биохимия экзамен. 1. Белки элементный и аминокислотный состав. Физиологическая роль белков. Первичная структура белков и ее информационная роль. Конформация белка этапы формирования, особенности влияния условий среды. Конформационная лабильность белков
 Скачать 6.55 Mb.
|
|
68.Тканевое окисление высших насыщенных жирных кислот. Локализация процесса в клетке. Роль карнитина в поступлении жирных кислот в митохондриальный матрикс. Сущность β-окисления, химизм реакций, характеристика ферментов. Общий энергетический эффект полного окисления (общая формула подсчета энергии). Взаимосвязь окисления жирных кислот с процессами тканевого дыхания. β-окисление жирных кислот Реакции β-окисления происходят в митохондриях большинства клеток организма. Для окисления использу- ются жирные кислоты, поступающие в цитозоль из крови или при внутри- клеточном липолизе ТАГ. Прежде, чем проникнуть в мат- рикс митохондрий и окислиться, жир- ная кислота должна активировать- ся. Это осуществляется присоедине- нием коэнзима А. Ацил-S-КоА является высокоэнер- гетическим соединением. Необрати- мость реакции достигается гидроли- зом дифосфата на две молекулы фосфорной кислоты пирофосфори- лазой. Ацил-S-КоА-синтетазы находятся в эндоплазматическом ретикулу- ме, на наружной мембране мито- хондрий и внутри них. Существу- ет ряд синтетаз, специфичных к разным жирным кислотам. Ацил-S-КоА не способен прохо- дить через митохондриальную мем- брану, поэтому существует способ его переноса в комплексе с витами- ноподобным веществом карнити- ном. На наружной мембране мито- хондрий имеется фермент карнитин- ацил-трансфераза I. После связывания с карнитином жирная кислота переносится через мембрану транслоказой. Здесь, на внутренней стороне мембраны, фер- мент карнитин-ацил-трансфераза II вновь образует ацил-S-КоА который вступает на путь β-окисления. Процесс β-окисления состоит из 4-х реакций, повторяющихся цикли- чески. В них последовательно проис- ходит окисление 3-го атома углерода (β-положение) и в результате от жир- ной кислоты отщепляется ацетил-SКоА. Оставшаяся укороченная жир- ная кислота возвращается к первой реакции и все повторяется снова, до тех пор, пока в последнем цикле образуются два ацетил-S-КоА. общая формула подсчета энергии: (n/2 * 12) + ((n/2 – 1)*5), где n-число атомов углерода 69. Особенности окисления ненасыщенных жирных кислот. Энергетический эффект окисления. Регуляция β-окисления и влияние тканевого окисления СЖК на утилизацию тканями глюкозы. Катаболизм фосфолипидов-глицеридов. При окислении ненасыщенных жирных кислот возникает потребность клетки в дополнительных ферментах изомеразах. Эти изомеразы перемещают двойные связи в жирнокислотных остатках из γ- в β-положение и переводят природные двойные связи из цис- в транс-положение. Таким образом, уже имеющаяся двойная связь готовится к β-окислению и пропускается первая реакция цикла, в которой участвует ФАД. При расчете количества АТФ, образуемого при β-окислении ненасыщенных жирных кислот необходимо учитывать: количество образуемого ацетил-SКоА – определяется обычным делением числа атомов углерода в жирной кислоте на 2. число циклов β-окисления. Число циклов β-окисления легко определить исходя из представления о жирной кислоте как о цепочке двухуглеродных звеньев. Число разрывов между звеньями соответствует числу циклов β-окисления. Эту же величину можно подсчитать по формуле (n/2 -1), где n – число атомов углерода в кислоте. число двойных связей в жирной кислоте. В первой реакции β-окисления происходит образование двойной связи при участии ФАД. Если двойная связь в жирной кислоте уже имеется, то необходимость в этой реакции отпадает и ФАДН2 не образуется. Количество необразованных ФАДН2 соответствует числу двойных связей. Остальные реакции цикла идут без изменений. количество энергии АТФ, потраченной на активацию (всегда соответствует двум макроэргическим связям). Катаболизм глицерофосфолипидов Различные типы фосфолипаз, локализованных в клеточных мембранах или в лизосомах, катализируют гидролиз глицерофосфолипидов (см. раздел 5). Гидролиз некоторых глицерофосфолипидов под действием фосфолипаз имеет значение не только как путь катаболизма, но и как путь образования вторичных посредников или предшественников в синтезе биологически активных веществ - эйкозаноидов. Кроме того, фосфолипазы А1 и А2 участвуют в изменении состава жирных кислот в глицерофосфолипидах, например при синтезе в эмбриональном периоде развития дипальмитоилфосфатидилхолина - компонента сурфактанта. 70. Кетогенез: химизм реакций. Кетоновые тела (ацетоуксусная кислота, β-оксимасленая кислота, ацетон) и их биологическая роль. Кетолиз.Ацетонемия, ацетонурия. Причины и последствия. Пути использования ацетил-СоА в организме. Кетоновые тела К кетоновым телам относят три соединения близкой структуры. Синтез кетоновых тел происходит только в печени, клетки всех остальных тканей (кроме эритроцитов) являются их потребителями. Стимулом для образования кетоновых тел служит поступление большого коли- чества жирных кислот в печень. Как уже указывалось, при состояниях, активирующих липолиз в жировой ткани, около 30% образованных жирных кислот задерживаются печенью. К этим состояниям относится голодание, сахарный диабет I типа, длитель- ные физические нагрузки, богатая жирами диета. Также кетогенез усиливается при катаболизме аминокислот, относящихся к кетогенным (лейцин, лизин) и к смешан- ным (фенилаланин, изолейцин, тирозин, триптофан и т.д.).  Регуляция окисления жирных кислот и кетогенеза 1. Зависит от соотношения инсулин/глюкагон. При уменьшении отношения воз- растает липолиз, усиливается накопление жирных кислот в печени, которые активно поступают в реакции β-окисления. 2. При накоплении цитрата и высокой активности АТФ-цитрат-лиазы (см далее) образующийся малонил-S-КоА ингибирует карнитин-ацил-трансферазу, что препят- ствует поступлению ацил-S-КоА внутрь митохондрий. Имеющиеся в цитозоле моле- кулы ацил-S-КоА поступают на этерификацию глицерина и холестерола, т.е. на син- тез жиров. 3. При нарушении регуляции со стороны малонил-S-КоА активируется синтез кетоновых тел, так как в попавшая в митохондрию жирная кислота может только окисляться до ацетил-S-КоА. Избыток ацетильных групп переправляется на синтез кетоновых тел. В плазме крови здорового человека кетоновые тела содержатся в весьма незначительных концентрациях. Однако при патологических состояниях (длительное голодание, тяжёлая физическая нагрузка, тяжёлая форма сахарного диабета) концентрация кетоновых тел может значительно повышаться и достигать 20 ммоль/л (кетонемия). Кетонемия, ацетонемия (повышение концентрации кетоновых тел в крови) возникает при нарушении равновесия — скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации периферическими тканями организма.[2] За последние десятилетия накопились сведения, указывающие на важное значение кетоновых тел в поддержании энергетического баланса. Кетоновые тела — топливо для мышечной ткани, почек и действуют, вероятно, как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая излишнюю мобилизацию жирных кислот из жировых депо.[2] Во время голодания кетоновые тела являются одним из основных источников энергии для мозга.[4][5] Печень, синтезируя кетоновые тела, не способна использовать их в качестве энергетического материала (не располагает соответствующими ферментами). АЦЕТОНУРИЯ (ацетон + греческий uron моча) — повышенное выделение с мочой ацетона. Ацетон (см.) является беспороговым веществом, и небольшое увеличение его концентрации в крови сопровождается ацетонурией. Здоровый человек выделяет с мочой не более 0,01— 0,03 г ацетона в сутки. Ацетонурия сопровождает гиперкетонемию и наблюдается при многих патологических состояниях, являясь следствием ацетонемии (см.). Наиболее типично для ацетонурии выделение с мочой кетоновых тел (см.), например, β-оксимасляной и ацетоуксусной кислот при декомпенсированном сахарном диабете. При этом происходит как усиленное образование кетоновых тел в печени, так и нарушение их использования при снижении окисления метаболитов жирового обмена в цикле Кребса (см. Трикарбоновых кислот цикл). Ацетонурия также наблюдается при периодической ацетонемической рвоте, ряде инфекционных заболеваний, после оперативных вмешательств, при травмах черепа, тиреотоксикозе, почечной гликозурии, голодании, одностороннем безуглеводистом питании и др. У детей ацетонурия как результат гиперкетонемии развивается быстрее при погрешностях в питании. Пути использования ацетил-СоА в организме.: 1. окисляется в цикле Кребса(90%); 2. используется в синтезе ЖК (9%) 3. Образование В-гидрокси-в-метилглутарилКоА (а из него либо холестерин, либо кетоновые тела -1%) 71.Липогенез: биосинтез высших жирных кислот, источники, роль биотина. Суммарное уравнение биосинтеза пальмитиновой кислоты, роль малонил-СоА. Регуляция биосинтеза, источники НАДФНН+ . Биосинтез глицерина Стадии: Перенос ацетил- КоА из митохондрий в цитоплазму Образование малонил-КоА Реакции, катализируемые синтазой жирных кислот Синтез жирных кислот идет на мультиферментном комплексе - синтазе жирных кислот (пальмитоилсинтазе). Этот фермент состоит из 2 идентичных протомеров (субъединиц), каждый из которых имеет доменное строение и содержит АПБ (ацилпереносящий белок) и 7 центров, обладающих разными каталитическими активностями(ферменты расположены как «голова к хвосту»).В синтезе участвуют две сульфидные группы(1-цистеина,2-АПБ), на первой всегда содержится малонил, на второй - ацетильная группа. Хотя каждый мономер содержит все каталитические центры, функционально активен комплекс из 2 протомеров. Поэтому реально синтезируются одновременно 2 жирных кислоты. Этот комплекс последовательно удлиняет радикал жирной кислоты на 2 углеродных атома, донором которых служит малонил-КоА. Конечный продукт работы этого комплекса - пальмитиновая кислота, поэтому прежнее название этого фермента - пальмитоилсинтаза. Для синтеза необходимы: 1 АТФ,СО2, 2 НАДФН, биотин. Синтез жирных кислот происходит в абсорбтивный период. Активный гликолиз и последующее окислительное декарбоксилирование пирувата способствуют увеличению концентрации ацетил-КоА в матриксе митохондрий. Так как синтез жирных кислот происходит в цитозоле клеток, то ацетил-КоА должен быть транспортирован через внутреннюю мембрану митохондрий в цитозоль. Однако внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацетил-КоА, поэтому в матриксе митохондрий ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом с образованием цитрата при участии цитратсинтазы: Ацетил-КоА + Оксалоацетат -> Цитрат + HS-КоА. Затем транслоказа переносит цитрат в цитоплазму  Перенос цитрата в цитоплазму происходит только при увеличении количества цитрата в митохондриях, когда изоцитратдегидрогеназа и α-кетоглутаратдегидрогеназа ингибированы высокими концентрациями NADH и АТФ. Эта ситуация создаётся в абсорбтивном периоде, когда клетка печени получает достаточное количество источников энергии. В цитоплазме цитрат расщепляется под действием фермента цитратлиазы: Цитрат + HSKoA + АТФ → Ацетил-КоА + АДФ + Pi + Оксалоацетат. Ацетил-КоА в цитоплазме служит исходным субстратом для синтеза жирных кислот, а окса-лоацетат в цитозоле подвергается следующим превращениям (см. схему ниже). Пируват транспортируется обратно в матрикс митохондрий. Восстановленный в результате действия малик-фермента NADPH используется как донор водорода для последующих реакций синтеза жирных кислот. Другой источник NADPH - окислительные стадии пентозофосфатного пути катаболизма глюкозы. Синтез пальмитиновой кислоты Осуществляется мультиферментным комплексом "синтаза жирных кислот" в со- став которого входит 6 ферментов и ацил-переносящий белок (АПБ). Ацил- переносящий белок включает производное пантотеновой кислоты – 6-фосфопан- тетеин (ФП), имеющий SH-группу, подобно HS-КоА. Один их ферментов комплекса, 3-кетоацил-синтаза, также имеет SH-группу. Взаимодействие этих групп обусловли- вает начало биосинтеза жирной кислоты, а именно пальмитиновой кислоты, поэтому он еще называется "пальмитатсинтаза". Для реакций синтеза необходим НАДФН. В первых реакциях последовательно присоединяются малонил-S-КоА к фосфо- пантетеину ацил-переносящего белка и ацетил-S-КоА к цистеину 3-кетоацил- синтазы. Данная синтаза катализирует первую реакцию – перенос ацетильной груп- пы на С2 малонила с отщеплением карбоксильной группы. Далее в кетогруппа реак- циях восстановления, дегидратации и опять восстановления превращается в мети- леновую с образованием насыщенного ацила. Ацил-трансфераза переносит его на цистеин 3-кетоацил-синтазы и цикл повторяется до образования остатка пальмити- новой кислоты. Пальмитиновая кислота отщепляется шестым ферментом комплекса тиоэстеразой. |