Перечислить задачи биохимии.

Перечислить задачи биохимии.

1) строение и функции молекул живого;

2) структуру и функции надмолекулярных образований;

3) механизмы поступления во внутреннюю среду пластических и биологичес­ки активных материалов;

4) механизмы высвобождения, накопления и использования энергии;

5) механизмы воспроизведения.

Сформулировать понятие Белковая молекула.

неразветвляющийся (линейный) полимер, минимальная структурная единица которого (мономер) представлена аминокислотой. Ами­нокислоты в молекуле белка соединены карбамидной (пептидной) связью.

Написать структурню форму Гл и Ал.

H₂N-CH-CO(Гл)-NH-CH-COOH(Ал)

СН₃

Классиф аминокислот.

Алифатические ам

Окксиаминокислоты

Декарбоновые ам

Двуосновные ам

Аромотические ам

Серусодержащие ам

Назвать Глюко- и Кетоплатические

Глюко- Гл, Ал,Сер, Треон, Вал, Арги, Гистид, Аспар и Глутам к-ты

Кето – Лей, Изолей. Тиро, Фенилал,

Замениые незаменимые

Незаменимые Гис, Лей, Изолей, Лез, Мети, Фенил, Трео, Трпт, Вал.

Определить понятие Денатурация

— следствие разрыва слабых связей, ведущего к разруше­нию вторичной и третичной структур. Денатурирующие агенты' высокие температуры, кислоты и основания, органические растворители мочевина и гуанидин (нарушение водородных связей).

Назвать пределы малекулярных массы

Однацепочные-от 10 до 100 кДа

Многоцепочные – от 50 до 1000 кДа

Назвать виды белков отличающие по трет.

Фибрилярные и глобулярные

Какие функциональные группы обуславливают Амфолитную природу.

Зависит от наличия кислых и основных групп в боковых цепях и от их распределения.

Чем обусловленны Элекролитические св-ва

В основной среде молекулы ведут себя как полианионы с отрицательным, а в кислой как полионы с положительным сумарным зарядом.На этом свойстве основан анализ их смеси – электрофарез.

Чем обусловлена растворимость.

Зависит от рН рас-ра, природы растворителя. Концентрации элекролита, и от структуры белка.

На чем основана принятая классификация белков.

По составу белки можно разделить на простые и сложные, первые содержат в молекуле только аминокислоты, вторые — еще и другие структуры.

На чем основанно разделение простых белков.

Глобулярные белки отличаются шарообразной формой молекулы (эллипсо­ид вращения), растворимы в воде и в разбавленных солевых растворах.

Фибриллярные белки характеризуются волокнистой структурой, практически не растворимы в воде и солевых растворах. Полипептидные цепи в молекулах расположены параллельно одна другой.

Назвать отличие альбуминов и тд.

Альбумины — растворимы в воде в широком интервале рН (от 4 до 8,5), осаждаются 70-100%-ным раствором сульфата аммония; глобулины с большей молекулярной массой, труд­нее растворимы в воде, растворимы в солевых растворах, часто содержат углеводную часть;

Гистоны — низкомолекулярные белки с высоким содержанием в молекуле остатков аргинина и лизина, что обусловливает их основные свойства; протамины отличаются еще более высоким содержанием аргинина (до 85%), как и гистоны, образуют устойчивые ассоциаты с нуклеиновыми кислотами, выступают как регуляторные и репрессорные белки — составная часть нуклеопротеинов;

На чем состоят особенности фибрил бел.

Фибриллярные белки характеризуются волокнистой структурой, практически не растворимы в воде и солевых растворах. Полипептидные цепи в молекулах расположены параллельно одна другой. Участвуют в образовании, структурных элементов соединительной ткани (коллагены, кератины, эластины).

Назвать азотистые основания

Четы­ре азотистых основания аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) или цитозин (Ц), остаток рибозы и фосфорной кислоты (Р)

Из каких элементов состоит мол гемоглабина.

Белковый компонент НЬ — глобин, небелковый — гем.

Назвать Основной вид гемоглобина

Оксигемоглобин. НьО₂

Перечислить функции белков.

Каталитическая или ферментативная. Механохимическая. Структурная. Гормональная Защитная. Энергетическая

Эффекторы.

- химические соединения, кот тормозят (ингибиторы) или ускоряют (активаторы) ферментативные реакции.

О белковой природе живого.

О белковой природе ферментов говорит факт инактивирования ферментов брожения при кипячении. При кипячении имеют место явления необратимой денатурации белка – фермента. Фермент при этом теряет присущие ему свойства катализировать химическую реакцию. Ферменты при гидролизе, как и белки, распадаются на аминокислоты.

Энзим, катализирующий ОВР.

Оксиредуктаза

Что называют макроэргом.

Макроэрг – соединения, содержащие макроэргическую связь.

Реакции цикла Кребса

Биологический смысл аэробного расщепления глюкозы. Трудно себе представить, чтобы рассмотренный нами сложный процесс имел единственное назначение — расщепить глюкозу до конечного продукта — углекислоты. Мы говорили, что превращения соединений в процессе обмена сопровождаются высвобождением энергии при реакциях дегидрирования и транспорта водоро­да по дыхательной цепи, а запасание энергии осуществляется в процессе окислительного фосфорилирования, сопряженном с дыханием, а также в процессе субстратного фосфорилирования.

Высвобождение и запасание энергии и составляет биологическую сущность аэробного окисления глюкозы.

Полная энергия распада глюкозы 2880 кДж/моль, на синтез АТФ из АДФ и фосфата расходуется 1900 кДж/моль (38х50), около 65% всей энергии распада. Анаэробный гликолиз — источник АТФ в интенсивно работающей мышеч­ной ткани, когда окислительное фосфорилирование не справляется с обеспе­чением клетки АТФ. В эритроцитах, вообще не имеющих митохондрий, а следовательно, и ферментов цикла Кребса, потребность в АТФ удовлетворя­ется только за счет анаэробного распада.

103.Источник углеводов в питании человека — преимущественно пища

расттельного происхождения. Мучные изделия, крупы и картофель постав­ляют крахмал, пищевой сахар и свекла — сахарозу, злаки, в частности ячмень,

— мальтозу, фрукты и мед - фруктозу и глюкозу. Из продуктов животного происхождения заметный источник углеводов (лактозы) — молоко. Лактоза содержится также и в кондитерских изделиях, в вареньях, куда ее добавляют к<1К средство, предупреждающее осахаривание. Суточная потребность орга­низма составляет 400-500 г.

Переваривание углеводов начинается в тонком кишечнике. Кратковремен­ное воздействие амилазы слюны на крахмал пищи существенной роли не играет, так как в просвете желудка кислая среда инактивирует этот фермент.

В тонком кишечнике крахмал под действием амилазы поджелудочной железы, выделяющейся в 12-перстную кишку с панкреатическим соком, расщепляется до мальтозы и изомальтозы. Эти дисахариды, а также сахароза

и лактоза расщепляются специфическими гликозидазами — мальтазой, изо-мальтазой, сахаразой и лактазой соответственно. Эти ферменты продуцируют­ся клетками кишечника, не выделяясь в просвет, а действуя на поверхности клеток (пристеночное пищеварение)

Расщепление дисахаридов приводит к высвобождению глюкозы, фруктозы и галактозы. Проникновение моносахаров через клеточные мембраны (всасы­вание) происходит путем облегченной диффузии при участии специальных транслоказ. Глюкоза и галактоза всасываются еще и путем активного тран­спорта за счет градиента концентрации ионов натрия, создаваемого Nа⁺-, 1^-АТФазой. Это обеспечивает их всасывание даже при низкой концентрации в кишечнике.

Основной моносахарид, поступающий в кровоток из кишечника, — глюкоза. С кровью воротной вены она доставляется в печень, частично задерживается клетками печени, частично поступает в общий кровоток и извлекается клетками других органов и тканей.

Повышение содержания глюкозы в крови на высоте пищеварения увеличи­вает секрецию инсулина. Он ускоряет ее транспорт в клетки, изменяя проницаемость клеточных мембран для нее, активируя транслоказы, ответ­ственные за прохождение глюкозы через клеточные мембраны. Скорость поступления глюкозы в клетки печени и мозга не зависит от инсулина, а лишь от ее концентрации в крови.

105.Гликогенолиз

Гликоген — депонированная форма глюкозы, высвобождает эту гекеозу при участии гликогенфосфорилазы. Фермент катализирует фосфоролиз (расщеп­ление с присоединением компонентов фосфорной кислоты) 1,4-гликозидной связи, с высвобождением остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата (Г-1-Ф), который под действием фосфоглюкомутазы превращается в Г-6-Ф. Его воз­можные пути превращения"

1) в мышцах, где нет глюкозо-6-фосфатазы, по основному пути (аэробному или анаэробному);

2) в жировой ткани и других, где идут интенсивные восстановительные синтезы, по пентозофосфатному пути (для накопления НАДФ • Нд);

3) в печени, где много глюкозо-6-фосфатазы, расщепляется на глюкозу и фосфат, глюкоза поступает в кровь.

Таким образом, гликоген выполняет функцию источника глюкозы крови или источника субстрата ПФП и аэробного превращения.

Синтезируется гликоген за счет глюкозо-1-фосфата, который, взаимодейст­вуя с УТФ, образует УДФ-глюкозу (см. стр.87).

УДФ-глюкоза выполняет роль донатора остатков глюкозы, акцептором которых являются олигосахариды"

УДФ-глюкоза + (Глюкоза)п ———^>> УДФ + (Глюкоза)п+1. Катализирует эту реакцию гликогенеинтетаза — фермент обеспечивает образование линейных участков гликогена. Образование ветвлений обеспечивает фермент — амило-1,4-1,6-гликозилтрансфераза

Метаболизм галактозы и фруктозы

Галактоза и фруктоза вступают на путь гликолиза, преобразуясь в метабо­литы этого процесса

Галактоза + АТФ ———'• Галактозо-1-фосфат + АДФ (катализатор — галактокиназа)

Затем следует обменная реакция, катализируемая галактозо-1-фосфат-уридилтрансфераэой'

Галактозо-1-фосфат + УДФ ———- УДФ-галактоза + фосфат

Далее галактоза в составе УДФ под действием эпимеразы (УДФ-галактозо-4-эпимераза) меняет конфигурацию ОН-группы при С-4, инвертируется в глюкозо-1-фосфат, освобождаясь одновременно от УДФ'

эпимераза Галактозо-1-УДФ ————————> Глюкозо-1 -фосфат + УДФ

Фруктоза в печени превращается по фруктозо-1-фосфатному пути:

(реакция двустадийная, катализирует ее фрукто-1-фосфатальдолаза и триозокиназа).

В жировой ткани фруктоза может метаболизировать непосредственно в фруктозо-6-фосфат — промежуточный продукт основного пути окисления глюкозы

106.Регуляция содержания глюкозы в крови

Глюкоза — основной углевод крови. Ее концентрация колеблется в течение суток в зависимости от частоты приема пищи, содержания углеводов в ней и интенсивности энерготрат от 3,3 до 5,5 ммоль/л — нормогликемия.

Гипер- и гипогликемия — состояния, при которых содержание глюкозы в крови оказывается выше или ниже этих величин.

Концентрация глюкозы в крови определяется соотношением между интен­сивностью поступления ее в кровоток и выхода из крови. Содержание глюкозы в крови регулируют многочисленные гормоны.

Инсулин обеспечивает поступление глюкозы в клетки, активируя транспорт через клеточную мембрану и ускоряя ее окислительный распад (активация фосфогексокиназы, ферментов цикла.трикарбоновых кислот). Кроме того, инсулин ускоряет гликогенообразование в печени и мышечной ткани, а также синтез липидов (липогенез) из продуктов распада Сахаров и синтез аминокис­лот (протеиногенез). Одновременно инсулин тормозит гликогенолиз, липолиз и глюконеогенез.

Схематически роль инсулина в регуляции содержания глюкозы в крови представлена в табл. 7.

Панкреатический глюкагон ускоряет гликогенолиз и глюконеогенез в пече­ни и ограничивает активацию гликогенсинтетапы инсулином, активирует процессы, ведущие к росту содержания глюкозы в крови.

Одновременно глюкагон тормозит синтез белка и ускоряет протеолиз,

Гипер- и гипогликемия — состояния, при которых содержание глюкозы в крови оказывается выше или ниже этих величин.

Концентрация глюкозы в крови определяется соотношением между интен­сивностью поступления ее в кровоток и выхода из крови. Содержание глюкозы в крови регулируют многочисленные гормоны.

Панкреатический глюкагон ускоряет гликогенолиз и глюконеогенез в пече­ни и ограничивает активацию гликогенсинтетазы инсулином, активирует процессы, ведущие к росту содержания глюкозы в крови.

Одновременно глюкагон тормозит синтез белка и ускоряет протеолиз, уменьшает использование глюкозы в процессах синтеза аминокислот. Это также способствует росту содержания глюкозы-в-крови.

Инсулин.

Инсулин –Глобулярный белок. Инсулин обеспечивает поступление глюкозы в клетки, активируя транспорт через клеточную мембрану и ускоряя ее окислительный распад (активация фосфогексокиназы, ферментов цикла.трикарбоновых кислот). Кроме того, инсулин ускоряет гликогенообразование в печени и мышечной ткани, а также синтез липидов (липогенез) из продуктов распада Сахаров и синтез аминокис­лот (протеиногенез). Одновременно инсулин тормозит гликогенолиз, липолиз и глюконеогенез. Инсулин активируетв тканях, транспорт в клетку глюкозы, аминокислот, К⁺ и тормозит глионеогенез, липолиз и синтез кетоновых тел и холетерола.

 

109.Врожденные нарушения обена моносахаридов. Галактоземия. Напомним, что распад галактозы, осуществляющийся глав­ным образом в печени, ткани мозга и клетках крови, протекает через такие этапы"

1. Галактоза —— Галактозо-1-фосфат.

2. Галактозо-1-фосфат + АТФ ———- УДФ-галактоза + АДФ.

3. УДФ-галактоза ———- УДФ-глюкоза.

Первую реакцию катализирует галактокиназа, вторую — галактозо-1-фосфатуридинтрансфераза, третью — галактозо-УДФ-эпимераза. У здоровых новорожденных активность этих ферментов высока, однако известны случаи их врожденного дефицита.

1. Дефицит галактокиназы проявляется ухудшением зрения, вызванным образованием катаракт (юношеская катаракта). В моче обнаруживаются галактоза и дульцит (так называемый сахарный спирт, в который превраща­ется галактоза). Снижена активность галактокиназы в эритроцитах.

2. Дефицит галактозо-1-фосфатуридинтрансферазы ведет к накоплению Г-1-Ф в клетках крови, печени, почках, мозге и хрусталике, к появлению в тканях дульцита. В хрусталике дульцит из-за высокой способности связывать воду приводит к разрыву анулярных волокон и образованию катаракт. При кормле­нии галактозосодержащей пищей у ребенка развиваются желтуха, диарея и гипотрофия. При исключении галактозы из питания эти признаки достаточно быстро исчезают.

Решающее значение для диагноза имеет установление низкой активности фермента в эритроцитах, галактозо-1'фосфатемия и галактозо-1-фосфату-рия.

Отметим, что избыток Г-1-Ф тормозит глюкозо-6-фосфатазу и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу. Это ведет к нарушению основного и пентозофосфатного путей превращения углеводов.

3. Дефицит галактозо-УДФ-эпимеразы описан в единичных случаях. Клини­ческие проявления отсутствуют. Имеются галактоземия и галактозурия.

Эссенциальная фруктозурия обусловлена недостаточностью фосфофрукто-киназы, которая катализирует превращение фруктозы в фруктозо-1-фосфат. Фруктоза накапливается в крови и выделяется с мочей. Клинические проявле­ния отсутствуют. Фруктозурию выявляют обычно при наличии гипергликемии и одновременном отсутствии в моче редуцирующих Сахаров. При отсутствии других признаков сахарного диабета прибегают к специфическим способам определения глюкозы (глюкозооксидазный метод) и не находят повышенного содержания глюкозы. В этом случае специальным приемом устанавливают фруктоземию и фруктозурию.

Наследственная непереносимость фруктозы проявляется вслед за введе­нием в рацион ребенка фруктов или соков, содержащих фруктозу или ее источник — сахарозу.

Заболевание связано с дефицитом фруктозо-1-фосфатальдолазы. Фермент катализирует расщепление фруктозо-1-фосфата до 3-ФГА, обеспечивая вклю­чение фруктозы в основной путь превращения глюкозы. В результате дефекта накапливается фруктозо-1-фосфат, развиваются гипофосфатемия из-за пре­вращения фосфата преимущественно в фруктозо-1-фосфат и гипогликемия в связи с нарушением гликогенолиза и глюконеогенеза, что также вызвано дефицитом свободного фосфата. Гипогликемия связана также и с торможением фосфорилазы «а» фруктозо-1-фосфатом.

Таким образом, важнейшие лабораторные признаки заболевания: фруктозе-мия, фруктозурия и фруктозо-1-фосфатурия, а также лактатемия, гиперури-кемия и гипогликемия после нагрузки фруктозой.

Недостаточность фруктозо-1,6-фосфатальдолазы — фермента, расщепля­ющего фруктозо-1,6-дифосфат, также ведет к накоплению фруктозы. Прояв­ления сходны с описанными выше, с той разницей, что не наблюдается выраженного поражения печени. Заболевание можно заподозрить, обнаружив гипогликемию и появление сахара в моче, усиливающиеся после приема пищи, содержащей фруктозу. Активность альдолазы в биоптатах печени значительно снижена.

110.Врожденная недостаточность лактазы. Лактоза (дисахарид) молока рас­щепляется кишечной лактазой, снижение активности которой у детей ведет к

непереносимости этого дисахарида. Непереносимость проявляется устойчивой диареей и гипотрофией. Нагрузка лактозой усиливает симптоматику и не вызывает подъема уровня сахара в крови. Кал кислый, содержит лактозу. Безлактозная диета устраняет диарею. Это отличает непереносимость лактозы от непереносимости глюкозы или галактозы.

Непереносимость лактозы может развиться у детей после некоторых забо­леваний кишечника (инфекционные энтериты, спру, колиты)» проявляясь также, как при врожденной недостаточности(см. ниже).

Недостаточность сахарозы-изомальтозы проявляется в старшем грудном возрасте и позже. Признаки: диарея, раздражительность, отставание в росте, возникающие после добавления в пищу сахарозы или крахмала.

Диагноз ставится на основании жалоб, отсутствия гипергликемии после нагрузки сахарозой, кислой реакции кала при отрицательной реакции на редуцирующие сахара (сахароза не обладает редуцирующими свойствами). Абсолютный признак — дефект сахаразы и изомальтазы в эпителии тонкого кишечника.

Непереносимость лактозы проявляется в первые дни жизни: диарея, рвота, ацидоз, лактозурия, аминоацидурия, протеинурия. Активность лактазы ки­шечника сохранена. Заболевание связано не с дефицитом фермента, а с токсичностью лактозы для организма больного (необъясненная токсичность). Исключение лактозы из питания тотчас снимает симптоматику, введение вызывает рецидив.

111.Гликогенозы — состояния, обусловленные энзимдефектом, который прояв­ляется необычной структурой гликогена или его избыточным накоплением.

Описано 6 типов гликогенозов, различающихся характером энзимдефекта.

Тип I (гликогеноз Гирке) — следствие дефицита гликозо-6-фосфатазы. Встречается наиболее часто, проявляется гипогликемией, накоплением глико­гена в печени и почках, ацидозом (за счет накопления лактата), гепатосплено-мегалией. Больные отличаются малым ростом.

Наиболее характерные биохимические сдвиги: снижено содержание глюко­зы в крови, не повышается ее содержание при введении активаторов фосфо­рилазы гликогена (адреналин, глюкагон), гиперурикемия, гиперлактатемия, гиперпируватемия и гиперлипемия.

Тип II (гликогеноз Помпе) обсуловлен дефектом кислой 0-1,4-глюкозидазы. Проявляется генерализованным накоплением гликогена, протекающим с пора­жением печени, почек и нервной системы, гипертрофией миокарда. Это наряду с воспалением легких ведет к смерти.

По данным лабораторных исследований, нормогликемия, нормальная реак­ция на адреналин, гомогенаты тканей не расщепляют гликогена и мальтозы при рН 4,0.

Тип III (лимитдекстриноз) вызывается дефицитом амило-1,6-глюкозидазы, проявляется накоплением короткоцепочных молекул гликогена в печени и мышцах. Течение относительно доброкачественное — гипогликемия, гепатоме-галия, задержка роста.

Наиболее характерные биохимические сдвиги: снижено содержание глюко­зы в крови, не повышается ее содержание при введении активаторов фосфо­рилазы гликогена (адреналин, глюкагон), гиперурикемия, гиперлактатемия, гиперпируватемия и гиперлипемия.

Лабораторно: гипогликемия, нормальная реакция на сахарную нагрузку, гипергликемия на введение адреналина не возникает, гипертриглицеридемия, гиперхолестеринемия, гиперурикемия. Изменена структура гликогена в раз­ных тканях, в том числе и в клетках крови, активность амило-1,6-глюкозидазы в лейкоцитах резко снижена.

Тип IV (болезнь Андерсена, амилопектиноз) сопровождает дефект амило-(1,4 ———•• 1,6)-трансглюкозидазы. В миокарде, клетках скелетной мускулатуры, РЭС и почек накапливается нерастворимый амилопектиноподобный гликоген. Цирроз печени с желтухой и печеночной недостаточностью.

Диагностика требует исключить другие формы гликогеноза и включает обнаружение в биоптатах печени полисахарида с относительно длинными наружными и внутренними цепями молекул, т.е. с меньшим против нормы количеством ответвлений.

Тип У (болезнь Мак-Ардля) вызвана дефицитом фосфорилазы, активирую­щей р-киназу в мышцах и печени. Печень не поражена, структура гликогена нормальна, смертельные исходы отсутствуют, так как у-амилаза совместно с амило-1,6-гликозидазой расщепляет гликоген до глюкозы.

Лабораторно'. нормогликемия, обычная реакция на сахарную нагрузку и на введение адреналина, в биоптатах печени повышено содержание гликогена нормальной структуры. На фоне миастении это позволяет поставить диагноз.

Тип VI (болезнь Херса) — следствие дефекта печеночной фосфорилазы, ведущего к избыточному накоплению нормального гликогена в печени. Гепатос-пленом ега лия.

Лабораторно'. выраженное снижение активности фосфорилазы печени и лейкоцитов при нормальной активности глюкозо-6-фосфатазы печени; гли-кемическая реакция на глюкагон ослаблена.Агликогеноз — наследственное заболевание, вызванное дефектом глико-генсинтетазы, ответственной за синтез гликогена. В печени почти или полностью отсутствует гликоген, выражена гипогликемия (до 0,39-0,67 ммоль/л). Характерный симптом — судороги, обычно по утрам. Их можно предупредить частым кормлением ночью-

Лабораторпо'. выраженная гипогликемия, отсутствие гликогена в пункта-тах печени, снижение активности гликогенсинтетазы.

Мукополисахаридозы — нарушения обмена гетерополисахаридов пред­ставлены двумя сходными вариантами.

1. Гаргоилизм (болезнь Пфаундлера-Гундлера): в печени, селезенке, соеди­нительной ткани, мозге и роговице накапливаются вещества, дающие харак­терное для мукополисахаридов окрашивание с толуидиновым синим. Химичес­кий состав мукополисахаридов отличается от нормального, с мочой выделяется большое количество хондроитинсульфата В и гепарансульфата. Диагноз осно­вывается на обнаружении большого количества кислых мукополисахаридов в лейкоцитах.

2. Болезнь Моркио-Ульриха отличается тем, что с мочой выделяется преимущественно кератансульфат.

112. Биохимические сдвиги сахарный диабет

В регуляции гликолиза и глюконеогенеза большую роль играет инсулин. При егонехватки возникает заболевание сахарный диабет. Поышатся уровень глюкозы в крови (гиперкликемия), появляется глюкоза в моче (глюкозонурия) и уменьшается уровень глюкозы в печени. Мышечная ткань не успевает утилизировать глюкозу крови.При введении инсулина больному происходит корекция метобалических сдвигов.

113. Кетоновые тела.

В крови в норме присутствуют в крайне низких концентрациях, образуется в результате спонтанного декарбоксилиравания ацетоуксусной к-ты. Образуются в печени, путем синтеза из ацетил КоА.При патологических состояниях (сахарный диабет) Концентрация кетоновых тел в крови увеличевается и может достигать 20 ммоль/л.

114.Глюконеогенез

Глюконеогенез — синтез глюкозы из неуглеводных предшественников. Основные из предшественников — пируват и лактат, промежуточные — метаболиты ЦТК, глюкогенные (глюкопластичные) аминокислоты и глицерин.

Узловая точка синтеза глюкозы — превращение пирувата в фосфоенолпи-руват (ФЕП).

Пируват карбоксилируется пируваткарбоксилазой за счет энергии АТФ, реакция осуществляется в митохондриях'

СН,-СО-СООН + СО, ——————————————» НООС-СН.-СО-СООН

Пируват АТФ АДФ + (Р) Оксалоацетат

Затем происходит фосфорилирующее декарбоксилирование, катализируе­мое фосфоенолпируваткарбоксикиназой:

НООС-СН-СО-СООН + ГТФ ——— НС=С-СООН + ГДФ + СОд Оксалоацетат

Дальнейший путь образования Г-6-Ф представляет собой обратный путь гликолиза, катализируемый теми же ферментами, но в обратном направлении. Исключение составляет только превращение фруктозо-1,6-дифосфата в фрук-тозо-6-фосфат, катализируемое фруктозодифосфатазой

Ряд аминокислот (аспарагин, аспарагиновая кислота, тирозин, фенилаланин, треонин, валин, метионин, изолейцин, глутамин, пролин, гистидин и аргинин) тем или иным путем превращаются в метаболит ЦТК - фумаровую кислоту, а последняя — в оксалоацетат. Другие (аланин, серии, цистин и глицин) — в пируват. Частично аспарагин и аспарагиновая кислота превращаются непос­редственно в оксалоацетат.

Глицерин вливается в процессы глюконеогенеза на стадии 3-ФГА, лактат окисляется в пируват. На рис. 57 представлена схема гликонеогенеза.

Глюкоза поступает из кишечника в клетки, где подверга­ется фосфорилированию с образованием Г-6-Ф. Он может превращаться по одному из четырех путей' в свободную глюкозу; в глюкозо-1 -фосфат, использующийся в синтезе гликогена; вовлекается в основной путь, где происходит ее распад до СО, с высвобождением энергии, запасаемой в форме АТФ, либо до лактата; вовлекаться в ПФП, где осуществляются синтез НАДФ • Нд, служащего источником водорода для восстановительных синтезов, и образование рибозо-5-фосфата, используемого в синтезе ДНК и РНК.

Запасается глюкоза в форме гликогена, откладывающего­ся в печени, мышцах, почках. При расходовании гликогена в связи с интенсивными энерготратами или отсутствием угле­водов в питании, содержание глюкозы и гликогена может пополняться за счет синтеза из неуглеводных компонентов метаболизма, т.е. путем глюконеогенеза.

115.Пентозофосфатный путь превращения глюкозы представлен двумя последовательными ветвями — окислительной и неокислительной. Биологический смысл ПФП определяется следующим:

1 В результате превращений в окислительной ветви образуется 2 молекулы НАДФ • Н^ В отличие от НАД • Н„ НАДФ • Н не окисляется дыхательной цепью, а служит источником водорода и электронов при синтезах, включающих реакции восстановления.

2 В результате превращений в неокислительной ветви генерируется рибозо-5-фосфат. Этот углевод и его производные используются для синтеза важных биологических молекул- РНК и ДНК, АТФ, КоА. НАД и ФАД

3. Как следует из реакций 3 и 4 (табл. 5), рибулезо-5-фосфат может использоваться как для образования 2-й молекулы НАДФ • Нд (реакция 3), так и для образования рибозо-5-фосфата (реакция 4). Если потребность в НАДФ • Нд для восстановительных синтезов выше, чем потребность в рибозо-5-фосфате для синтеза РНК и ДНК, то окислительная ветвь работает интенсивно (синтез НАДФ • Нд). а избыток образующегося рибозо-5-фосфата (реакция 4) расходу­ется на образование 3-ФГА (реакции б и 8). Эти три реакции катализируются транскетолазой и трансальдолазой, которые таким образом обеспечивают связь между ПФП и основным путем превращения углеводов, его промежуточный продукт — 3-ФГА.

Обращаем внимание на то, что кофактор транскетолазы — тиаминдифосфат (ТДФ) — коферментная форма витамина В^ (тиамина). При нарушении способности белковой части транскетолазы связывать ТДФ или при недостат­ке тиамина в рационе развивается тяжелое нервно-психическое расстройство — синдром Вернике-Корсакова.

Биологическая роль липидов.

Роль липидов в питании определяется прежде всего тем, что они являются энергетическим материалом, участвуют в образовании клеточных мембран. Существенно, что вместе с жирами в пищеварительный тракт поступают некоторые витамины (А, Е, Д и К), а также незаменимые жирные кислоты (высоконенасыщенные, объединенные названием витамин F). Производные жирных кислот — простагландины выполняют регуляторные функции. Кроме того липиды образуют энергетический резерв, создают защитные водоотталкивающие и термоизоляционные покровы у животных и растений, защищают органы и ткани от механических воздействий.

122. Механизмы эмульгирования липидов, значение процесса для их усвоения.

Переваривание липидов происходит в 12-перстной кишке, куда поступают липаза (с соком поджелудочной железы) и конъюгированные желчные кисло­ты (в составе желчи). С желчью же поступает и неидентифицированное вещество, активирующее и стабилизирующее липазу.

Желчные кислоты как амфифильные соединения ориентируются на грани­це раздела жир-вода, погружаясь гидрофобной частью молекулы в каплю жира, а гидрофильной оставаясь в водной среде. Это приводит к снижению поверхностного натяжения и к дроблению капель жира, в итоге к увеличению суммарной поверхности жировых капель. На поверхности мельчайших мицелл (диаметр 0.5 мк) сорбируется липаза, гидролизующая эфирные связи в молекуле липидов. В результате триацилглицерид теряет остатки жирных кислот (вначале в α-, а затем в β положении). Высвобождающиеся жирные кислоты усиливают эмульгирование липидов. Всасываться могут негидролизованные жиры, но особенно интенсивно продукты их гидролиза. Около 3/4 липидов всасывается в виде моноацилгли-церидов и в малых количествах нераспавшиеся жиры.

Желчные кислоты образуют мицеллы с жирными кислотами и моноацил-глицеридами, что позволяет им проникнуть в клетки слизистой. В толще слизистой желчные кислоты высвобождаются, поступают в портальный кро-воток, с током крови в печень и затем секретируются в желчные капилляры. Это позволяет использовать их повторно. За сутки около 0,3 г желчных кислот, не всасываясь, теряется с калом. Потери восполняются за счет синтеза в печени.

Нарушения желчеобразования или поступления желчи в кишечник приво­дят к тому, что жиры выделяются в непереваренном или в частично перева­ренном виде с калом — стеаторея.

В клетках кишечника продукты переваривания жиров вступают в процесс ресинтеза, образуя липиды, свойственные данному организму. Ресинтезиро-ванный жир и отчасти продукты переваривания жира поступают в лимфати­ческие капилляры и в небольшом количестве (до 15%) в капилляры портальной системы. Липиды нерастворимы в жидкостях организма, поэтому их транспорт кровью происходит только после включения в состав особых частиц — липопротеинов, где.роль солюбилизатора играют белки. Из четырех типов липопротеинов в кишечнике образуются два: хиломикроны и липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП). Эти образования называют транспортными формами липидов. Детальнее с ними познакомим вас позже. В составе транспортных форм липиды доставляются к органам и тканям.

Образование и транспорт триглицеридов в организме.

Синтез триглицеридов происходит из глицерина и жирных кислот (главным образом стеариновой, пальметиновой и олеиновой). Путь биосинтеза в тканях протекает через образование глицерол-3-фосфата как промежуточного соединения. В почках, а также втенках кишечника, где активность фермента глицеролкиназы высока, глицерин фосфорилируется АТФ с образованием глицерол-3-фосфата: глицерин+АТФ – L-глицерол-3-фосфат + АДФ. В жировой ткани и мышцах вследствие очень низкой активности глицеролкиназы образование г-3-ф в основном связано с гликолизом или гликогенолизом. В процессе гл. распада глюкозы образуется диоксиацетонфосфат, который в присутствии цитоплазматической НАД-зависимой глицеролфосфатдегидрогеназы способен превращаться в глицерол-3-фосфат. В печени же наблюдается оба пути образования г-3-фосфата. Образовавшийся тем или иным путём г-3-ф ацилируется двумя молекулами КоА-производного жирной кислоты. В результате образуется фосфатидная кислота: Г-3-ф + ацил-КоА – фосфатидная кислота. Если идёт синтез триглицеридов, то происходит дефосфорилирование фосфатидной кислоты с помощью специфической фосфатазы и образование 1,2-диглицерида. Завершается процесс биосинтеза триглицеридов этерификацией образовавшегося 1,2-диглицерида третьей молекулой ацил-КоА.

Регуляция обмена липидов.

При физиологических условиях депонирование липидов и их мобилизация, а следовательно, синтез и распад жирных кислот протекают с примерно одинаковыми скоростями, уравновешивая друг друга, что сопровождается периодическим преобладанием противоположно направленных процессов.

При ограниченном потреблении углеводов спищей или нарушении Их использования (дефицит инсулина) усиливаются мобилизация жирных кислот и их транспорт кровью в печень. В этом случае снижается скорость потребления ацетил-КоА по двум путям: вовлечение в ЦТК и для синтеза жирных кислот в печени.

В итоге больше ацетил-КоА направляется на синтез ацето-ацетил-КоА, который используется для образования кетоновых тел и синтеза холестерола.

Кетоновые тела — это ацетоуксусная, (β-оксимасляная кислоты и ацетон. Количество их в условиях нормы невелико. При углеводном голодании их содержание может существенно повышаться, вплоть до появления запаха ацетона в выдыхаемом воздухе. Это состояние носит название кетоз. Причины кетоза — любые состояния, затрудняющие использование углеводов: ограничение в питании, нарушения всасывания углеводов, сахарный диабет, интенсивная мышечная нагрузка

При достаточном поступлении углеводовс пищей и нормальном поступлении глюкозы в клетки, обеспечиваемом инсулином, увеличивается содержание метаболитов ЦТК. Два из них (цитрат и изоцитрат) стимулируют ацетил-КоА-карбоксилазу, которая катализирует образование малонил-КоА — первого продукта на пути синтеза жирных кислот. Следовательно, ускорится и синтез последних. Накопление ацетил-КоА тормозит декарбоксилирование пирувата. В связи с этим повышается использование глюкозо-6-фосфата по пентозофосфатному пути, а это ведет к накоплению НАДФН₂ необходимого для синтеза липидов.

В норме пополнение и расходование липидов изменяются таким образом, что периодически один из процессов преобладает над другим и это обеспечивает гомеостаз липидов.

В итоге можно сделать вывод о том, что избыточное поступление углеводов с пищей, не компенсируемое энерготратами, может сопровождаться чрезмерным накоплением липидов. Недостаточное поступление углеводов с пищей или не компенсируемые углеводами энерготраты, а также нарушения потребления глюкозы клетками (диабет сахарный) сопровождаются мобилизцией липидов и появлением кетоза.

132. Механизм влияния инсулина на содержание липидов.

Накопление липидов в депо — стимулирует инсулин: этот гормон активирует липогенез, обеспечивая транспорт глюкозы в клетку и ее окисление по основному пути. Это сопровождается накоплением ацетил-КоА и т. д, а также тормозит липолиз. Инсулин стимулирует фосфодиэстеразную активность в жировой ткани. Так как фосфодиэстераза играет важную роль в поддержании стационарного уровня цАМФ в тканях, увеличение содержания инсулина должно вызывать повышение активности фосфодиэстеразы, что в свою очередь приводит к уменьшению концентрации цАМФ в клетке, а следовательно, и образованию активной формы липазы. Таким образом действие инсулина сводится к следующему: торможение освобождения жирных кислот в результате активности гликолиза в жировой ткани; активация фос