оил.
1-олеоил-2-пальмитоил-3-стеароилглицерин
Сложные омыляемые липиды
Фосфолипиды - это омыляемые липиды, которые содержат остаток фосфорной кислоты.
При гидролизе образуют фосфорную кислоту, спирт, жирные кислоты. Спирт может быть как глицерин, так и сфингозин. Это главные компоненты клеточных мембран.
1. Глицерофосфолипиды
Среди глицерофосфолипидов наиболее распространены сложноэфирные производные L-фосфатиовых кислот.
1.
В фосфатидилсеринах
(серинкефалинах) остаток аминокислоты серин
2. В фосфатидилколаминах (коламинкефалин) остаток аминоспирта коламин HO-CH
2
-CH
2
-NH
2 3.В фосфатидилхолинах (лецитины) остаток аминоспирта холин HO-CH
2
-
CH
2
-N(СН
3
)
3
+
Фосфатидилхолин фосфатидилсерин фосфатидилколамин
Иногда вместо аминоспиртосодержащего этерифицирующего агента в фосфолипидах содержится остаток многоатомных спиртов (мезоинозит – циклогексангексаол-1,2,3,4,5,6)
Свойства омыляемых липидов
1. Растворимость. Простые омыляемые липиды гидрофобны, т.е. не растворимы в воде и растворимы в малополярных растворителях. Сложные омыляемые липиды бифильны. Они содержат неполярные фрагменты
(остатки ЖК), и полярные фрагменты (остатки аминоспиртов и Н
3
РО
4
)
Наличие гидрофильного и гидрофобного концов позволяют им быть основными структурными элементами клеточных мембран
2. Кислый и щелочной гидролиз. Щелочной гидролиз (омыление) –продукты глицерин и соли ЖК. Соли ВЖК –мыло, натриевые соли – твердое мыло, калиевые – жидкое.
3.Окисление. В разных условиях образуются эпоксиды, диолы, пероксиды, которые разрушают углеродный скелет и образуются более «мелкие» карбоновые кислоты.
Окисление жиров и масел на воздухе называется прогоркание жиров, в результате образуется смесь различных продуктов окисления.
4. Пероксидное окисление липидов активными формами кислорода
5.Присоединение электрофильное по двойным связям. Присоединение водорода (гидрогенизация) – способ получения более дорогих твердых жиров из жидких растительных масел.
39. Неомыляемые липиды, общая характеристика и свойства.
Вещества не растворимые в воде и растворимые в слабополярных растворителях (гидрофобные), поэтому ранее их относили к группе неомыляемые липиды или липоиды.
1. Изопреноиды
1.Терпеноиды
2.Стероиды
Изопреноиды - это углеводороды и их кислородосодержащие производные, углеродный скелет которых построен из двух и более изопреновых звеньев
(остатков изопрена)
Классификация терпенов
Терпены, содержащие два изопреновых звена, называются монотерпены, три – сесквитерпены, четыре – дитерпены, шесть – тритерпены, восемь – тритерпены.
Терпены с одним циклом – моноциклические, с двумя – бициклические, без цикла – ациклические.
Бициклический монотерпен
-пинен
Ациклический монотерпеноид гераниол
Моноциклический монотерпен лимонен
Камфора бициклический монотерпен
2. Стероиды
Стероиды
имеют полициклическое строение, в основе лежит скелет гоннана
Общая формула стероидов
Строение стероидов
Сочленение колец В и С всегда –
транс. Сочленение колец С и D почти всегда –
транс. Сочленение колец А и В как
–транс так и
–цис.
Конфигурации заместителей: конфигурация
, если заместитель лежит под плоскостью кольца и
, если заместитель – над плоскостью кольца.
Классификация стероидов
Родоначальная структура
1) Андростан - у гоннана при С
17
отсутствует углеводородный радикал. РС мужских половых гормонов (андрогенов).
2) Эстран - у гоннана при С
17
и С
13
отсутствуют углеводородные радикалы.
РС женских половых гормонов (эстрогенов).
3) Прегнан – у гоннана при С17 радикал –СН
2
-СН
3
. РС женских половых гормонов (гестагенов) и гормонов коры надпочечников (кортикоидов).
4) Холан - у гоннана при С17 5) Холестан - у гоннана при С17 радикал –СН-(СН
2
)
3
–СН-СН
3
Номенклатура стероидов
Андростерон
40. Роль липидов в биологических мембранах. Липиды — сборная (разнородная) группа биологических соединений, растворимых в органических растворителях и нерастворимых в воде.
Основу биологических мембран составляют
фосфолипиды. Это молекулы, имеющие гидрофобную и гидрофильную части. Липиды имеют полярные
“головки” и неполярные хвосты. В двойном слое гидрофобные “хвосты” липидных молекул обращены друг к другу, а гидрофильные “головки” направлены кнаружи, образуя гидрофильные поверхности.
В результате могут образовываться разные типы структур — мицеллы (их образуют молекулы мыла), липосомы и бислои — их образуют фосфолипиды.
Липосомы можно получать искусственно и использовать для доставки лекарственных веществ в клетки организма.
Это также могут быть эфиры глицерина и жирных кислот, но в этом случае с жирными кислотами в молекуле глицерина связаны только две спиртовые группы, а третья образует эфирную связь с остатком фосфорной кислоты, к которой присоединяются некоторые гидрофильные группы.
Такие слои являются основой всех биологических мембран. Таким образом, одной из основных функцией фосфолипидов является структурная функция
—
формирование биологических мембран. 41. Типы биологического окисления. Функции биологического окисления. В настоящее время выделяют 2 типа биологического окисления:
1. Свободное окисление, не сопряженное с фосфорилированием АДФ, не
сопровождающееся трансформацией энергии, выделяющейся при окислении
ОКИСЛЕНИЕ Свободное, не сопряженной с фсофорилированием АДФ
Окисление, сопряженное с фосфоририлированием АДФ
Субстратное фосфорилирование
Окислительное фосфорилирование
в энергию макроэргических связей.
При свободном окислении высвобождающаяся при распаде химических связей энергия переходит в тепловую и рассеивается. По типу свободного окисления идут оксигеназные реакции, окислительные процессы, сопровождающиеся образованием или распадом перекисей, многие оксидазные реакции.Процессы свободного окисления происходят в цитозоле, в мембранах эндоплазматического ретикулума, лизосом, пероксисом, аппарата Гольджи, на внешних мембранах митохондрий и хлоропластов, ядерном аппарате клетки.
2. Окисление, сопряженное с фосфорилированием АДФ. Оно подразделяется на 2 подтипа:
а) Субстратное фосфорилирование. Если макроэргическая связь возникает в момент непосредственного окисления субстрата, а затем передается на фосфатный остаток, который, в свою очередь, используется для синтеза АТФ, то фосфорилирование называется субстратным. Процесс локализован в цитозоле клетки.
б) Окислительное фосфорилирование. Если окисляемый субстрат не принимает участия в активировании неорганического фосфата, а атомы водорода с коферментов дегидрогеназ, окисляющих субстрат,
передаются в оксидоредуктазную цепь, где сопряжено с переносом протонов и электронов на молекулярный кислород происходит активирование фосфата и при его посредстве фосфорилирование
АДФ с образованием
АТФ, то фосфорилирование называется окислительным. Процесс локализован на внутренних мембранах митохондрий и тилакоидов хлоропластов.
Функции биологического окисления: - энергетическое обеспечение: поддержание температуры тела, хим. синтезов, осмотическое явление, электрич.процессов, механической работы
- синтез важнейших метаболитов
- регуляция обмена в-в
- обезвреживание чужеродных в-в
- устранение вредных для клетки продуктов обмена.
42. Энергетические источники жизни: макроэрги, фофогены, высокомолекулярные полифосфаты. 1. Макроэрги, образующиеся в процессе расщепления энергетического материала и обеспечивающие синтез АТФ в реакциях, обратных киназным. К данной группе относятся фосфоенолпируват (ФЕП) и 1,3-дифосфоглицерат.
2. Запасные источники энергии (фосфагены), аккумулирующие и запасающие энергию в форме высокоэргичных фосфатных связей. Важнейшим фосфогеном позвоночных является креатинфосфат. Креатинфосфат играет основную роль в энергетике возбудимых тканей: мышечной и нервной, - передавая свою фосфатную группу на АДФ в реакции, катализируемой креатинкиназой: креатинфосфат + АДФ ↔ креатин + АТФ. Благодаря
креатинфосфату концентрация АТФ в возбудимых тканях постоянно поддерживается на высоком уровне. Особенно это важно для скелетной мускулатуры, сокращающейся прерывисто, но с большой скоростью и амплитудой. Каждый раз, когда часть АТФ в мышцах расходуется на сокращение, креатинкиназа быстро восстанавливает его нормальный уровень.
Благодаря обратимости креатинкиназной реакции накопившийся в период усиленной мышечной активности креатин в период покоя вновь фосфорилируется за счет АТФ, превращаясь в креатинфосфат. У беспозвоночных животных аналогичную функцию выполняет аргининфосфат.
3. Высокомолекулярные полифосфаты представляют собой совокупность остатков фосфорной кислоты, соединенных макроэргическими фосфодиэфирными связями, при расщеплении каждой из которых которых выделяется столько же энергии, сколько расходуется при синтезе одной молекулы АТФ. Считается, что у пробионтов данные соединения выполняли функции современного АТФ,
однако утратили свое значение, когда возникла необходимость в функционировании веществ с более компактной и специфической структурой, способных к взаимодействию с более широким кругом биологических молекул клетки. Именно поэтому данные макроэрги имеют принципиальное значение в биоэнергетике водорослей, грибов и некоторых высших растений, у высших животных они сохранились лишь в небольших количествах как атавизмы в мембранах эндоплазматического ретикулума, митохондрий и ядра, где они участвуют в регуляции экспрессии ряда генов и транспортных процессов, а также выполняя роль резерва активированных фосфатных групп для очень специфических процессов нуклеинового обмена.
43. Пути образования энергии в клетке В клетке существуют четыре основных процесса, обеспечивающих высвобождение энергии из химических связей при окислении веществ и ее запасание:
1. Гликолиз (2 этап биологического окисления) – окисление молекулы глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты, при этом образуется 2 молекулы АТФ и НАДН. Далее пировиноградная кислота в аэробных условиях превращается в ацетил-SКоА, в анаэробных условиях – в молочную кислоту.
2. β-Окисление жирных кислот (2 этап биологического окисления)
– окисление жирных кислот до ацетил-SКоА, здесь образуются молекулы НАДН и ФАДН
2
. Молекулы АТФ "в чистом виде" не появляются.
3. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, 3 этап биологического окисления) – окисление ацетильной группы (в составе ацетил-SКоА) или иных кетокислот до углекислого газа. Реакции полного цикла сопровождаются образованием 1 молекулы ГТФ (что эквивалентно одной АТФ), 3 молекул НАДН и 1 молекулы ФАДН
2
4. Окислительное фосфорилирование (3 этап биологического окисления) – окисляются НАДН и ФАДН
2
, полученные в реакциях катаболизма глюкозы, аминокислот и жирных кислот. При этом ферменты дыхательной цепи на внутренней мембране митохондрий обеспечивают образование большей части клеточного АТФ.
44. Окислительное и субстратное фосфорилирование, сущность процессов. Субстратное фосфорилирование. Субстратное фосфорилирование — характерная для всех живых организмов реакция синтеза АТФ или ГТФ путём прямого переноса фосфата (PO 3) на АДФ или ГДФ с высокоэнергетического промежуточного продукта. В ходе окисления органических соединений в живых клетках неорганический фосфат переносится на органическое вещество с образованием богатых энергией молекул, с которых он переносится на АДФ или ГДФ.
Окисли́тельное фосфорили́рование — метаболический путь, при котором энергия, образовавшаяся при окислении питательных веществ, запасается в митохондриях клеток в виде АТФ. Хотя различные формы жизни на
Земле используют разные питательные вещества, АТФ является универсальным соединением, в котором запасается энергия, необходимая для других метаболических процессов.
45. Основные пути использования энергии в организме животных: фосфорокластические реакции, гликолиз, пентозофосфатный путь, цикл Кребса. 1. Фосфорокластические реакции– это реакции расщепления связей С-С, С-N,
С-S, протекающие у микроорганизмов и направленные на образование ацилфосфата, донора фосфатных групп для синтеза АТФ. Примером подобных реакций может служить фосфоролиз цитрулина, протекающий у стрептококков.
2. Гликолиз – один из способов извлечения энергии из глюкозы, происходящий в анаэробных условиях. Данный процесс является экзергоническим, так как освобождающаяся при распаде молекулы глюкозы энергия аккумулируется в фосфатных связях АТФ.
Суммарное уравнение гликолиза имеет следующий вид:
Глюкоза + 2 Фн + 2 АДФ + 2 НАД
+
→ 2 лактат +
2 АТФ + Н
2
О + 2 НАДН + 2
Н+.
Энергетическая ценность гликолиза составляет 2 АТФ на каждую расщепляемую молекулу глюкозы. Гликолиз обеспечивает малый выход
энергии, это единственный процесс в клетках организма, продуцирующий энергию в отсутствие кислорода. В активно работающих органах, например, в мозге гликолиз не способен заменить окислительное фосфорилирование даже на короткий промежуток времени, исчисляемый минутами или секундами.
3. Пентозофосфатный цикл является ответвлением (шунтом) гликолиза на стадии глюкозо-6-фосфата, обеспечивающим образование в тканях животных
2 специальных продуктов: НАДФН и рибозо-5-фосфата. Суммарное уравнение цикла: 3 глюкозо-6-фосфата + 6 НАДФ+ = 2 фруктозо-6-фосфата + фосфоглицериновый альдегид + 3 CO
2
+ 6 (НАДФН + Н+). Энергетически 6 молекул НАДФН равнозначны 18 молекулам АТФ.
4. Цикл Кребса – общий конечный путь окислительного катаболизма всех видов клеточного топлива в аэробных условиях. Цикл Кребса и дыхательная цепь завершают расщепление метаболитов, образующихся в реакциях катаболизма углеводов, жирных кислот и аминокислот до конечных продуктов – углекислого газа и воды.
Суммарное уравнение превращения ацетил-коэнзима А ферментами цикла
Кребса имеет вид:
СН
3
-СОSКоА + 2Н
2
О + Фн + АДФ = 2СО
2
+ 3(НАДН + Н
+
) + ФАДН
2
+ АТФ
+ КоАSH.
Основные биохимические функции цикла Кребса:
- интегративная:
данный цикл объединяет катаболизм углеводов, липидов, белков;
- амфиболическая: данный цикл является как катаболическим (в нем происходит распад ацетильных остатков), так и анаболическим
(промежуточные продукты цикла могут использоваться для синтеза других веществ);
- энергетическая: в ходе цикла образуется 1 молекула АТФ на 1 моль поступившего ацетил-KoA;
- водороддонорная: цикл является основным генератором водорода для дыхательной цепи.
Регуляция функционирования цикла
Кребса осуществляется углеродсодержащими субстратами и промежуточными продуктами реакций цикла, а также адениловыми нуклеотидами.
Анаплеротические реакции цикла Кребса. Специальные ферментативные реакции, обеспечивающие пополнение пула промежуточных продуктов цикла
Кребса, называются анаплеротическими. К ним относятся следующие процессы:
- ферментативное карбоксилирование пирувата с образованием щавелево- уксусной кислоты (протекает в печени и почках человека и млекопитающих),
- ферментативное расщепление фосфоенолпирувата с образованием оксалоацетата и запасанием избытка энергии в форме ГТФ (протекает в миокарде и скелетной мускулатуре),
- глиоксилатный цикл, обеспечивающий образование сукцината и оксалоацетата (протекает у растений, особенно в прорастающих семенах, а также у ряда микроорганизмов, например,
E. coli).
46. Митохондрии как преобразователи энергии. Окислительно-восстановительные потенциалы. Митохондрии являются “энергетическими станциями клетки”, участвуют в процессах клеточного дыхания и преобразуют порядка
40% энергии окисления субстратов в АТФ, в форму энергии доступную при использовании в многочисленных клеточных процессах. Принято считать, что остальные 60% выделившейся при окислении энергии превращаются в тепло и выводятся из клетки и организма.
47. Окислительное фосфорилирование. Эффективность окислительного фосфорилирования. Окисли́тельное фосфорили́рование — метаболический путь, при котором энергия, образовавшаяся при окислении питательных веществ, запасается в митохондриях клеток в виде АТФ. Хотя различные формы жизни на Земле используют разные питательные вещества, АТФ является универсальным соединением, в котором запасается энергия, необходимая для других метаболических процессов.
Эффективность окислительного фосфорилирования в митохондриях определяется как отношение величины образовавшегося АТФ к поглощенному кислороду:
АТФ/О или
Р/О
(коэффициент фосфорилирования).
Экспериментально определяемые значения Р/О, как правило, оказываются меньше 3. Это свидетельствует о том, что процесс дыхания не полностью сопряжен с фосфорилированием.
48. Биохимический механизм генерации АФК, роль митохондрий в генерации свободнорадикальных форм кислорода. Митохондрии являются одновременно потенциальным источником и мишенью действия АФК, приводящим к потере митохондриальных функций и, как следствие, к необратимому повреждению клеток при многих патологических процессах. Важную роль при этом играет mPTP, индукция которой может приводить к мощной генерации АФК, оказывающих повреждающее действие на соседние органеллы и целые клетки. В настоящее
время причины данного явления слабо изучены, хотя в литературе имеется несколько гипотез. Предполагается, что в основе всплеска АФК могут лежать конформационные перестройки комплексов дыхательной цепи, активация дегидрогеназ матрикса в результате действия Са
2+
, изменение баланса
НАД(Ф)Н/НАД(Ф)
+
матрикса и истощение антиоксидантной системы.
Дальнейшее исследование механизмов и сайтов продукции АФК при индукции mPTP представляется необходимым, поскольку их точное определение позволит разработать способы их регуляции для предупреждения развития многих патологических состояний организма.
Скачать 1.51 Mb.