1. Ферменти визначення властивості ферментів як біологічних каталізаторів
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
Поліненасичені жирні кислоти Поліненасичсні кислоти - лінолева Ста а-ліноленова С - попередники в утворенні інших, життєво необхідних ацилів, не можуть синтезуватися в клітинах людського організму.Зазначені ферменти присутні в багатьох рослинних організмах, і тому існує потреба в постійному надходженні лінолсвої та α-ліноленової кислот в організм як компонентів рослинної їжі, що є незамінними факторами харчування (“есенціальні жирні кислоти”).У разі надходження цих жирних кислоту складі дієти, ферментні системи ендоплазматичного ретикулуму гепатоцитів за розглянутими вище механізмами десатурації та елонгації можуть трансформувати лінолеву кислоту в такі поліненасичені кислоти, як γ-ліноленову Ста арахідонову С, а а-ліноленову – в докозангексенову (С) кислоту.Арахідонова кислота - попередник біологічно активних ейкозаноїдів (простагландинів, простациклінів, тромбоксанів), утворюється з незамінної лінолевої кислоти С шляхом подовження її вуглецевого ланцюга та утворення додаткових подвійних зв’язків:C 18:2 – 2H +2C – 2H → C 20:4 10. Біосинтез триацилгліцеролів та фосфогліцеридів. Триацилгліцероли (нейтральні жири) - ліпіди, що складають основну частину харчових ліпідів і в найбільшій кількості представлені в адипоцитах жирової тканини,де вони виконують функцію резерву метаболічного палива. Кількість нейтральнихжирів в організмі дорослої людини масою 70 кг дорівнює в середньому 10-15 кг. Крім жирової тканини, біосинтез триацилгліцеролів в обмеженій кількості відбувається та-кож в інших тканинах, зокрема печінці, кишечнику, молочній залозі в період лактації.Метаболічними попередниками в біосинтезі триацилгліцеролів є активовані жирні кислоти (ацил-КоА) та гліцерол-3-фосфат, що, усвою чергу, постачаються за рахунококислення глюкози.Ферментативні реакції синтезу триацилгліцеролів 1. Утворення активованої форми гліцсролу - гліцерол-3-фосфату (а-гліцерофосфату). Цей процес може відбуватися за одним із двох механізмів: 1.1. Шляхом фосфорилування гліцеролу за участю ферменту гліцеролфосфокінази 1.2. Шляхом відновлення діоксіацетонфосфату - інтермедіату гліколітнчного роз- іцсшісшія глюкози. Реакція каталізується НАДН-залежною гліцерол-3-фосфат-дегідрогеназою (а-гліцерофосфатдегідрогеназою): Гліцерофосфоліпіди (фосфогліцериди) - фосфатидилхолін, фосфатидил-етаноламін, фосфати дилсерин і кардіол іній - належать до структурних ліпідів, що складають ліпідний матрикс біологічних мембран. Це - складні ліпіди, побудовані на основі гліцеролу, тому перші етапи їх біосинтезу однакові з розглянутими вище ферментативними реакціями утворення триацилгліцеролів, а саме:Гліцерол → Гліцерол-З-фосфат → Фосфатидна кислота Після утворення 1,2 діацилптіцеролу реакції синтезу триацилгліцеролів та фосфогліцеридів дивергують.У разі біосинтезу зазначених фосфогліцеридів до 1,2-діацилгліцеролу, що утворюється в результаті гідролізу фосфатидної кислоти, приєднується гідрофільна головка, якамістить аміноспирт (холін або етаноламін). Особливістю процесу є використання вреакції активованих форм аміноспиртів - комплексів холіну (етаноламіну) з нуклео- зиддифосфатом ЦДФ, які утворюються за рахунок таких реакцій:- активації холіну (етаноламіну) шляхом АТФ-залежного фосфорилування аміно- спирту- взаємодії фосфохоліну (або фосфоетаноламіну) з нуклеозидтрифосфатом ЦТФ зутворенням ЦДФ-холіну (ЦДФ-етаноламіну); - При взаємодії ЦДФ-холіну (ЦДФ-етаноламіну) з 1,2-діацилгліцеролом утворю-ються фосфатидилхолін або фосфатидилетаноламін. 11. Метаболізм сфінголіпідів. Генетичні аномалії обміну сфінголіпідів-сфінголіпідози. Сфінголіпіди - складні ліпіди біологічних мембран, що побудовані на основі високомолекулярного спирту сфінгозину. Ці ліпіди - сфінгомієліни та глікосфінголіпіди - в найбільшій кількості наявні у структурах центральної та периферичної нервової системи, зокрема в мієлінових оболонках нервів. Для синтезу високомолекулярного аліфатичного аміноспирту сфінгозину вико-ристовуються вуглеводневий радикал пальмітату й залишок амінокислоти ссрину.Реакція каталізується ферментом, залежним від піридоксапьфосфату (вітаміну ВД іпотребує дії НАДФН-залежної дегідрогенази; дигідросфінгозин, що утворюється, окислюється до сфінгозину за участю специфічного флавопротеїну: Цераміди є базовою молекулярною структурою всіх сфінголіпідів. Вони утворюються шляхом М-ацилування аміногрупи сфінгозину певноювисокомолекулярною жирною кислотою:Сфінгомієліни - молекулярні структури, що утворюються шляхом приєднання фосфохоліну до церамідів, які містять у своєму складі залишки різних жирних кислот.Донором фосфохоліну є ЦДФ-холін. Катаболізм сфінголіпідів Катаболізм сфінголіпідів здійснюється шляхом послідовного розщеплення їх молекул за участю лізосомальних гідролаз. 1. Сфінгомієліни розщеплюються до цераміду та фосфохоліну за участю сфінгоміслінази: 2. Глікосфінголіпіди. Розщеплення глікосфінголіпідів починається із поступового Найбільш поширеними є такі сфінголіпідози Хвороба Німана - Піка: сфінголіпідоз, спричинений порушенням синтезу сфінгомієлінази, що супроводжується накопиченням уголовному мозку, селезінці та печінціхворих сфінгомієліну. Хвороба призводить до затримки психічного розвитку та смертів ранньому дитячому віці. Хвороба Тея - Сакса - генетична хвороба, спричинена дефектом у синтезі N-ацетил-гексозамінідази, що відщеплює термінальний N-ацетилгалак тозамін від гангліозиду М, який в аномальних кількостях накопичується в головному мозку. Хвороба проявляється затримкою розумового розвитку, сліпотою,неврологічними розладами, макроцефалією; смерть хворих дітей звичайно настаєу віці 3-4 років. Хвороба Гоше (глюкоцереброзидний ліпідоз) - сфінголіпідоз, генетичний дефект при якому полягає в недостатньому синтезі глюкоцереброзидази - ферменту, що відщеплює залишок глюкози від молекул глюкоцереброзидів, які накопичуються в ретикулоендотеліальній системі. 12. Біосинтез холестеролу: схема реакцій, регуляція синтезу холестеролу. Холестерин - стероїд, що виконує важливі структурні та регуляторні функції, входячи до складу біомембран та виступаючи попередником у синтезі фізіологічно активних сполук різних класів. Джерелами холестерину для організму людини є йогобіосинтез і надходження з продуктами харчування тваринного походження.Усього за добу в організмі дорослої людини синтезується в середньому від 0,5 дог холестерину, з їжею надходить 0,3-0,5 г (у деяких випадках - дог) холестерину. Здатність до синтезу холестерину мають усі клітини тваринного походження,за винятком зрілих еритроцитів. Проте найбільша кількість ендогенного холестерину(від 50 до 80 %) синтезується в печінці, решта стеролу утворюється в кишечнику (10-15 %) та в шкірі (близько 5 %). Саме в клітинах печінки та слизової оболонки кишечнику стерол синтезується не тільки для власних потреб, ай на експорт”Попередником у біосинтезі холестерину є ацетил-КоА, який утворюється при окисленні глюкози за рахунок окислювального декарбоксилування пірувату або при β-окисленні жирних кислот. Регуляція біосинтезу холестерину Лімітуючим етапом у процесі біосинтезу холестерину є реакція утворення мевалонату з β-ГОМК, що каталізується β-ГОМК-редуктазою. Гальмування швидкості процесу здійсню ється за принципом негативного зворотного зв’язку, коли накопичення кінцевого продукту анаболічного шляху - холестерину - зменшує швидкість його утворення.Інгібітором ферменту є холестерин або холестериновмісний ліпопротеїн ЛПНЩ. Відповідно до таких механізмів, споживання холестерину з їжею гальмує йогоутворення в печінці, а безхолестеринова дієта, навпаки, активує ендогенний синтез холестерину в гепатоцитах.Молекулярні механізми регуляції β-ГОМК-редуктазної реакції включають у себеяк ковалентну модифікацію ферменту(фосфорилована форма - неактивна, а дефосфорилована - активна, так і вплив біохімічних модуляторів на швидкість синтезу(ферментна індукція) або деградацію ферменту.Інсулін та гормони щитовидної залози збільшують активність β-ГОМК-редуктази, а глюкагон та глюкокортикоїди - зменшують. 13. Шляхи біотрансформації холестерину етерифікація; утворення жовчних кислот, стероїдних гормонів, вітаміну D3. Біотрансформація холестерину в інші біологічно активні сполуки стероїдної природи здійснюється за рахунок введення в молекулу стеролу додаткових гідроксильних груп та реакцій модифікації у бічному ланцюгу. Реакції окисного гідроксилу вання стероїдів каталізуються ферментами монооксигеназами оксигеназами мішаної функції).Сумарне рівняння процесу окисного гідроксилування холестерину (ІІН), який відбувається при синтезі його біологічно активних похідних, має вигляд:RH + O 2 + НАДФН + Н → R-OH +H 2 O+ НАДФ Процес перебігає за участю цитохрому Р у мембранах ендоплазматичного ретикулуму гепатоцитів (“мікросомальне окислення”) або в мітохондріях надниркових залоз та клітин статевих залоз. Біосинтез жовчних кислот У гепатоцитах холестериy перетворюється на жовчні кислот важливі компоненти жовчі,що беруть участь у перетравлюванн і харчових жирів у кишечнику людини і тварин.Жовчні кислоти є гідроксильованими похідними холанової кислоти.Холева та хенодезоксихолева кислоти (первинні жовчні кислоти) утворюються впечінці при гідроксилуванні циклопентанпергідрофенантренового циклу та частковому окисленні в боковому ланцюгу молекули холестерину. Біосинтез стероїдних гормонівСтероїдні гормони містять у своєму складі 21 (кортикоїди, прогестерон) і менше (19 - андрогени, 18 - естрогени) атомів вуглецю, тому їх утворення з С 27 -стероїдухолестерину включає, крім окисного гідроксилування, реакції відновлення та ізомеризації, також розщеплення вуглеводневого бічного ланцюга.Першим етапом на шляху синтезу з холестерину стероїдних гормонів наднирковихзалоз (кортикостероїдів) є утворення С 21 -стероїду прегненолону - безпосередньогопопередника прогестагену прогестерону (С, який у клітинах надниркових залозперетворюється на кортикостероїди (С глюкокортикоїд кортизол та мінералокор-тикоїд альдостерон. Гормони чоловічих та жіночих статевих залоз також утворюються з холестеринучерез стадію прегненолону та прогестерону, який у цих органах перетворюється на17-α-гідроксипрогестерон - попередник андрогену - тестостерону та естрогенів - естрону та естрадіолу. Біосинтез вітаміну D 3 Перетворення холестерину у вітамін D 3 - холекальциферол - потребує розщеплення кільця циклопентанпергідрофенантрену з утворенням провітаміну D 3 , який підлягає реакціям окисного гідроксилування з утворенням біологічно активної форми вітаміну - 1,25-дигідроксихолекальциферолу (кальцитріолу). 14. Циркуляторний транспорт та депонування ліпідів у жировій тканині. Ліпопротеїнліпаза ендотелію. Триацилгліцероли (нейтральні жири) - ліпіди, що складають основну частинухарчових ліпідів і в найбільшій кількості представлені в адипоцитах жирової тканини,де вони виконують функцію резерву метаболічного палива. Кількість нейтральнихжирів в організмі дорослої людини масою 70 кг дорівнює в середньому 10-15 кг. Крімжирової тканини, біосинтез триацилгліцеролів в обмеженій кількості відбувається також в інших тканинах, зокрема печінці, кишечнику, молочній залозі в період лактації.Метаболічними попередниками в біосинтезі триацилгліцеролів є активовані жирні кислоти (ацил-КоА) та гліцерол-3-фосфат, що, усвою чергу, постачаються за рахунок окислення глюкози. Особливості біосинтезу триацилгліцеролів в адипоцитахУ жировій тканині практично відсутній фермент гліцеролфосфокіназа, тому головним джерелом гліцерол-3-фосфату в адипоцитах є реакція відновлення діоксіацетонфосфату, що постачається за рахунок гліколітичного розщеплення глюкози.Таким чином, ліпогенез у жировій тканині суттєво залежить від постачання адипоцитів глюкозою. Оскільки проникність мембран адипоцитів для глюкози є інсулінзалежною, нормальне вироблення підшлунковою залозою інсуліну є важливою передумовою біосинтезу триацилгліцеролів в адипоцитах 15. Ліпопротеїни плазми крові: ліпідний та білковий (апопротеїни) склад. Гіперліпопротеїнемії. Ліпопротеїни плазми кровіКров людини містить декілька класів комплексів ліпідів із білками, що виконують функції міжорганного транспорту ліпідів - транспортні ліпопротеїди плазми крові. Транспортні ліпопротеїни є фізико-хімічною формою, за допомогою якої гідрофобні молекули ліпідів утримуються в стабільному стані у гідрофільному (водно-сольовому) середовищі плазми крові. Основні класи ліпопротеїнів плазми крові'. - хіломікрони (ХМ - ліпопротеїни дуже низької щільності (,ЛПДНЩ), або пре-β-ліпопротеїни; - ліпопротеїни проміжної щільності (.ПППЩ); - ліпопротеїни низької щільності (ЛПНЩ), або β-ліпопротеїни; - ліпопротеїни високої щільності (ЛПВЩ), або а-ліпопротеїни. Ці класи ліпопротеїнів розрізняються за своїми фізико-хімічними характеристиками, біохімічним (ліпідним, білковим) складом та фізіологічними функціями.За своєю молекулярною будовою ліпопротеїни плазми крові - це кулясті структури - міцели, всередині яких міститься гідрофобна ліпідна серцевина (ядро, що складається переважно з триацилгліцеролів та ефірів холестерину.Гідрофобне ядро вкритешаром полярних амфіпатичних фосфоліпідів, периферичних та інтегральних білків. Гіперліпопротеїнемії Гіперліпопротеїнемія - клініко-біохімічний синдром, при якому в плазмі крові людини спостерігається підвищення (порівняно з нормою для певної популяції) концентрації певних класів ліпопротеїнів, а також триацилгліцеролів та холестерину. За механізмом походження виділяють: - первинні (спадкові) гіперліпопротеїнемії, тобто такі, що спричинені генетичними дефектами в синтезі певних ферментів обміну ліпідів крові (зокрема, ліпопротеїн- ліпази, холестсрол-ацилтрансферази) або неферментних білків - порушеннями в син- тезі певних апопротеїнів, рецепторів дія апобілків та ліпопротеїнів (зокрема ЛПНЩ); - вторинні (набуті) гіперліпопротеїнемії- гіперліпопротеїнемії, що розвиваються внаслідок певних хвороб внутрішніх органів (гепатит, цироз печінки, нефроз, ендо- кринопатій (порушення функції щитовидної залози, статевих залоз, цукровий діабет), дії пошкоджуючих факторів середовища (хронічний алкоголізм). 16. Патології ліпідного обміну: атеросклероз, ожиріння, цукровий діабет. Атеросклероз Атеросклероз - хвороба, головним проявом якої є відкладання в судинних стінках ліпідних утворень - “бляшок”, основними біохімічними компонентами яких є холестерин та його ефіри. Навкруги ліпідних бляшок в інтимі судин виникає клітинна реакція, що включає в себе утворення фіброзної тканини та проліферацію їладком’язових клітин. Атеросклеротичні бляшки спричиняють звуження кровоносних судин, посилене згортання крові в ділянках їх локалізації та, як результат, порушення кровопостачання відповідних органів і тканин. Як наслідок атеросклерозу розвиваються ішемічна хвороба серця, інфаркт міокарда й порушення церебрального кровообігу, що стають важливою причиною смерті людей дорослого та похилого віку. Біохімічною основою розвитку атеросклерозу є підвищена концентрацій в крові людини холестерину - гіперхолестеринемія, спричинена різними факторами - дієтарними, ендокринними, генетичними. Ожиріння Ожиріння - стан, що характеризується надмірним накопиченням у жировій тканині триацилгліцеролів. При ожирінні збільшується кількість жирових клітин (адипоцитів) або їх розмір. Загальна маса нейтральних жирів в організмі людини за умов ожиріння може досягати значних кількостей. Порушення ліпідного обміну, що відбувається при ожирінні, часто поєднуються з наявністю у хворого атеросклерозу або цукрового діабету. Цукровий діабет Цукровий діабет традиційно розглядається як патологія, що первинно повязана з порушеннями вуглеводного обміну. Найбільш характерним біохімічним проявом різних типів цукрового діабету в клініці є гіперглікемія (гіперглюкоземія), яка розвивається внаслідок втрати специфічного впливу інсуліну на проникність клітинних мембран дія глюкози. Але метаболічні ефекти інсуліну поширюються на багато аспектів обміну глюкози, ліпідів та амінокислот, у зв’язку з чим цукровий діабет є хворобою, при якому відбуваються глибокі порушення не тільки вуглеводного, але й ліпідного та білкового обмінів. Розрізняють інсулінозалежний цукровий діабет (діабет І типу, ювенільний діабет) та інсулінонезалежний цукровий діабет (діабет II типу, діабет похилого віку). 1. Пул вільних амінокислот в організмі: шляхи надходження та використання вільних амінокислот в тканинах. Кількість амінокислот, що перетворюються за добу, складає в організмі дорослої здорової людини в стані азотистої рівноваги 300-500 га стаціонарна їх концентрація дорівнює близько 50-100 г на масу тіла. Потік амінокислот що входить в організм з амінокислотного пулу складається з таких джерел: 1. Амінокислот, які всмоктуються ентероцитами кишечника внаслідок гідролізу харчових білків у травному каналі 2. Амінокислот, які вивільняються в результаті розщеплення власних клітинних і позаклітинних білків. 3. Амінокислот, які синтезуються в організмі. Потік амінокислот, що виходить з амінокислотного пулу, включає анаболічні ікатаболічні шляхи перетворення вільних амінокислот і складається з таких компонентів: 1. Використання амінокислот для синтезу білків організму. 2. Використання амінокислот, які не включені в анаболічні процеси, в катаболічнихреакціях. 2. Трансамінування амінокислот: реакції та їх біохімічне значення, механізми дії амінотрансфераз. Амінотрансферазні реакції У різних тканинах організму людини і тварин міститься більше десяти різних амінотрансфераз, що розрізняються за своєю субстратною специфічністю. Найбільш поширеними є такі амінотрансферази: (1) аланінамінотрансфераза (глутамат-піруваттрансаміназа - ГПТ): L-аланін + а-кетоглутарат = Піруват + L-глутамат (2) аспартатамінотрансфераза (глутамат-оксалоацетаттрансаміназа - ГОТ): L-аспартат + а-кетоглутарат = Оксалоацетат + L-глутамат (3) тирозинамінотрансфераза: тирозин + а-кетоглутарат = р-гідроксифенілпіруват + L-глутамат (4) лейцинамінотрансфераза: лейцин + а-кетоглутарат = а-кетоізокапроат + L-глутамат Реакціїтрансамінування, щокаталізуютьсяамінотрансферазами, активноперебігаютьвбагатьохорганах, найактивніше - впечінці, скелетнихм’язах, міокарді, головномумозку, нирках. Визначенняактивностіаланіналйнотрансферази (аламіновоїтрансамінази - АлАТ) тааспартатамінотрансферази (аспарагіновоїтрансамінази - АсАТ) широкозастосовуєтьсявмедичнійпрактицізмстоюдіагностикипошкодженьвнутрішніхорганів. Внаслідок виходу цих ферментних білків через ушкоджені клітинні мембрани в кров при інфаркті міокарда спостерігається значне підвищення активності в сироватці крові АсАТ, при вірусних та токсичних пошкодженнях печінки - АлАТ. |