Оксигеназное и свободнорадикальное окисление

Перенос протонов и электронов по митохондриальной дыхательной цепи на кислород, сопряженный с фосфорилированием, приводящий к образованию АТФ, который катализируется оксидазами (дегидрогеназами), не исчерпывает все реакции биологического окисления. Наряду с оксидазами в тканях содер-жатся также ферменты, катализирующие окислительные реакции, в которых атомы кислорода включаются непосредственно в молекулу субстрата.

Следует иметь в виду, что наряду с антиоксидантными ферментами в организме функционирует система антиоксидантов (глутатион, аскорбат, токоферол, полифе-нолы), также ограничивающие пероксидное окисление липидов,выступая в качестве «ловушек» свободных радикалов. При срыве системы антиоксидант-ной защиты (например, при низком поступлении с пищей антиоксидантов, по-вреждении антиоксидантных ферментов при облучении и др.) свободноради-кальное окисление в тканях развивается лавинообразно. Развивается синдром пероксидации, заключающийся в повреждении клеточных мембран, ингибиро-вании многих ферментов, нарушении клеточного деления, накоплении инерт-ных (балластных) продуктов перекисной денатурации липидов и белков.В этой связи ряд антиоксидантов, таких как аскорбиновая кислота, токоферол, рутин, синтетический препарат ионол(дибунол) и др. используются как ле-чебные препараты при целом ряде патологических состояний,сопровождае-мых усилением перекисного окисления.

35) Всосавшиеся в кишечнике моносахариды (главным образом глюкоза) че-рез капилляры кишечных ворсинок попадают в кровеносную систему и с то-ком крови через воротную вену доставляются прежде всего в печень.

В период всасывания концентрация глюкозы в крови брыжеечных и -во ротной вен резко возрастает, в то время как ее содержание в крови общего круга кровообращения существенно не изменяется.Это происходит потому, что печень «захватывает» почти всю глюкозу и большую часть других моно-сахаридов, всосавшихся из кишечника. Глюкоза, поступившая в клетки пече-ни, быстро подвергается реакции фосфорилирования;фосфорилированное производное глюкозы, в зависимости от существующих условий, может быть использовано для синтеза гликогена или для дальнейшего расщепления тем или иным путем. Синтезированный гликоген откладывается в печеночных клетках. Часть глюкозы, прошедшая в неизмененном виде через печень, а так-же глюкоза, образуемая в печени при расщеплении гликогена в процессе фос-форолиза, поступает в большой круг кровообращения и разносится с током крови по всему телу. Из крови все ткани черпают глюкозу, покрывая за счет ее окисления свои энергетические потребности. Небольшая часть глюкозы может откладываться в виде гликогена в мышцах.

43Липо́лиз — процесс расщепления жиров на составляющие их жирные кислоты под действием липазы.

Липолиз протекает в митохондриях, куда жирные кислоты доставляются с помощью переносчика — карнитина.В процессе липолиза происходят циклические превращения молекул жирных кислот с отщеплением от них двухуглеродных производных KoA (CH₃—CO—SKoA) (β-окисление жирных кислот) или одноуглеродных производных KoA (α-окисление жирных кислот); протекание одного цикла окисления жирной кислоты, сопровождается синтезом по одной молекуле ФАДН и НАДН.

Фермент триглицеридлипаза расщепляет триглицериды на диглицериды и жирные кислоты, на следующей стадии активны диглицеридлипаза и моноглицеридлипаза. В результате работы этих ферментов образуются конечные продукты липолиза — глицерин и жирные кислоты.

Липолиз является важнейшим энергетическим процессом в клетке, который обеспечивает синтез самого большого количества АТФ. Например, при окислении одной молекулы пальмитата (CH₃(CH₂)₁₄COOH), образуется 131 молекула АТФ, две из которых используются для активации пальмитата.

 

Высшие жирные кислоты окисляются преимущественно путем β-окисления. т.е. путем повторяющегося дегидрирования в β-положении

с образованием β-кетокислоты. В этом случае окисление предельных высших жирных кислот осуществляется ступенчато путем отщепления от их молекул

двухуглеродных фрагментов. Конечным продуктом распада жирных кислот с четным числом углеродных атомов является уксусная кислота.

 

44 Липо́лиз — процесс расщепления жиров на составляющие их жирные кислоты под действием липазы.

Липолиз протекает в митохондриях, куда жирные кислоты доставляются с помощью переносчика — карнитина. В процессе липолиза происходят циклические превращения молекул жирных кислот с отщеплением от них двухуглеродных производных KoA (CH₃—CO—SKoA) (β-окисление жирных кислот) или одноуглеродных производных KoA (α-окисление жирных кислот); протекание одного цикла окисления жирной кислоты, сопровождается синтезом по одной молекуле ФАДН и НАДН.

Фермент триглицеридлипаза расщепляет триглицериды на диглицериды и жирные кислоты, на следующей стадии активны диглицеридлипаза и моноглицеридлипаза. В результате работы этих ферментов образуются конечные продукты липолиза — глицерин и жирные кислоты.

Липолиз является важнейшим энергетическим процессом в клетке, который обеспечивает синтез самого большого количества АТФ. Например, при окислении одной молекулы пальмитата (CH₃(CH₂)₁₄COOH), образуется 131 молекула АТФ, две из которых используются для активации пальмитата.

Высшие жирные кислоты окисляются преимущественно путем β-окисления. т.е. путем повторяющегося дегидрирования в β-положении

с образованием β-кетокислоты. В этом случае окисление предельных высших жирных кислот осуществляется ступенчато путем отщепления от их молекул

двухуглеродных фрагментов. Конечным продуктом распада жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов является пропионовая кислота.

Окисление идет по пути β-окисления до тех пор, пока не останется трехуглеродный фрагмент – пропионил-КоА; затем идет преобразование его по метилмалониловому пути в сукцинил-КоА, который поступает в лимоннокислый цикл.

 

Цитидиндифосфат-диацилглицерин

 

 

45 Первой реакцией биосинтеза жирных кислот является карбоксилирование ацетил-КоА, для чего требуются бикарбонат, АТФ, ионы марганца. Катализирует эту реакцию фермент ацетил-КоА-кар-боксилаза. Фермент содержит в качестве простетической группы биотин. Реакция протекает в два этапа: I – карбоксилирование биотина с участием АТФ и II – перенос карбоксильной группы на ацетил-КоА, в результате чего образуется малонил-КоА. Малонил-КоА представляет собой первый специфический продукт биосинтеза жирных кислот. В присутствии соответствующей ферментной системы малонил-КоА быстро превращается в жирные кислоты. Последовательность реакций, происходящих при синтезе жирных кислот

Далее цикл реакций повторяется. По сравнению с β-окислением биосинтез жирных кислот имеет ряд характерных особенностей: синтез жирных кислот в основном осуществляется в цитозоле клетки, а окисление – в митохондриях; участие в процессе биосинтеза жирных кислот малонил-КоА, который образуется путем связывания СО2 (в присутствии биотин-фермента и АТФ) с ацетил-КоА; на всех этапах синтеза жирных кислот принимает участие ацилпереносящий белок (HS-АПБ); необходимость для синтеза жирных кислот кофермента НАДФН.

46.

печени и жировой ткани и в ряде др. тканей (почки, мышцы), а также в тканях высших растений происходит активный биосинтез липидов(триацилг-лицеринов, фосфолипидов и др.). Триацилглицерины, играющие роль запас-ных липидов, синтезируются в почках и печени: после фосфорилирования за счет АТФ глицерина в α-фосфоглицерин две молекулы ацил-КоА реагируют с -по следним, образуя фосфатидную кислоту, которая далее дефосфорилируется, а затем ацилируется за счет третьей молекула ацил-КоА, что приводит к образо-ванию триацилглицерина. В жировой (α-фосфоглицерин) образуется из ме-таболита гликолиза ткани, мышцах, где активность глицеро-киназы очень низкая, α-глицерофосфат фосфодиоксиацетона путем восстановления НАД-зависи-мой глицерофосфат-дегидрогеназой. Этот путь имеет место и в печени, наряду

 

с вышеуказанным.

Наряду с синтезом триацилглицеринов в тканях происходит синтез фос-фолипидов, при этом их начальные пути совпадают.В зависимости от того, способен ли организм синтезировать холин или нет,непосредственным пред-шественником фосфолипидов может быть фосфатидная кислотаили диацилг-лицерин. Фосфатидная кислота служит главным предшественником фосфоли-пидов в организмах, способных синтезировать холин. Она реагирует с цити-динтрифосфатом (ЦТФ) с образованием цитидиндифосфатдиацилглицерина.

Цитидиндифосфофатдиацилглицерин служит общим предшественником всех глицерофосфолипидов (фосфоглицеридов). Цитидиндифосфатдиацилгли-церин далее может взаимодействовать с серином,инозитом или глицерофос-фатом, образуя соответственно серинфосфатид(фосфатидилсерин), инозит-фосфолипид (фосфатидилинозит) и З-фосфатидилглицерол-1-фосфат. Серин-фосфатид декарбоксилируется в коламинфосфолипид(фосфатидилэтанола-мин), из которого в результате метилирования при участииS-аденозилметио-нина образуется холинфосфатид (фосфатидилхолин).

 

Формулы стр 225-227

 

 

47 В число стеринов входит холестерол. Стериды, вступая на путь распада, гидролизуются на жирную кислоту и стерол. Эта реакция катализируется холестеролэстеразой,действующей на сложные эфиры многих стеролов (а не только холестерола).

 

Формула стр.227

 

Основные звенья механизма биосинтеза стеролов в настоящее время выяснены благодаря применению метода меченых атомов. Рассмотрим основные этапы этого синтеза на примере биосинтеза хо-лестерола (холестерина), многие стадии синтеза которого стали известны бла-годаря исследованиям Блох, Линена, Поляка, Конфорта, А.Н. Климова и др.

 

Ферментативный синтез холестерина насчитывает более35 реакций. В синтезе холестерина можно выделить3 основные стадии: 1) образование из ацетата мевалоновой кислоты; 2) образование сквалена из мевалоновой кисло-ты и 3) циклизация сквалена в холестерин.

 

48. Синтез холестерина осуществляется из ацетил-КоА в качестве исходного вещества, главным образом, в печени с участием ферментов эндоплазматиче-ского ретикулума и гиалоплазмы. Две молекулы ацетата в форме ацетил-КоА конденсируются с образованием ацетоацетил-КоА.

 

 

 

Затем при последующей конденсации ацетоацетил-КоА с 3-й молекулой ацетил-КоА при участии гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-КоА-синтаза) образуется β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА:

 

 

Далее β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА под действием регуляторного фермента НАДФ-зависимой гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ГМГ-КоА-редуктаза) в результате восстановления одной из карбоксильных групп и отщепления HS-KoA превращается в мевалоновую кислоту:

 

Далее мевалоновая кислота превращается в сквален,потом вхолестерол и наконец вхолестерид.

 

Формулы стр 229

 

 

49.Нарушение обмена липидов

 

Патология липидного обмена может происходить на различных уровнях и наиболее часто выражается в нарушении всасывания жиров, перехода жира из крови в ткани, нарушении внутриклеточного обмена липидов. Это приводит к развитию гиперлипемии, кетозу, тканевым липидозам (атеросклерозу, желчно-каменной болезни и т.д.). Нарушение внутриклеточного обмена жиров чаще всего бывает в виде накопления в организме так называемых ацетоновых или кетоновых тел (кетоза): ацетоуксусной кислоты, β-гидроксимасляной кислоты и ацетона. Кетоновые тела образуются в печени в митохондриях гепатоцитов. Прежние представления о том, что кетоновые тела являются промежуточными продуктами β-окисления жирных кислот, оказались ошибочными.Кетоновые тела синтезируются из ацетил-КоА и начальные этапы этого синтеза сходны с биосинтезом холестерина.

 

Формулы стр 232-233

 

Возможный второй путь синтеза кетоновых тел, связанный с образовани-ем ацетоуксусной кислоты в результате отщепления Ко-А от ацетоацетил-КоА

в реакции, катализируемой ацетоацетил-КоА-гидролазой (деацилазой), не имеет существенного значения, так как активность деацилазы низкая. Ацетон образуется, как полагают, путем спонтанного декарбоксилирования ацетоук-сусной кислоты и, по-видимому, не имеет определенного физиологического значения. Ацетоуксусной и β-гидроксимасляной кислотам в последнее время придается большое значение как энергетических источников для мышц, мозга, почек, предотвращающих чрезмерную мобилизацию жирных кислот из жиро-вых депо.

 

В крови здоровых людей содержание ацетоновых тел обычно не превы-шает 1 мг%. С мочой ацетоновых тел в норме выводится за сутки около 40 мг. Однако при голодании, как полном, так и при исключении из пищи только уг-леводов, и, особенно, при таком эндокринном заболевании как диабет, связан-ном с поражением β-клеток поджелудочной железы,вырабатывающих инсу-лин, развивается кетонемия и кетонурия, т.е. повышенное содержание кетоно вых тел в крови до 400 мг% (или до 10-20 ммоль/л) и в моче до 10-50-100 г за сутки.