Шпаргалка по "Биохимии"

Таким образом, ЛП крови образуются и секретируются 2-мя видами клеток – энтероцитами и гепатоцитами. При электрофорезе белков сыворотки крови ЛП движутся в зоне - и -глобулинов, поэтому их по элекрофоретической подвижности могут обозначить как:

ЛПОНП – пре--ЛП

ЛПНП – -ЛП

ЛПВП – -ЛП

ХМ – как самые большие по размеру частиц и самые тяжёлые при электрофорезе не движутся и остаются на старте.

Принято считать, что ХМ отсутствуют в крови натощак, а синтезируются они в стенке тонкого кишечника особенно активно после приема жирной пищи. Они транспортируют в основном ТГ от клеток кишечника и жировых депо к клеткам органов и тканей. Имеют большие размеры мицелл и поэтому не проникают в стенки сосудов. Завершается распад ХМ через 10-12 часов после приема пищи под влиянием липопротеидлипазы печени, жировой ткани, эндотелия капилляров. Продукты гидролиза вовлекаются в клеточный метаболизм.

ЛПОНП и ЛПНП транспортируют преимущественно холестерин. Эти фракции приносят его в клетки органов и тканей, которые используют ХС для построения биомембран, для образования стероидных гормонов и витаминов группы D. Их ещё называют атерогенными фракциями (пре- и ).

ЛПВП – осуществляют транспорт холестерина из клеток и тканей в печень, где он окисляется, превращаясь в желчные кислоты. Это антиатерогенная фракция.

ЛПОНП, ЛПНП и ЛПВП путём эндоцитоза поглощаются клетками печени, кишечника, почек, надпочечников, жировой ткани и разрушаются в лизосомах или микросомах.

Ресинтезированный жир в стенке кишечника соединяется с небольшим  количеством белка и образует стабильные комплексные частицы, которые называются ХМ. Поскольку размеры частиц большие, то они не могут проникать из эндотелия клеток кишечника в кровяные капилляры. Они диффундируют в лимфотическую систему кишечника, а из неё в грудной проток и в кровеносное русло. Уже после приёма пищи через 1,5-2 часа начинают расти концевые ХМ, которые достигают максимума к 4-6 часу после приёма жирной пищи.

Активное поступление ХМ в печень, жировую ткань, где под влиянием ферментов липопртеидлипаз (регулируются гепарином) они распадаются с образованием глицерина и ВЖК. Часть ВЖК используется клетками, а часть с помощью транспортных белков крови. Завершается распад ХМ через 10-12 часов после приёма пищи.

Индекс атерогенности – соотношение ХС в ЛПОНП, ЛПНП и ЛПВП.

Катер = ( ХСлпнп + ХСлпонп ) / ХСлпвп. В норме индекс атерогенности 2-3, если же он выше 4, то очень велика вероятность развития атеросклероза.

Превращение липидов в тканях

В тканях постоянно идут процессы распада и синтеза липидов. Основную массу липидов организма человека составляют ТГ, которые в клетке имеются в виде включений. Период обновления ТГ в разных тканях составляет в среднем от 2 до 18 суток. Распад липидов происходит в лизосомах, в меньшей степени в микросомах и цитоплазме клеток при участии тканевых липаз. В результате тканевого липолиза образуются общие метаболиты: глицерин и ВЖК, окисление которых до конечных продуктов (воды и углекислого газа) сопровождается выделением большого количества энергии в виде АТФ.

Окисление глицерина в тканях тесно связано с гликолизом и гексодифосфатным путём путем превращения глюкозы, в который вовлекаются метаболиты глицерина по следующей схеме:

киназа  ↓  АТФ  АДФ

дегидрогеназа   ↓    НАД  НАДН2, Н2О, 3АТФ

дегидрогеназа, +Н3РО4    ↓     НАД  НАДН2

дифосфоглицераткиназа     ↓        АДФАТФ

фосфоглицеромутаза    ↓

          енолаза             ↓

фосфоенолпируваткиназа  ↓     АДФАТФ

+ HS-KoA, -СО2,               |

ТПФ, липоевая кислота ↓ НАДНАДН2

[каждая молекула НАД·Н2 идет в митохондрии, где дает 3 молекулы АТФ]

Энергетический эффект окисления глицерина: АТФ=(3+3+1+1+3+12)-1=22

Таким образом, энергетический эффект окисления 1 молекулы глицерина в кислородных условиях составляет 22 молекулы АТФ.

Окисление ВЖК в тканях изучал Кнопп (1904г), который показал, что процесс окисления ВЖК до конечных продуктов циклический. Он назвал окисление ВЖК -окислением.

Все ВЖК, имеющие чётное количество углеродных звеньев в цепи, обязательно окисляясь, укорачиваются в результате 1 бета цикла на 2 углеродных звена и проходят последнюю стадию превращения масляной кислоты, которая имеет свои особенности.

Ленинджером в 1949 году было установлено, что окисление ВЖК идет в митохондриях. Линнен в 1954 году установил, что -окисление в тканях сопровождается укорочением ВЖК на 2 углеродных звена. В дальнейшем Ац-КоА окисляется до конечных продуктов в ЦТК. Линнен описал все стадии окисления ВЖК. В наше время -окисление ВЖК в тканях называется циклом Кноппа-Линнена.

Установлено, что процесс -окисления начинается в цитоплазме клеток с активации ВЖК. Биомембраны митохондрий для ВЖК не проницаемы и их транспорт внутрь митохондрий возможен только при участии азотистого основания – карнитина. Ацил-КоА в цитоплазме соединяется с карнитином при участии трансферазы. Образовавшийся комплекс ацил-карнитин легко проникает в митохондрии. В межмембранном пространстве уже при участии митохондриальных трансфераз этот комплекс распадается. Карнитин возвращается в цитозоль, а ВЖК подвергается окислению в матрице. Т.о. карнитин выполняет роль челнока для ВЖК между цитоплазмой и митохондриями.

[рис. R-CH2-CH2-COOH (это ВЖК) (Ацил-КоА-синтетаза, АТФАДФ+Фн, +HS-KoA) R-CH2-CH2-COSKoA (это ацил-КоА)(дегидрогеназа, ФАДФАДН2, Н2О, 2АТФ) R-CH=CH-COSKoA (это еноилацил-КоА)(еноилацилКоА-гидратаза, +Н2О)       R-CH(ОН)-CH2-COSKoA (это -гидроксиацил-КоА) (дегидрогеназа, НАДНАДН2, Н2О, 3АТФ) R-C(O)-CH2-COSKoA (это -кетоацил-КоА)  (тиолаза, +HS-KoA) R-COSKoA (это ацил-КоА) + CH3-COSKoA (это ацетил-КоА, идет в ЦТК где выделяется 12 АТФ)]

Так идет окисление всех ВЖК. В результате одного -цикла выделяется 5 молекул АТФ, АцКоА включается в ЦТК и дает еще 12 молекул АТФ. Т.о. в результате окисления 2-х углеродных атомов цепи ВЖК выделяется 17 молекул АТФ.

Окисление масляной кислоты.

Масляная кислота бутирил-КоА кротонил-КоА -гидроксибутирил-КоА ацетоацетил-КоА. Особенность последней стадии окисления ВЖК в том, что в тиолазной реакции образуется 2 молекулы Ац-КоА, одна из которых не проходила начальный этап -окисления с выделением 5 молекул АТФ.

АТФ(ВЖК)=n/2*17-6, где:

n – количество углеродных звеньев ВЖК;

17 - количество молекул АТФ, выделяющееся в результате 1 бета цикла окисления (12 – ЦТК, 5 – само -окисление);

6 (1+5): 1 - та молекула АТФ, которая поглощается при активировании ВЖК;

5 – количество АТФ, которые не выделяются на последней стадиях окисления при превращении масляной кислоты.

Окисление ВЖК, имеющих нечётное количество углеродных звеньев.

Такие ВЖК поступают в организм человека с пищей морских организмов, растений, мяса жвачных животных и растений. Окисление происходит также, как и ВЖК, имеющих чётное число углеродных звеньев, но только до последней стадии, когда образуется пропионил-КоА.

CH3-CH2-COSKoA (это пропионил-КоА) (карбоксилаза, биотин), +СО2, +Н2О, АТФАДФ+Фн) СООН-СН(СН3)-СOSKoA (это метитмалонил-КоА) (мутаза) СООН-СН2-СН2-СOSKoA (это сукцинил-КоА)

Образующийся сукцинил-КоА является одним из метаболитов ЦТК, куда он вовлекается для своего дальнейшего окисления.

ВЖК, окисляясь в клетке, дают большое количество энергии в виде макроэргических связей в молекулах АТФ, которая (энергия) используется мышцами (сердечной, скелетными), нервной тканью, при длительных физических нагрузках, в стрессовых ситуациях.

Биосинтез глицерина и ВЖК в тканях

Биосинтез глицерина в тканях тесно связан с метаболизмом глюкозы, которая в результате катаболизма проходит стадии образования триоз. Глицеральдегид–3–фосфат в цитоплазме под влиянием глицерол–дегидрогеназы (НАДН2) превращается в глицерол–3–фосфат, занимающий центральное место в биосинтезе простых и сложных жиров. Глицерол–3–фосфат, ацилируясь, превращается в фосфатидную кислоту, из которой  образуются нейтральные и сложные жиры (ФЛ).

Биосинтез ВЖК в тканях происходит в эндоплазматической сети. Исходным материалом синтеза ВЖК в тканях является ацетил-КоА, который в цитозоль поступает из митохондрий, где образуется при окислении метаболитов белков, углеводного и липидного обменов. Также может образовываться  из цитрата, который в силу ряда причин (при гиподинамии, избыточном питании), когда значительно снижается интенсивность окислительных процессов в ЦТК (в митохондриях) выходит в цитозоль, тем самым стимулируя синтез ВЖК. Цитрат в цитозоле под влиянием лиазы  распадается на АцКоА и ЩУК. АцКоА участвует в биосинтезе ВЖК, а ЩУК при участии малатдегидрогеназы (НАДН2) восстанавливается до малата, который возвращается в митохондрии, где вновь окисляется до ЩУК. Тем самым завершается внутренний челночный цикл.

Условием для биосинтеза ВЖК в тканях:

- наличие ацетил-КоА;

- наличие НАДФН2, поступающего для реакции синтеза из пентозного цикла;

- наличие специальных белков-переносчиков (НS–АПБ-ацил переносящие белки);

- наличие энергии в форме АТФ; СО2; Н2О;

- наличие ферментов синтеза ВЖК.

Процесс биосинтеза ВЖК циклический. Каждый цикл включает 6 этапов. Ацетил-КоА используется только на 1 этапе, как “затравка синтеза” с образованием 3-х углеродного соединения малонил-КоА.

1 этап – образование малонил-КоА:

СН3-СОSKoA (это ацетил-КоА) (АцКоА-карбоксилаза (биотин), +СО2, +Н2О, АТФАДФ+Фн) СOOН-СН2-СОSKoA (это малонил-КоА).

2 этап – перенос ацетила и малонила на специальные белки под действием соответствующих трансфераз:

СOOН-СН2-СОSKoA (это малонил-КоА)  (малонилтрансфераза, +HS-АПБ, -HS-KoA) СOOН-СН2-СОSАПБ (это малонил-АПБ);

СН3-СОSKoA (это Ац-КоА)(ацилтрансфераза, +HS-АПБ, -HS-KoA) СН3-СОSАПБ (это ацетил-АПБ).

3 этап – конденсация малонила и ацетила под влиянием синтетазы (конденсирующий фермент):

СOOН-СН2-СОSАПБ (это малонил-АПБ) + СН3-СОSАПБ (это ацетил-АПБ)(конденсирующий фермент, -СО2, -HS-АПБ) СН3-С(О)-СН2-СОSАПБ (это ацетоацетил-АПБ).

4 этап – восстановление -кетоацетила-АПБ при участии редуктазы (НАДФН2):

СН3-С(О)-СН2-СОSАПБ (это ацетоацетил-АПБ) (редуктаза, НАДФН2НАДФ) СН3-СН(ОН)-СН2-СОSАПБ (это -гидроксибутирил-АПБ).

5 этап – дегидратация -гидроксибутирила-АПБ:

СН3-СН(ОН)-СН2-СОSАПБ (это -гидроксибутирил-АПБ)(дегидратаза, -Н2О) СН3-СН=СН-СОSАПБ (это кротонил-АПБ или еноилацетил-АПБ).

6 этап – восстановление еноилацетила-АПБ при участии редуктазы (НАДФН2):

СН3-СН=СН-СОSАПБ (это кротонил-АПБ)(редуктаза, НАДФН2НАДФ) СН3-СН2-СН2-СОSАПБ (это бутирил-АПБ).

Т.о., в результате первого  цикла синтеза ВЖК образуется 4-х углеродный фрагмент. Далее, в зависимости от того какую ВЖК в клетке нужно синтезировать, будут последовательно и циклично присоединяться молекулы малонил-КоА. Завершается синтез любой ВЖК реакцией гидролиза с участием фермента деацилазы: R-СН2-СН2-COSАПБ (деацилаза, +Н2О, -HS-АПБ) R-СН2-СН2-COОН (это ВЖК).

Для расчета количества молекул АТФ, необходимых для синтеза ВЖК, а также количества синтеза и количества молекул малонил-КоА можно воспользоваться формулой: n/2-1, где n – количество углеродных атомов ВЖК.

Таким образом, в организме можно синтезировать все предельные ВЖК и непредельные ВЖК, имеющие 1 двойную связь.

Биосинтез холестерина (ХС)

Основа - циклопентанпергидрофенантрен

Биосинтез ХС в клетках печени, тонкого кишечника и кожи осуществляется из АцКоА, который освобождается в результате распада белков, липидов и углеводов. Эндогенный ХС синтезируется преимущественно в печени (85%), в небольшой степени в тонком кишечнике (10%) и коже (5%).

Всего в организме взрослого здорового человека массой 70 кг за сутки образуется 2,8-3,5 г ХС. С пищей за сутки в организм поступает около 0,3 г ХС. Источником ХС для организма человека являются липиды пищи и эндогенный холестерин. Печень участвует в распределении ХС между клетками органов и тканей через транспортные ЛП крови. На экспорт ХС синтезируется только печенью и тонкой кишкой.

Холестерин является обязательным компонентом клеток. Наиболее богата ХС плазматическая  мембрана гепатоцитов, где на его долю приходится 30% всех мембранных липидов. В миелине уровень ХС составляет 20%. В свободном виде и в виде эфиров он содержится в ЛП крови, входит в состав жировых включений цитоплазмы.

В организме человека ХС выполняет следующие функции:

1. структурная – ХС является структурным компонентом биомембран клеток. Принимает участие в регуляции их проницаемости, регулирует активность ферментов, работу рецепторов и переносчиков биомембран;

2. метаболическая – связана с тем, что ХС является предшественником стероидных гормонов (андрогены, эстрогены, минерало- и глюкокортикоиды), витамина D3 и желчных кислот.

Процесс биосинтеза ХС сложный и многоступенчатый и включает 35 реакций. Детали синтеза ХС практического врача не интересуют, поскольку многочисленные попытки управлять этим процессом в терапевтических целях оказались безуспешными, но знать схему биосинтеза надо. Источником БС ХС является ацетил-КоА, который образуется в результате катаболизма белков, углеводов и липидов.