Практикум по бх. Практикум по биологической химии Для студентов лечебного и педиатрического

• Название: Практикум по биологической химии Для студентов лечебного и педиатрического
• Анкор: Практикум по бх.doc
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 5.3 Mb.
• Имя файла: Практикум по бх.doc
• Тип: Практикум; #885
• страница: 20 из 38

Тема 9.3.
Внутриклеточный обмен
фосфолипидов и холестерола.
Транспорт липидов в крови

Актуальность

Фосфолипиды и холестерол входят в состав клеточных мембран, участвуют в образовании липопротеинов. При нарушении синтеза фосфолипидов будет изменяться нормальный метаболизм клеток и образование транспортных липопротеинов.

Нарушения обмена холестерола проявляются такими распространенными заболеваниями, как атеросклероз и желчекаменная болезнь.

В кардиологии используют лекарственные препараты, оказывающие влияние на реакции синтеза холестерола в тканях, на обмен липопротеинов низкой и высокой плотности в плазме крови.

Цель

Изучение обмена, транспорта и функций фосфолипидов и холестерола.

Приобретение практических навыков, позволяющих изучить концентрацию общего холестерола в сыворотке крови.

Вопросы для самоподготовки

1. 
   Строение фосфолипидов: фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол. Биологическая роль.
   
2. 
   Катаболизм фосфолипидов. Ферменты, расщепляющие фосфолипиды в кишечнике и тканях. Роль фосфолипаз А₂ и С.
   
3. 
   Характеристика синтеза фосфатидной кислоты из жирных кислот и глицерола по плану:
   

• 
  локализация в клетке,
  
• 
  источники глицерола, жирных кислот и энергии,
  
• 
  последовательность реакций,
  
• 
  связь с обменом углеводов,
  
• 
  дальнейшие пути использования фосфатидной кислоты.
  

4. 
   Реакции взаимосвязи обмена глицина, серина, метионина, участие в них витаминов В₆, В₁₂ и фолиевой кислоты (см. Тема 5.4.). Реакция синтеза S аденозилметионина из S аденозил­гомоцистеина, его роль в процессах трансметилирования при синтезе ряда веществ, в том числе фосфатадилхолина.
   
5. 
   Реакции биосинтеза фосфолипидов в тканях. Два пути биосинтеза фосфолипидов. Роль аминокислот и витаминов в этом процессе. Липотропные вещества, реакции, в которых они участвуют. Причины нарушения синтеза фосфолипидов. Причины и последствия жирового перерождения печени.
   
6. 
   Химическое строение и биологическая роль холестерола. Пищевые источники холестерола. Пути выведения холестерола из организма.
   
7. 
   Характеристика транспорта свободного холестерола и его эфиров в плазме крови. Состав и строение липопротеинов низкой и высокой плотности. Типы апобелков, их функции. Метаболизм ЛПНП и ЛПВП в плазме крови. Реакция, катализируемая лецитин:холестерол-ацилтранс­феразой (ЛХАТ).
   
8. 
   Локализация и роль апо В100 рецептора. Значение рецептор-опосредованного эндоцитоза ЛПНП и пути метаболизма их компонентов после эндоцитоза. Роль ацил-SКоА:холестерол-ацилтранс­феразы (АХАТ).
   
9. 
   Реакции синтеза мевалоновой кислоты. Схема дальнейших этапов синтеза холестерола. Связь синтеза холестерола с обменом углеводов. Регуляция синтеза. Гормональный и аллостерический механизмы регуляции. Лекарственная регуляция синтеза холестерола.
   
10. 
    Характеристика нарушений обмена холестерола – гиперлипопротеинемия IIа типа (семейная гиперхолестеролемия), атеросклероз (по стадиям), желчекаменная болезнь. Причины, последствия, основы лечения.
    
11. 
    Характеристика образования в организме ацетил-SКоА: катаболизм глюкозы, аминокислот, жирных кислот и кетоновых тел. Пути использования ацетил-SКоА: ЦТК, синтез жирных кислот, холестерола, кетоновых тел. При каких условиях и в каких органах происходят те или иные процессы?
    
12. 
    Липидозы: лизосомные болезни накопления липидов. Представление о болезнях Нимана-Пика, Гоше и Тея-Сакса.
    
13. 
    Определение концентрации холестерола в сыворотке крови. Принцип метода, его клинико-диагностическое значение, нормальные показатели.
    

ТЕМЫ ДЛЯ РЕФЕРАТИВНЫХ СООБЩЕНИЙ

1. 
   Атеросклероз, причины, патогенез, последствия. Современные подходы к лечению атеросклероза.
   
2. 
   Метаболический синдром (синдром Х). Его связь с ожирением, атеросклерозом, сахарным диабетом II типа, гипертензией. Причины. Основы лечения.
   
3. 
   Болезни накопления липидов: Нимана-Пика, Тея-Сакса, Гоше, Шюллера-Кристиана, Вольмана. Молекулярные причины, патогенез. Основы лечения.
   

Лабораторная работа 1

Определение концентрации холестерола
в сыворотке крови

Принцип

Метод основан на использовании сопряженных ферментативных реакций. Холестеролэстераза осуществляет гидролиз эфиров холестерола; затем холестеролоксидаза, превращает холестерол в холестенон с образованием Н₂О₂. Пероксид водорода в присутствии фенола с участием пероксидазы окисляет 4 аминоантипирин с образованием продукта хинонимина розово-малинового цвета. Интенсивность окраски пропорциональна содержанию холестерола и определяется фотоколориметрически.

Материал исследования

Сыворотка крови.

Реактивы

1) Рабочий реактив: раствор холестеролэстеразы, холестеролоксидазы, пероксидазы, фенола, 4 аминоантипирина в 0,1 М калиево-фосфатном буфере.

Стандартный раствор холестерола, 4,65 ммоль/л.

Материал исследования

Сыворотка крови.

Проведение анализа

	Опыт, мл	Стандарт, мл
Сыворотка крови	0,02	––
Стандартный р-р холестерола	––	0,02
Рабочий реактив	2,0	2,0
	Инкубируют 20 минут при 37°С, измеряют оптическую плотность опытной и стандартной проб против воды при 540 нм (зеленый светофильтр)

Расчет

Концентрация холестерола, ммоль/л = , где

Е_оп и Е_ст оптическая плотность опытной и стандартной проб,
С_ст – концентрация стандартного раствора

Нормальные величины

Сыворотка крови	дети	1,2-5,2 ммоль/л
	взрослые	3,0 5,2 ммоль/л

Клинико-диагностическое значение

Холестеролемия более 5,2 ммоль/л является фактором повышенного риска атеросклероза и его клинических осложнений – ишемической болезни сердца, инсульта. Высокое содержание холестерола в крови наблюдается при гиперлипопротеинемиях IIa и IIб, III типов, нефротическом синдроме, сахарном диабете I типа, гипотиреозе, поражениях почек, внутри- и внепеченочном холестазе.

Уменьшение концентрации холестерола в крови (гипохолестеролемия) отмечается при голодании и синдроме мальабсорбции, при гипертиреозе, остром панкреатите, циррозе печени, злокачественных опухолях.

Оформление работы

Записывают принцип метода, ход работы и результаты анализа, отмечают клинико-диагностическое значение. Делают вывод о возможных патологиях.

Тестовые задания

Выберите один правильный ответ.

1. 
   Стероидами являются
   

1) желчные кислоты

2) ганглиозиды

3) сфингомиелины

4) гормоны гипофиза

2. 
   Незаменимым фактором питания является
   

1) холестерол

2) фосфатидилхолин

3) линоленовая кислота

4) олеиновая кислота

3. 
   Катаболизм высших жирных кислот происходит по пути, который называется
   

1) декарбоксилирование

2) гликогенолиз

3) -окисление

4) липолиз

4. 
   Через мембрану митохондрий остаток жирной кислоты переносит
   

1) карнозин

2) карнитин

3) креатин

4) кератин

5. 
   Источником НАДФН для синтеза жирных кислот является
   

1) пентозофосфатный путь

2) катаболизм триацилглицеролов

3) окислительное декарбоксилирование пирувата

4) реакции гликолиза

6. 
   В составе хиломикронов обнаруживается
   

1) около 90% триацилглицеролов и 2 % белков

2) около 50% холестерола и его эфиров

3) около 50% белков и 20% холестерола и его эфиров

4) около 10% белков и 50-55% триацилглицеролов

7. 
   При голодании кетоновые тела не используют
   

1) нервные клетки

2) скелетные мышцы

3) сердце

4) печень

8. 
   При длительном голодании активируется
   

1) липогенез в жировой ткани

2) -окисление в печени

3) синтез холестерола в нервной ткани

4) цикл трикарбоновых кислот в печени

9. 
   Ключевую реакцию синтеза холестерола катализирует
   

1) гидроксиметилглутарил-SКоА-редуктаза

2) ацилтрансфераза

3) пируваткиназа

4) ацетоацетил-SКоА-синтаза

10. 
    Выберите гормоны, стимулирующие синтез жиров в жировой ткани
    

1) адреналин

2) глюкагон

3) соматотропный гормон

4) инсулин

Ситуационные задачи

1. У больного при зондировании двенадцатиперстной кишки установлена задержка оттока желчи из желчного пузыря. Влияет ли это на переваривание жиров? Какие последствия может иметь такая патология?

2. Содержание триацилглицеролов и фосфолипидов в сердечной мышце в 1,5 2 раза больше, чем в скелетной. Какой биохимический смысл имеет это различие? Не связана ли с ним высокая чувствительность миокарда к кислородной недостаточности?

3. Родители обеспокоены излишним весом ребенка. Не посоветовавшись с врачом, они резко ограничили количество сахара в пище ребенка, увеличив содержание белка, но не уменьшив количество жира. Через несколько недель у ребенка ухудшилось самочувствие, появилась рвота. С нарушением какого обмена это связано? Какой биохимический анализ подтвердит нарушение этого вида обмена?
Контрольные вопросы к итоговому занятию

1. 
   Структурные формулы и характеристика основных классов липидов.
   
2. 
   Типы высших жирных кислот, их физико-химические свойства и биологическая роль, их пищевые источники. Структура пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот, полиненасыщенных жирных кислот w 6-ряда (линолевая, g линоленовая, арахидоновая кислоты) и w 3-ряда (a линоленовая, эйкозопентаеновая, докозогексаеновая кислоты). Транспорт жирных кислот в крови.
   
3. 
   Производные полиненасыщенных жирных кислот w 6-ряда и w 3-ряда, биологическая роль отдельных типов эйкозаноидов. Начальные реакции синтеза на примере арахидоновой кислоты, роль фосфолипазы А₂, циклооксигеназы, липоксигеназы. Какие гормоны и лекарственные вещества влияют на синтез эйкозаноидов?
   
4. 
   Триацилглицеролы: химическая структура, жирные кислоты, входящие в состав триацилглицеролов, физико-химические свойства, биологическая роль. Транспорт триацилглицеролов в крови.
   
5. 
   Фосфолипиды: химическая структура (фосфатидилсерин, фосфатидил­этаноламин, фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол), жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов, физико-химические свойства, биологическая роль. Какую роль выполняют фосфолипиды в транспорте липидов в крови?
   
6. 
   Представление о химической структуре сфинголипидов (сфингомиелины) и гликолипидов (цереброзиды, сульфолипиды, ганглиозиды), их биологической роли и функциях.
   
7. 
   Строение холестерола и его эфиров, его биологическая роль. Транспорт холестерола в крови.
   
8. 
   Суточная потребность и пищевые источники жира. Роль ферментов и компонентов желчи в переваривании пищевых липидов в ЖКТ. Синтез желчных кислот, роль витаминов в этом процессе. Химическое строение таурохолевой и гликохолевой кислот. Ресинтез липидов в стенке кишечника. Последствия нарушений переваривания и всасывания липидов.
   
9. 
   Характеристика хиломикронов и липопротеинов очень низкой плотности, их состав, схемf строения, функции, реакции метаболизма в кровотоке. Утилизация хиломикронов и ЛПОНП в тканях. Роль липопротеинлипазы. Какими гормонами она активируется?
   
10. 
    Качественная реакция на желчные кислоты. Принцип метода и ход определения.
    
11. 
    Исследование влияния желчи на активность панкреатической липазы. Принцип метода, практическое значение метода.
    
12. 
    Обнаружение компонентов фосфатидилхолина яичного желтка. Принцип метода и ход определения.
    
13. 
    Липолиз, химизм реакций, роль липолиза. Регуляция липолиза. В каких физиологических ситуациях он происходит? Транспорт и использование жирных кислот, образующихся при липолизе. Аденилатциклазный механизм активации ТАГ-липазы. Механизм влияния на липолиз инсулина, адреналина, глюкагона.
    
14. 
    Реакции  окисления жирных кислот, отметьте связь с ЦТК и дыхательной цепью. Энергетический выход процесса на примере пальмитиновой, стеариновой и пальмитоолеиновой кислот.
    
15. 
    Пути образования и пути использования ацетил SКоА в организме (схема).
    
16. 
    Реакции синтеза кетоновых тел. Причины кетонемии и кетонурии при голодании и сахарном диабете.
    
17. 
    Проведение реакций Либена и Легаля на кетоновые тела в моче. Определение концентрации кетоновых тел с помощью тест-полосок. Клинико-диагностическое значение анализа и нормальные показатели.
    
18. 
    Реакции синтеза жирных кислот из глюкозы. Ключевые стадии и локализация процесса, роль цитрата. Регулируемые ферменты. Состав мультиферментного синтетазного комплекса.
    
19. 
    Реакции синтеза глицерол-3-фосфата из глюкозы и реакции окисления глицерола до пировиноградной кислоты. Дальнейшая судьба пирувата. Энергетический выход процесса.
    
20. 
    Химизм реакций синтеза триацилглицеролов. В каких условиях и где происходит липогенез? Отличия биосинтеза жиров в жировой ткани и в печени. Регуляция липогенеза. Источники глицерола, жирных кислот и энергии. Взаимосвязь синтеза триацилглицеролов с обменом глюкозы.
    
21. 
    Особенности обмена триацилглицеролов и насыщенных жирных кислот при некоторых физиологических состояниях (потребление пищи, голодание, мышечная активность, сахарный диабет I и II типов).
    
22. 
    Определение кислотного числа жира. Принцип метода, ход анализа, нормальные показатели. Прогоркание жиров.
    
23. 
    Исследование концентрации триацилглицеролов в сыворотке крови. Принцип, ход определения, клинико-диагностическое значение и нормальные показатели.
    
24. 
    Пути синтеза фосфолипидов, их отличие. Химизм реакций синтеза фосфолипидов. Роль аминокислот и витаминов. Источники энергии для синтеза фосфолипидов. Что такое липотропные вещества? Их функции. Последствия недостатка липотропных соединений.
    
25. 
    Обмен и функции холестерола: синтез до мевалоновой кислоты, представление о дальнейших этапах, регуляция синтеза, связь с углеводным обменом. Пути выведения холестерола из организма.
    
26. 
    Определение холестерола в крови. Принцип метода, ход определения, клинико-диагностическое значение, нормальные величины.
    
27. 
    Характеристика липопротеинов высокой и низкой плотности: роль в обмене холестерола и его эфиров, основные апобелки липопротеинов. Взаимодействие ЛПНП и ЛПВП в плазме крови. Роль лецитин-холестерол-ацилтрансферазы. Утилизация ЛПНП в клетках. Внутриклеточное использование холестерола и выведение его избытка из клетки. Роль ацил-SКоА-холестерол-ацилтрансферазы.
    
28. 
    Взаимосвязь обмена липидов и углеводов. Превращение глюкозы в жирные кислоты, триацилглицеролы и холестерол (схема). Роль пентозофосфатного пути для синтеза жиров.
    
29. 
    Гормональная и аллостерическая регуляция обмена липидов. Механизм влияниz инсулина, глюкагона, адреналина, глюкокортикоидов на липолиз и липогенез, синтез и  окисление жирных кислот, синтез холестерола.
    
30. 
    Биохимический механизм нарушений обмена липидов: атеросклероз, желчекаменная болезнь, ожирение, жировая инфильтрация печени, сахарный диабет II типа, гиперлипопротеинемии I типа (хиломикронемия), V типа и IIa типа (семейная гиперхолестеролемия). Что такое болезни Тея-Сакса, Нимана-Пика, Гоше?
    
31. 
    Этапы обмена веществ и их взаимосвязь. Какие, кроме АТФ, существуют высоко­энергетические соединения? Цикл АТФ-АДФ. Основные способы фосфорилирования АДФ и пути использования АТФ. Общая схема катаболизма белков, жиров и углеводов в организме, специфические и общие пути катаболизма, их значение.
    
32. 
    НАД-зависимые дегидрогеназы, катализируемые ими реакции обмена углеводов. Структурные формулы окисленной и восстановленной форм НАД. Характеристика витамина, входящего в состав НАД: биологическое название, признаки недостаточности, суточная потребность, пищевые источники.
    
33. 
    ФАД-зависимые дегидрогеназы, катализируемые ими реакции обмена углеводов. Структурные формулы окисленной и восстановленной форм ФАД. Характеристика витамина, входящего в состав ФАД: биологическое название, признаки недостаточности, суточная потребность, пищевые источники.
    
34. 
    Последовательность реакций окислительного декарбоксилирования пирувата, связь с дыхательной цепью. Регуляция процесса. Участие витаминов в процессе и их характеристика: биологическое название, признаки недостаточности, суточная потребность, пищевые источники.
    
35. 
    Последовательность реакций цикла трикарбоновых кислот, связь с дыхательной цепью. Регуляция реакций. Участие витаминов в процессе, их характеристика, энергетический эффект.
    
36. 
    Принцип окислительного фосфорилирования. Схема структурной организации дыхательной цепи. Сопряжение окисления с фосфорилированием. Строение Н⁺ АТФ синтазы. Коэффициент Р/О для НАДН и ФАДН₂. Механизм дыхательного контроля. Каким образом влияет АТФ на окислительное фосфорилирование?
    
37. 
    Разобщение дыхания и фосфорилирования. От чего зависит теплообразующая функция бурой жировой ткани? Ингибиторы дыхательной цепи. Причины гипоэнергетических состояний. Коэффициент Р/О и количество образующихся молекул АТФ при полном окислении пальмитиновой кислоты.
    

Раздел 10.
Гормональная регуляция обмена веществ
и функций организма