Билет № 3

1.Опишите химическое строение, физико-химические свойства, биологическую роль холестерина и его эфиров.

О твет- У важнейшего представителя стеринов – холестерина – все кольца находятся в транс-положении и, кроме того, он имеет двойную связь между 5-м и 6-м углеродными атомами. Холестерин, следовательно, является ненасыщенным спиртом. Боковые прверхности стероидного ядра были бы почти плоскими, если бы не метильные группы, присоединенные к С10 и С13, что делает одну из сторон молекулы более выпуклой. Эта сторона обозначается как β, а противоположная ей как α. Прородный холестерин содержит гидроксильную группу на β-поверхности. Его изомер с гидроксильной группой на α-поверхности называется эпихолестерин.

Кольцевая структура холестерина отличается значительной жесткостью, а боковая цепь, напротив, относительно подвижна. В чистом виде холестерин представляет собой кристаллические жемчужные пластинки или иглы, воскообразные на ощупь и не растворимые в воде, но растворимые в органических соединениях. Наличие у холестерина в 3-м положении гидроксильной группы обусловливает ряд физико-химических свойств. Благодаря этой группе холестерин образует эфиры с жирными кислотами. Эфиры холестерина, так же как и сами жирные кислоты, в зависимости от температуры и других условий, могут находиться в состоянии жидких кристаллов, в том числе и в организме животных и человека.Холестерин является одним из важнейших веществ организма. Каждая клетка содержит его. Неэстерифициованный холестерин вместе с фосфолипидами и белками обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны и влияет на состояние мембраны и на активность связанных с ней ферментов. В цитоплазме клеток холестерин находится преимущественно в виде эфиров с жирными кислотами, образуя мелкие капли.В теле взрослого человека общее содержание холестерина оценивается величиной порядка 200-350 граммов. В крови большая часть холестерина связана с белками. Норма содержания общего холестерина 1,5 – 2,5 г/л. У взрослого человека примерно 67-70 % холестерина плазмы крови находится в составе липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), 9-10 % в составе липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) и 20-24 % в составе липопротеинов высокой плотности (ЛПВП). У животных, не склонных к возникновению атеросклероза большая часть холестерина находится в плазме виде ЛПВП, обладающих антиатерогенным действием. Гипохолестеринемия может быть связана с пониженным поступлением холестерина с пищей или понижением биосинтеза эндогенного холестерина,что в свою очередь может быть связано либо с недостатком питания, либо с блокадой биосинтеза холестерина в печени. Гиперхолестеринемия может быть обусловлена повышением скорости биосинтеза холестерина или повышением его поступлением с пищей. Также гиперхолестеринемия может быть вызвана наследственным недостатком рецепторов к ЛПНП, вследствие чего резко снижается захват и последующий катаболизм холестерина. Гиперхолестеринемия лежит в основе развития атеросклероза.

В мембранах растительных клеток содержатся близкие к холестерину соединения, называемые фитостеринами. Они отличаются от холестерина строением только боковой цепи. В дрожжевых клетках находится эргостерин, который отличается строением боковой цепи и тем, что содержит двойную связь между 7-м и 8-м атомами углерода в кольце. Клетки бактерий стеринов не содержат.

С тигмастерин

Ситостерин

Эргостерин

Восстановленное производное холестерина – копростерин, содержится

в составе фекалий человека и млекопитающих.

2.Переваривание липидов: биологический и химический смысл процесса, необходимые условия. Опишите схемы переваривания(гидролиза) фосфолипидов,триглицеридов, эфиров холестирина.Укажите продукты реакции и ферменты,отвественные за этот процесс.

Ответ- В расщеплении простых и сложных липидов принимают участие липолитические ферменты, относящиеся к классу гидролаз, а сам процесс расщепления липидов носит название липолиза. В организме животных до 90% липидов, поступающих с пищей, приходится на долю жиров. Переваривание жиров происходит в тонком кишечнике. Предварительно нерастворимые в воде жиры эмульгируются. Эмульгирование происходит под действием солей желчных кислот, которые попадают с желчью в просвет 12-перстной кишки. Желчные кислоты действуют как детергенты, располагаясь на поверхности капель жира и снижая поверхностное натяжение. В результате крупные капли жира распадаются на множество мелких, т.е. происходит эмульгирование. Из крупной капли жира образуется 1012 мелких капель. Гидролиз жиров осуществляется панкреатической липазой. Панкреатическая липаза выделяется в полость тонкой кишки из поджелудочной железы(ПЖЖ) в виде неактивной пролипазы. Превращение в активную липазу происходит при участии желчных кислот и еще одного белка панкреатического сока - колипазы. Этот фермент, также секретируемый в виде зимогена, активируется при гидролизе трипсином специфических пептидных связей. Активная колипаза образует с липазой комплекс в молярном отношении 1:1 за счет формирования двух ионных связей Lys-Glu и Asp-Arg. Колипаза своим гидрофобным доменом связывается с эмульгированным жиром. Другая часть молекулы колипазы способствует формированию такой конформации панкреатической липазы, при которой активный центр фермента максимально приближен к молекуле жира, поэтому скорость гидролиза жира резко возрастает (рис. 4.).

Рис.4.Взаимодействие неактивной панкреатической липазы,смешанной мицеллы и колипазы

П анкреатическая липаза гидролизует жиры преимущественно в 1 и 3 позициях (внешние сложноэфирные связи), поэтому основными продуктами гидролиза являются свободные ЖК и β-моноацилглицерол (2-моноацилглицерол, 2-МАГ). Молекулы 2-МАГ также обладают детергентными свойствами и способствуют эмульгированию жира.

β -Моноацилглицеролы всасываются стенкой кишечника и либо участвуют в ресинтезе триацилглицеролов уже в кишечной стенке, либо распадаются до глицерола и высшей жирной кислоты под действием неспецифических эстераз.

Н а скорость катализируемого липазой гидролиза триацилглицеролов не оказывает существенного влияния ни степень ненасыщенности жирной кислоты, ни длина ее цепи (от С12 до С18).У растений в семенах и вегетативных органах присутствуют липазы,специфичность которых не выявлена. В дрожжевых грибках найдена липаза, способная отщеплять жирную кислоту как из α-, так и β-позиции. Общепринято деление липаз на простые липазы, катализирующие гидролиз свободных триацилглицеролов, и липопротеинлипазы, гидролизирющие связанные с белками липиды. Глицерофосфолипиды расщепляются под действием фосфолипаз. Существует четыре типа этих ферментов: фосфолипаза А1, А2, С и D. Фосфолипаза А1 отщепляет остаток жирной кислоты у С1 атома. Фосфолипаза А2 расщепляет β-сложноэфирную связь, фосфолипаза С отщепляет полярную головку вместе с остатком фосфорной кислоты, при этом продуктами гидролиза являются 1,2-диацилглицерол и фосфохолин. Фосфолипаза D, встречающаяся главным образом у растений, катализирует отщепление от фосфолипида полярной группы (азотистого основания) с образованием в качестве продукта фосфатидной кислоты (рис. 4.1):

Рис.4.1. Расщепление сложноэфирных связей фосфолипазами

Фосфолипаза А2 (ФЛА2) гидролизует глицерофосфолипиды с образованием лизофосфолипидов. Лизофосфолипиды – эффективные эмульгаторы жира. Они, в свою очередь, под действием лизофосфолипазы, гидролизующей сложноэфирную связь у С1 атома, расщепляются на жирную кислоту и глицерофосфохолин, который хорошо растворяется в водной среде и всасывается из кишечника в кровь. Глицерофосфохолин также может расщепляться гидролазой до глицерол-3-фосфата и холина. ФЛА2 – неактивна, активируется путем частичного протеолиза, нуждается в Са2+.Холестерол в пищевых продуктах содержится частично в свободном(неэстерифицированном) виде, частично в виде эфиров с жирными кислотами. Эфиры холестерола гидролизуются под действием особого фермента холестеролэстеразы, который синтезируется в ПЖЖ и секретируется в кишечник. Продуктами гидролиза являются свободный холестерол (ХС) и ЖК. Активность фермента проявляется в присутствии желчных кислот

+ Н2О → СН3(СН2)14СООН +

холестерол Рис.4.2.Гидролиз пальмитохолестерида холестеролэстеразой

3.Что такое ресинтез липидов? Где и как он протекает(опишите реакции, ферменты, коферменты, ресинтеза триглицеридов).

Ответ-Ресинтез липидов – это синтез липидов в стенке кишечника из поступающих сюда экзогенных жиров.

Свободные жирные кислоты присутствуют в тканях и плазме крови в небольших количествах и в норме не накапливаются, т.к. используются для синтеза различных липидов и в первую очередь триацилглицеролов. Синтез триацилглицеролов происходит из глицерола и жирных кислот (преимущественно стеариновой, пальмитиновой и олеиновой).Основными предшественниками для синтеза триацилглицеролов служат активированные жирные кислоты и глицерол-3-фосфат. Глицерол-3-фосфат образуется либо при прямом фосфорилировании за счет АТР при участии глицеролкиназы, либо при восстановлении промежуточного продукта гликолиза ­ дигидроксиацетон-3-фосфата ферментом глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (рис.5).

Рис.5. Пути биосинтеза триацилглицеролов

В синтезе триацилглицеролов принимают участие ферменты ацилтрансферазами, которые присоединяют ацильные группы от активированных жирных кислот к моноацилглицеролу, либо диацилглицеролу. Установлено, что большинство ферментов, участвующих в биосинтезе триацилглицеролов, находятся в эндоплазматическом ретикулуме, и только некоторые, например глицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза, – в митохондриях.

4.Окисление глицерина: опишите реакции, подсчитайте баланс энергии окисления 1 молекулы глицерина в аэробных условиях.

Ответ-В результате гидролиза жира образуются общие метаболиты: глицерины и ВЖК, окисление которых сопровождается образованием конечных продуктов -воды и углекислого газа -и выделением энергии в форме АТФ. Окисление глицеринов в тканях тесно связано с ГЛИКОЛИЗОМ, в который вовлекаются метаболиты обмена глицерина по следующей схеме:

Т.о. при окислении глицерина образовались конечные продукты:

Н2О на этапе превращения:1 . альфа –ГЛИЦЕРОФОСФАТА;2. ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТА;3. 2-ФОСФОГЛИЦЕРИНОВОЙ К-ТЫ;4. ПВК;5. ИЗОЦИТРАТА;6. Альфа-КЕТОГЛУТАРАТА;7. СУКЦИНАТА;8. МАЛАТА

СО2 на этапе превращения:1. ПВК;2. ОКСАЛОСУКЦИНАТА;3. Альфа-КЕТОГЛУТАРАТА

АТФ на этапе превращения:1 . альфа –ГЛИЦЕРОФОСФАТА42. ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТА

3. 1,3-ДИФОСФОГЛИЦЕРИНОВОЙ К-ТЫ (СУБСТРАТНОЕФОСФОРИЛИРОВАНИЕ);4. 2-ФОСФОЕНОЛПИРУВАТА (СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ);6. ИЗОЦИТРАТА;7. Альфа-КЕТОГЛУТАРАТА;8. СУКЦИНИЛ-КОА (СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ)

9. СУКЦИНАТА;10. МАЛАТА

АТФ = (3+3+1 + 1+3+12) -1 =22 БАЛАНС

5.Определение содержания триглицеридов в сыворотке крови: принцип метода, диагностическое значение.

Ответ- Принцип метода-определения содержания ТГ основан на сопряженных ферментативных реакциях (1-4), в результате действия энзимов триглицериды гидролизуются (1) с образованием глицерина; глицерин фосфорилируется (2) и далее окисляется (3) с выделением перекиси водорода, которая в свою очередь окисляет неокрашенный субстрат (4) до соединения красного цвета. Окраска раствора прямо пропорциональна содержанию триглицеридов в сыворотке крови:

Триглицериды ↔ глицерин + жирные кислоты;

Глицерин + АТФ ↔ глицерол-3-Ф + АДФ

Глицерол-3-фосфат дигидроксиацетон-Ф+Н2О2

Неокрашенный субстрат(неокисленный) окрашенный субстрат+Н2О2

(окисленный)

Диагностическое значение: установлено, что в сыворотке практически здоровых людей содержание триглицеридов колеблется в пределах 0,55-1,65 ммоль/л(0,5-1,5 г/л). Верхняя граница нормальных величин зависит от возраста, принадлежности лица к определенному полу, региона проживания и других причин. Количество триглицеридов в сыворотке крови повышается при ожирении, ишемической болезни сердца, атеросклерозе, заболевании печени и др. органов.

6. Тесты NN: 191,200,209,218,227. Ситуационные задачи NN: 88,98,104