Методические рекомендации по работе с литературой Методические рекомендации по подготовке доклада
 Скачать 1.81 Mb.
|
|
Раздел 5. Обмен липидов Биологические функции липидов определяются прежде всего тем, что они являются источниками энергии. Эту функцию выполняют жирные кислоты, освобождающиеся после распада жиров. Фосфолипиды, гликолипиды и холестерин участвуют в образовании клеточных мембран. Производные некоторых полиненасыщенных жирных кислот (простагландины) выполняют регуляторную функцию, эти жирные кислоты представляют собой незаменимые пищевые факторы. Холестерин является структурным компонентом мембран, а также предшественником желчных кислот и стероидных гормонов. Кроме того, вместе с жирами при всасывании в организм поступают жирорастворимые витамины (А, Е, D, К). Гидрофобность - общее свойство всех липидов. Но некоторые липиды (гликолипиды, фосфолипиды, желчные кислоты) амфифильны, так как имеют в своем составе гидрофильные и гидрофобные части. Расщепление липидов происходит в 12-перстной кишке, куда поступают липаза с соком поджелудочной железы и конъюгированные желчные кислоты в составе желчи. Предварительно происходит эмульгирование. Эмульгирование происходит при участии желчных кислот. Затем, гидролиз. Гидролиз жира осуществляется при участии панкреатической липазы, которая, сорбируясь на поверхности капель жира, расщепляет эфирные связи в триацилглицеринах. Следующий этап – всасывание, которое происходит также при участии желчных кислот, которые образуют вместе с моноацилглицеринами, холестерином и жирными кислотами смешанные мицеллы - растворимые комплексы, обеспечивающие переход продуктов гидролиза в клетки слизистой кишечника. Продукты расщепленияжиров (жирные кислоты, моноацилглицеролы) оказавшись в клетках слизистой кишечника подвергаются ресинтезу триацилглицеринов. Транспорт ресинтезированного жира через лимфатическую систему и кровоток возможен только после включения его в состав липопротеинов. Депонирование и мобилизация жиров Жиры, как и гликоген, являются формами депонирования энергетического материала. Причем жиры - наиболее долговременные и более эффективные источники энергии . При голодании запасы жира у человека истощаются за 5-7 недель, тогда как гликоген полностью расходуется примерно за сутки. Если поступление жира превышает потребности организма в энергии, то жир депонируется в адипоцитах - специализированных клетках жировой ткани. Кроме того, если количество поступающих углеводов больше, чем надо для депонирования в виде гликогена, то часть глюкозы также превращается в жиры . Таким образом, жиры в жировой ткани накапливаются в результате трех процессов:
В первом и во втором случае жиры в составе липопротеинов гидролизуются ЛП-липазой и в клетку поступают жирные кислоты, которые затем используются для синтеза ТАГ. Окисление жирных кислот Окисление жирных кислот состоит из двух этапов:
Оба этапа сопряжены с дыхательной цепью. -окисление происходит в митохондриях клетки, а жирная кислота поступает из кровотока в цитозоль, где активируется путем конденсации с коферментом А, образуя тиоэфир. Для того чтобы пройти через митохондриальную мембрану, жирной кислоте необходим специальный переносчик - карнитин . Поэтому сначала ацильная группа переносится с ацил-СоА на карнитин. Ацил-карнитин пересекает мембрану и отдает свой ацильный фрагмент снова на кофермент А. Ферментом этой обратимой реакции служит ацил-карнитинтрансфераза. Результатом четырех последующих реакций -окисления является отщепление двухуглеродного фрагмента и перенос его на кофермент А с образованием ацетил-СоА, который затем может включаться в цитратный цикл для полного окисления. Укороченная ацильная цепь вторично входит в цикл -окисления. Конечным итогом повторяющихся циклов -окисления будет окисление всей ацильной цепи до ацетил-СоА. Энергетика окисления жирных кислот Таким образом, при окислении, например, пальмитиновой кислоты (С16) происходит 7 циклов -окисления, в результате которых образуется 8 моль ацетил-СоА, 7 моль FADH2 и 7 моль NADH+Н+. Следовательно, выход АТР составляет 35 АТР в результате -окисления и 96 АТР в результате цитратного цикла, что соответствует в сумме 131 моль АТР. Образование кетоновых тел Основным путем дальнейшего использования ацетил-СоА, образованного при -окислении в печени, является синтез кетоновых тел, который происходит следующим образом: двухуглеродные молекулы конденсируются друг с другом с образованием в дальнейших реакциях ацетоацетата и -гидроксибутирата. Эти две кислоты называются кетоновыми телами. Кетоновые тела диффундируют в кровь и используются внепеченочными тканями в качестве источников энергии. В норме концентрация кетоновых тел в крови 2 мг/дл. Биосинтез жирных кислот Процесс осуществляется в различных частях клетки. В цитоплазме синтезируются насыщенные жирные кислоты с углеродной цепью до С16 (пальмитат). Субстратом для синтеза жирной кислоты служит ацетил-СоА, образующийся из глюкозы в результате окисления пирувата. Использование пирувата в синтезе пальмитата включает следующие метаболические пути: окисление глюкозы в процессе гликолиза до пирувата в цитозоле, затем окислительное декарбоксилирование пирувата в митохондриях и последующая конденсация ацетил-СоА с оксалоацетатом с образованием цитрата. Далее цитрат перемещается в цитозоль, где распадается на ацетил-СоА и оксалоацетат. Первая реакция в биосинтезе жирной кислоты - это карбоксилирование ацетил-СоА и превращение его в малонил-СоА. Реакция катализируется ацетил-СоА-карбоксилазой, коферментом которой является биотин. Затем следуют повторяющиеся циклы из шести реакций. Катализирует весь процесс пальмитилсинтетаза - полифункциональный белок - фермент, имеющий одну полипептидную цепь, упакованную в два домена. Оба домена имеют в своем составе активные центры, способные поочередно катализировать реакции каждого цикла. Ацильные группы связываются с одним из доменов, содержащим пантотеновую кислоту, а малонильные - с остатком цистеина другого домена. После инициации процесса путем реакции конденсации с образованием -кетоацил-фермента, растущая цепь жирной кислоты удерживается тиоэфирной связью с одним из доменов пальмитилсинтетазы. Ковалентно связанный субстрат поочередно попадает в активные центры фермента, где подвергается соответствующим превращениям. Очередной цикл синтеза начинается с присоединения новой молекулы малонил-СоА к одной из SH-групп активных центров доменов. Каждый цикл реакций увеличивает длину цепи на два углеродных атома . Когда цепь достигает длины 16 углеродных атомов, тиоэфирная связь гидролизуется и пальмитат освобождается. Метаболизм холестерина Функции холестерина. Холестерин является предшественником в синтезе других стероидов: желчных кислот, стероидных гормонов, витамина D3. Холестерин входит как структурный компонент в состав мембран всех клеток. Существует два пути поступления холестерина:
Кроме печени в небольшом количестве холестерин может синтезироваться в клетках кишечника и кожи. Биосинтез холестерина . Процесс происходит в цитозоле клетки. Молекула холестерина целиком снтезируется из ацетил-СоА. Промежуточным метаболитом является -окси- -метил-глутарил-СоА, а его восстановление в мевалоновую кислоту с использованием NADPH служит ключевой реакцией процесса. Скорость синтеза холестерина зависит от количества экзогенного холестерина, то есть поступающего с пищей. При поступлении 2-3 г холестерина в сутки синтез эндогенного холестерина подавляется. Фермент гидроксиметилглутарил-СоА-редуктаза играет главную роль в регуляции синтеза холестерина. Холестерин подавляет синтез ГМГ-СоА-редуктазы и таким образом по механизму отрицательной обратной связи снижает скорость своего синтеза. Липопротеины, циркулирующие в крови, обмениваются холестерином. Особенно активно это происходит между ЛНП и ЛВП, причем поток холестерина направлен в сторону ЛВП. Холестерин в виде свободного неэтерифицированного соединения находится в поверхностном монослое липопротеинов. ЛВП способны этерифицировать холестерин с помощью лецитин-холестерин-ацилтрансферазы (ЛХАТ). Этот фермент катализирует перенос ацильного остатка из -положения фосфатидилхолина на холестерин. Эфир холестерина погружается внутрь ЛВП, освобождая место для новых молекул холестерина в поверхностном слое. Двусторонняя диффузия холестерина происходит и при контакте ЛВП с клетками, при этом ЛВП извлекают холестерин из мембран клеток. ЛВП, нагруженные холестерином, поглощаются в основном печенью путем эндоцитоза и там освобождают холестерин. Следовательно, ЛВП предупреждает накопление холестерина, а ЛНП обеспечивают клетку холестерином по мере потребности в нем. Таким способом поддерживается постоянство содержания холестерина в клетках. Нарушение соотношения между ЛНП и ЛВП может быть причиной гиперхолестеринемии . Задачи по разделу «Обмен липидов» 1. Одно из наиболее распространенных наследственных заболеваний связано с дефектом фермента ацил-КоА-дегидрогеназы, дегидрирующей жирные кислоты со средней длиной углеводной цепи (6-10). Такие больные страдают от приступов гипогликемии, сочетающейся с гипокетонемией, которые происходят обычно после 6-7 часового перерыва между приемами пищи. Объясните происхождение симптомов гипогликемии и гипокетонемии у данных больных. 2. Два взрослых здоровых человека (А и Б) за один прием пищи получили: Белки Жиры Углеводы А. 50 г - 300 г Б. 50 г 50 300 г Какие изменения в составе липопротеинов крови будут у испытуемых через 2,5 ч после еды (количество каких липопротеинов будет увеличено )? 3. Объясните различия в обмене жиров у двух людей: один поужинал и лег отдохнуть, а другой вместо ужина совершает получасовую пробежку. Для этого: а) напишите схемы соответствующих метаболических путей; б) объясните действие гормонов, активирующих эти пути. 4. У пациентов, имеющих генетический дефект апо В-100, значительно повышен уровень ЛНП в крови. Укажите главную причину повышения уровня ЛНП. 5. При одинаковом питании у одних людей ожирение развивается быстрее, чем у других. Для объяснения этого: а) укажите возможные причины ожирения; б) напишите схему синтеза жиров из углеводов. 6. Почему у женщин по сравнению с мужчинами частота заболевания атеросклерозом ниже, а желчнокаменной болезнью выше? 7. Полиненасыщенные ω-3-жирные кислоты, содержащиеся в морской рыбе и морских животных северных и дальневосточных морей, и созданные на их основе лекарственные препараты (полиен, эйконол, максепа) рекомендованы для профилактики атеросклероза. Каков возможный механизм действия указанных жирных кислот и препаратов? 8. Объясните, с чем связано использование хенодезоксихолевой кислоты в качестве лекарственного препарата при лечении желчнокаменной болезни, если камни состоят в основном из холестерина.
10. У мальчика 4-х лет снижена способность к выполнению физической работы. При исследовании биоптата мышц обнаружено, что концентрация карнитина в ткани меньше нормы в 4 раза. В цитозоле клеток мышц обнаружены вакуоли жира. Каковы возможные причины такого состояния. 11. В крови двух пациентов содержание общего холестерола составляет 260 мг/дл. Можно ли говорить о равной предрасположенности этих людей к атеросклерозу? Для ответа на вопрос: а) опишите роль разных типов липопротеинов в транспорте холестерола; б) рассчитайте коэффициент атерогенности, если известно, что у пациента А количество холестерола в ЛПВП составляет 80 мг/дл, а у пациента Б – 40 мг/дл. 12. Потребление жира рыб северных морей рекомендуется больным с гиперхолестеролемией и повышенным риском тромбообразования. Объясните действие такой диеты. 13. Больному ревматоидным артритом назначили индометацин и(или) вольтарен. Объясните механизм действия этих лекарственных средств Тестовые задания по разделу «Обмен липидов» 1. Подберите к каждому типу липидов и их производных соответствующую функцию: 1) триацилглицерины;
структурные компоненты других липидов. В. Запасная форма источника энергии. С. Структурный компонент мембран. Д. Регуляторы тонуса гладкой мускулатуры. E. Антигеморрагический фактор. F. Эмульгатор. G. Антиоксидант. 2. Какие из перечисленных липидов являются незаменимыми факторами питания?
3. Выберите положения, правильно характеризующие функции желчи. а) Эмульгирует жиры; б) активирует липазу; в) способствует всасыванию моноацилглидеринов; г) гидролизует жиры; д) способствует всасыванию витамина Д; е) способствует всасыванию витамина К. 4. Какие особенности функций и обмена жиров связаны с гидрофобностью их молекул? А. Транспорт кровью и лимфой в составе липопротеинов. Б. Всасывание в составе мицелл. В. Участие эмульгаторов в переваривании. Г. Являются более компактной по сравнению с гликогеном формой запасания энергетического материала. Д. Нормальное переваривание и всасывание жиров необходимо для поступления в организм витаминов РР, В6. Е. Нормальное переваривание и всасывание жиров необходимо для поступления в организм витаминов А, Д, Е, К. 5. Выберите основные причины нарушения переваривания и всасывания жира.
6. Укажите место образования липопротеинов в организме человека.
А. Кровь. В. Просвет кишечника. С. Слизистая тонкого кишечника. D. Печень. 7. Выберите доноры водорода, необходимые для синтеза жирных кислот в организме человека. а ) ФАДН2; б) НАДН; в) аскорбиновая кислота; г) НАДФН; д) Н2О. 8. Какие из перечисленных ниже процессов активируются при длительном голодании? а) липолиз в жировой ткани; б) β-окисление в печени; в) окисление ацетил-КоА в печени; г) синтез кетоновых тел в печени; д) окисление кетоновых тел в печени; е) окисление кетоновых тел в мышечной ткани. 9. Выберите положения, правильно характеризующие функции холестерина в животном организме. а) является предшественником стероидных гормонов; б) входит в состав биологических мембран; в) является предшественником витамина Д3; г) является продуктом катаболизма гемма; д) является предшественником желчных кислот. 10. Выберите какие из перечисленных гормонов являются производными холестерина. D. Катехоламины. F. Минералкортикоиды. А. Эстрогены; В. Кортикостероиды; С. Андрогены. 11. Подберите к каждому пронумерованному утверждению соответствующий буквенный ответ.
A. Линолевая кислота. B. Пальмитиновая кислота. C. Олеиновая кислота. D. Стеариновая кислота. Е. Арахидоновая кислота. 12. Из перечисленных ниже веществ выберите те, которые входят в состав мицелл, всасывающихся в тонком кишечнике.
4) эфиры холестерина; 13. Установите соответствие: Гормон:
Влияние гормона на обмен жиров в жировой ткани: а) стимулирует мобилизацию, активируя ГЛЮТ – 4. б) при голодании повышает концентрацию цАМФ в адипоцитах; в) при физической работе повышает активность гормончувствительной липазы; г) в абсорбтивный период активирует ЛП-липазу; д) стимулирует синтез жиров, действуя через аденилатциклазную систему. |