Ответы на зачет / зачет все ответы
.pdf
44. Микросомальное окисление. Субстраты, ферменты, коферменты. Роль цитохрома Р-450 в этом процессе.
Считается, что за сутки в митохондриях человека синтезируется примерно 50 кг АТФ, при этом необходимо учесть, что далеко не вся энергия, полученная при окислении субстратов превратилась в АТФ, часть этой энергии расходуется для совершения полезной работы, например окисления природных и неприродных токсичных субстратов (ксенобиотиков).
Этот путь называется микросомальным окислением, осуществляется ферментами: монооксигеназами и диоксигеназами в эндоплазматическом ретикулуми клеток отдельных органов: печени, надпочечников, гонад. Этот путь относится к свободному окислению. Для его осуществления необходим кислород и восстановленные коферменты, чаще всего НАДФН+. Акцептором электронов в этом процессе является специализированный фермент - цитохром Р-450 (иногда цитохром b5). Важным условием попадания в процесс микросомального окисления является неполярность субстрата, т.е. субстрат должен быть нерастворим в водной среде клетки и организма в целом.
Окисление идёт по следующей схеме: АH + O2 = АOH
Использовали один атом кислорода. Субстрат гидроксилировался, т.е. приобрёл полярную группу, а значит стал растворимым, следовательно, он способен растворяться в водной среде, концентрация его при этом на единицу и площади и объёма резко снижается, если он был токсичным, то в силу разведения токсичность резко падает даже в том случае, если с т.з. своих химических свойств этот субстрат остался ядовитым. Полярный субстрат фильтруется в клубочках почек и покидает организм с мочой.
В деталях процесс монооксигеназного окисления выглядит следующим образом. Для работы монооксигеназ требуется источник электронов, поэтому гидроксилирование субстрата является результатом сопряжённой работы нескольких участников, образующих монооксиге-назную систему (см.рисунок). Теперь суммарная реакция будет выглядеть следующим образом: АН +О2 + 2Н+ + 2е- = АОН + Н2О, т.е. второй атом кислорода восстановился с образованием воды. Мы не будем описывать в данном издании все типы монооксигеназных систем, укажем лишь то, что все они используют протоны и электроны от субстратов, имеющих, как и во всех других случаях изначально пищевое происхождение – субстрат, это то, что мы съедаем. Суб-страты окисляются НАДФН+ зависимыми дегидрогеназами, чаще всего в пентозофосфатном цикле и протоны с электронами передаются цитохрому Р-450 у которого имеются домены, со-держащие флавинзависимые коферменты (рис.19). Т.о. протоны попадают на ФАД, а затем электроны передаются через железосерный белок на гем самого цитохрома Р-450. В геме, как и у большинства цитохромов - ион Fe3+. Задача цитохрома в этом процессе следующая: связать субстрат и связать кислород (рис.19). Связав субстрат, цитохром пулучает электрон, железо в геме цитохрома восстанавливается (Fe2+) благодаря чему к гему цитохрома привязывается кислород (также как в гемоглобине). Затем кислород получает второй электрон на внешнюю орбиталь, превращаясь при этом в неустойчивый и активный супероксидный анион-радикал (О2•-). Эта молекула распадается на два атома кислорода, один из которых производит окисле-ние субстрата, связанного с цитохромом Р-450, образуется АОН, а второй атом кислорода га-сится протонами в результате чего образуется вода. Окисленный субстрат теряет связь с цито-хромом, после чего последний снова готов к связыванию очередной молекулы неполярного субстрата.
Биологическая роль микросомального окисления исключительно велика:
-гидроскилирование стероидных гормонов
-обезвреживание ряда лекарственных препаратов и других чужеродных для организма веществ, особенно если эти вещества сравнительно плохо растворимы в воде
-гидроксилирование чужеродных веществ( ксенобиотиков) - способствует их дектоксикации и выведению их организма за счет коньюгирования в печени с « блоками» УДФГК или ФАФС.
( Этот окислительный процесс используется нашим организмом не только для обезвреживания ядовитых неполярных веществ, он также играет важную роль в пластическом обмене, т.е. в процессах биосинтеза. Так в надпочечниках и гонадах синтезируются стероидные гормоны из неполярного холестерола, в печени синтезируются жёлчные кислоты, а в почках и в печени модифицируются производные витамина Д, который также рождается из холестерола. Кроме того, стероидные гормоны подвергаются инактивации также в результате этого процесса. И наконец «летальный синтез» - образование токсичных продуктов из нетоксичных веществ. Так из никотина, поступающего с табачным дымом, образуется гидроксиникотин – вредный токсичный агент. )
вопрос 45. классификация, структура, биологическая роль липидов
|
|
липиды |
|
|
|
простые |
|
сложны |
|
|
|
е |
||
|
|
|
||
жиры |
воски ФОСФОЛИПИДЫ: |
стерины |
||
|
|
фосфатидилхолины |
, |
|
|
|
стериды |
||
|
|
фосфатидилэтанолхолин |
||
|
|
ГЛИКОЛИПИ |
||
глицеролфосфолипи |
ы |
ДЫ: |
||
фосфатидилсерины |
||||
ды |
|
цереброзиды |
||
|
фосфатидилинозиты |
|||
|
|
сульфатиды |
||
|
|
плазмалогены |
||
|
|
ганглиозиды |
||
|
|
|
||
структура фосфолипидов: |
сфингомиелины |
|
||
|
|
|||
структура триглицеридов:
структура сфингофосфолипидов:
Биологическая роль липидов:
1.Энергетическая - при сгорании 1 гр жира выделяется 39кДж, причем, это самый энергоемкий источник энергии, особенно для спортсменов, тренирующих выносливость. Кроме того, энергия, полученная при окислении жиров, используется не только во время работы, но и обеспечивает восстановительные процессы во время отдыха.
2.Теплоизоляционная (у полярных животных и растений)
3.Защитная (амортизационная) - жиры предохраняют внутренние органы от механических повреждений и фиксируют их.
4.Строительная - жиры выполняют роль структурного компонента мембран; особенно богата ими нервная ткань.
5.Гормональная - выполняют регуляторную функцию, являясь основой стероидных гормонов. Кроме того, жиры являются растворителями многих неполярных соединений.
вопрос 46. суточная потребность в липидах. переваривание и всасывание липидов в кишечнике, структура и роль желчных кислот
суточная потребность человека в липидах 80-100г в сутки (из них 30% растительные жиры)
Переваривание:
1 этап: Эмульгирование липидов.
Эмульгирование липидов происходит по действием поверхностно-активных веществ (детергентов) – солей желчных кислот.
Липаза, секретируемая поджелудочной железой, состоит из двух компонентов – колипазы, образующейся в результате активации проколипазы трипсином и
локализованной на границе раздела водной и липидной фаз, и панкреатической липазы, образующей комплекс с колипазой.
2 этап: Гидролиз липидов в ЖКТ.
Количество липазы, поступающей с панкреатическим соком, так велико, что к тому моменту, когда жир достигает середины двенадцатиперстной кишки, 80% его оказывается гидролизованным. В связи с этим нарушение переваривания жиров, связанное с недостаточностью липазы, не выявляется вплоть до полного прекращения деятельности поджелудочной железы или сильного ее разрушения.
(Гидролиз триглицеридов):
Помимо липазы поджелудочная железа секретирует и другие ферменты липидного обмена, также активируемые трипсином. К числу этих ферментов относится фосфолипаза Ад, которая в присутствии ионов Са2+ и желчных кислот отщепляет жирную кислоту от фосфолипида лецитина с образованием лизолецитина. Холестерол обычно присутствует в пище в виде эфиров и высвобождается под действием холестеролэстеразы.
(Гидролиз фосфолипидов): (Гидролиз стеринов).
3 этап: Транспорт и всасывание липидов.
Продукты гидролиза липидов плохо растворимы в воде и могут находиться в кишечнике в растворенном виде лишь в составе мицелл (с. 767). Простые мицеллы, состоящие только из желчных кислот (чистые мицеллы), после внедрения в их гидрофобную сердцевину жирных кислот, моноглицеридов, фосфолипидов и холестерола превращаются в смешанные мицеллы. Благодаря растворимости этих мицелл в воде концентрация конечных продуктов гидролитического расщепления липидов в просвете кишечника повышается в тысячи раз. Жирные кислоты с короткими и средними цепями и содержащие их липиды довольно хорошо растворимы в воде и могут диффундировать к поверхности энтероцитов, не встраиваясь в мицеллы.
(Мицелла – транспортная форма для гидрофобных продуктов гидролиза в жкт.)
Всасывание:
Жиры всасываются так эффективно, что 95% триглицеридов (но лишь 20-50% холестерола) поглощается уже из просвета двенадцатиперстной кишки и верхнего отдела тощей кишки. У человека при обычной диете в сутки выделяется с калом до 5-7 г жира. При безжировой диете эта величина уменьшается до 3 г/сут, а источником жира служат слущивающиеся эпителиальные клетки и бактерии.
Прежде чем попасть внутрь энтероцита, компоненты смешанных мицелл должны преодолеть три барьера:
1)неперемешивающийся водный слой, прилежащий к поверхности клетки, - основное препятствие для жирных кислот с длинными цепями и моноглицеридов и для выполнения мицеллами их функций;
2)слой слизи, покрывающий щеточную каемку; при толщине 2-4 мкм этот слой также препятствует переносу компонентов мицелл;
3)липидную мембрану энтероцита.
Мицеллы в клетку не проникают, но их липидные компоненты растворяются в плазматической мембране и быстро диффундируют в клетку по концентрационному градиенту. Остаточное вещество мицелл может затем возвратиться в просвет и включить новые липидные компоненты.
Желчные кислоты:
Желчные кислоты являются продуктом обмена холестерина. Они являются производными холановой кислоты
Структура:
Роль:
1.эмульгирование жиров.
2.активация липазы
3.образование мицелл для всасывания жирных кислот.
вопрос 47. ресинтез липидов в эндотелии кишечника
Ресинтез липидов – синтез новых липидов в энтероцитах кишечника из продуктов гидролиза экзогенных липидов в желудочно-кишечном тракте.
2 вида ресинтеза: моноацилглицеридный (до 80%) и глицеролфосфатный (до 20%)
Моноацилглицеридный:
Глицеролфосфатный путь:
вопрос 48. внутриклеточный липолиз
вопрос 49. источники глицерина. окисление глицерина до CO2 и H2O Глицерин можно получить из продуктов гидролиза крахмала, древесной муки,
гидрированием образовавшихся моносахаридов или гликолевым брожением сахаров. Также глицерин получается в качестве побочного продукта при производстве биотоплива.
Окисление глицерина:
50. Окисление высших жирных кислот с четным количеством углеродных атомов
51. Метаболизм кетоновых тел в организме
52. Метаболизм ацетил-КоА в организме
53.Биосинтез высших жирных кислот
Биосинтез жирных кислот наиболее активно происходит в цитозоле клеток печени, кишечника, жировой ткани в состоянии покоя или после еды.
Условно можно выделить 4 этапа биосинтеза:
1.Образование ацетил-SКоА из глюкозы или кетогенных аминокислот. 2.Перенос ацетил-SКоА из митохондрий в цитозоль
-может быть в комплексе с карнитином, также как переносятся высшие жирные кислоты, но здесь транспорт идет в другом направлении,
-обычно в составе лимонной кислоты, образующейся в первой реакции ЦТК. Поступающий из митохондрий цитрат в цитозоле расщепляется АТФ-цитрат-лиазой
до оксалоацетата и ацетил-SКоА.
Оксалоацетат в дальнейшем восстанавливается до малата, и последний либо переходит в митохондрии (малат-аспартатный челнок), либо декарбоксилируется в пируват "малик"- ферментом (яблочный фермент).
3. Образование малонил-SКоА из ацетил-SКоА.
Карбоксилирование ацетил-SКоА катализируется ацетил-SКоА-карбоксилазой, мульферментным комплексом из трех ферментов.
4.Синтез пальмитиновой кислоты.
Осуществляется мультиферментным комплексом "синтаза жирных кислот" (синоним
пальмитатсинтаза) в состав которого входит 6 ферментов и ацил-переносящий белок (АПБ). Ацил-переносящий белок включает производное пантотеновой кислоты – 6- фосфопантетеин (ФП), имеющий HS-группу, подобно HSКоА. Один их ферментов комплекса, 3-кетоацилсинтаза, также имеет HS-группу. Взаимодействие этих групп обусловливает начало и продолжение биосинтеза жирной кислоты, а именно пальмитиновой кислоты. Для реакций синтеза необходим НАДФН.
В первых двух реакциях последовательно присоединяются малонил-SКоА к фосфопантетеину ацил-переносящего белка (здесь и всегда) и ацетил-SКоА к цистеину 3- кетоацилсинтазы. 3-Кетоацилсинтаза катализирует третью реакцию – перенос ацетильной группы на С2 малонила с отщеплением карбоксильной группы. Далее кетогруппа в реакциях восстановления при участии НАДФН, дегидратации и опять восстановления превращается в метиленовую с образованием насыщенного ацила. Ацилтрансфераза переносит его на цистеин 3-кетоацил-синтазы, к фосфопантетеину присоединяется малонил-SКоА и цикл повторяется до образования остатка пальмитиновой кислоты. Пальмитиновая кислота отщепляется шестым ферментом комплекса тиоэстеразой