la veine porte et le troisième de la veine sus-hépatique. 3. Déterminez la glycémie de chaque en suivant les étapes suivantes: c) Etiquetez 3 éprouvettes 1PI, 2PI et 3PI (Période inconnue) et ensuite faites une marque à 1cm et 2cm to bas. 3 Laboratoire: Régulation de la glycémie Trevor Comeau Hants East Rural High b) Remplissez chaque éprouvette jusqu’à la première mark avec le bon sérum sanguin (ils sont aussi étiquetez 1PI, 2PI et 3PI) et ensuite remplir jusqu’à la deuxième mark avec de la Solution Benedict. c) Placez simultanément chaque éprouvette dans un bécher d’eau bouillante pour qu’ils soient en ordre numérique. Observez attentivement pour un change en couleur dans chaque éprouvette. L’éprouvette qui change de couleur première contient le plus de glucose, la deuxième qui change de couleur a la deuxième plus grande quantité de glucose et ainsi de suite. L’échelle suivante vous montre la séquence de couleur pour la solution Benedict et le montant de glucose que chaque couleur représente. bleu ( glucose) vert jaune brun rouge-orange ( glucose) d) Après 3 à 4 minutes dans l’eau bouillante, enregistrez vos résultats dans le tableau suivant. Lieu de l’échantillon Sérum Ordre de change en couleur (i.e. 1er, 2e or 3e) (veine porte, artère mésentérique supérieur, veine sus-hépatique) Couleur finale 1 PI 2 PI 3 PI Q9. Durant la période inconnue, quel vaisseau sanguin contient le plus de glucose? Q10. Expliquez une raison pour laquelle la glycémie ne varie pas dans ces trois vaisseaux sanguins. Q11. Quel est le nom de ce désordre? Q12. Quelle est la solution à ce désordre ? Q13. Pensez-vous que c’est possible pour votre corps d’absorber des nutriments sans être premièrement régulé par votre foie? 4 Laboratoire: Régulation de la glycémie Trevor Comeau Hants East Rural High Teachers notes: Background: During periods of fasting normal blood glucose concentration is between in 100 and 110mg/dl. A diagnosis of diabetes mellitus is made if blood glucose levels exceed 126 mg/dl after two tests (each completed after an eight hour fast). This value has been reduced from 140 mg/dl in 1997. A random blood glucose test (taken at anytime) that exceeds 200 mg/dl is cause to diagnose diabetes as well. Persons with diabetes experience high blood glucose levels immediately after eating which are slower to return to normal as compared to non-diabetics who blood sugars spike less after eating and are quicker to return to normal. Materials: Test tubes Test tube racks Test tube holders (tongs) Beakers Hot plates Benedict’s solution Corn syrup Food coloring (optional) Sugar solutions: Corn syrup (clear) is my preferred source of carbohydrate for this lab. It is a mixture of glucose and fructose which reacts well with Benedict’s reagent. I have also used powdered glucose (d-glucose) from biological suppliers successfully. Table sugar (sucrose) will not react with Benedict’s solution. I usually make up three stock solutions which I refer to as low normal, normal and high as follows: 1. Start by preparing a corn syrup solution that is equal parts corn syrup and water to be used in making the stock solutions. A final volume anywhere from 100-150 ml will be sufficient. (You may need to heat the corn syrup in the microwave to get it to pour.) Once the water has been added, heat the sugar-water solution to dissolve the sugar and to make it easier to transfer in making the stock solutions. 2. Make up three stock solutions that are 1%, 2% and 3% (of the corn syrup- water mixture). The final volume depends on class size and other factors. Two hundred fifty millilitres is usually enough, but it is often easier to mix in 500 ml or 1000 ml amounts. I refer to these three solutions as low normal, normal and high respectively. 5 AccessBiology Daryl Ingram, NSCC Pictou Campus Regulating blood glucose: Endocrine & digestive systems (DRAFT 2008) Sugar solution concentration Qualitative identifier 1% low normal 2% normal 3% high Table 1: Concentration of sugar solutions and qualitative identifier Since this assay is qualitative and the results relative to one another, as long as there are three different rates of reaction, students will be able to “visualize” the concept from the results. When directing students emphasis that it is the order of colour change that is the most reliable indicator of sugar concentration. From these solutions the following scenarios can be created using the low normal, normal and high sugar solutions: Condition/ Vessel Superior mesenteric artery Hepatic portal vein Hepatic vein Relative concentrations of serums Diabetic Pre-meal (fasting) Post meal mellitus high low normal low normal high low normal high normal normal high Table 2: Concentrations of sugar solutions used in various scenarios Other: The pre-lab “lecture” to this activity is essential. Teachers should provide instruction on the circulation to and from the small intestine and liver, as well as circulation from the pancreas. Also, this should be presented as an “experimental” lab, where students discuss their hypotheses with the instructor or class (usually in a group setting). 6