2 курс / Биохимия / Обмен белков и липидов

30.Первой реакцией ресинтеза жиров является реакция активации жирной кислоты с образованием _____________, катализируемая фер-

ментом _______________.

11

Тема 2. ТКАНЕВЫЙ ОБМЕН ЛИПИДОВ

Место проведения: кафедра биохимии. Продолжительность занятия – 180 мин.

Цель занятия:

–закрепление и систематизация знаний по тканевому обмену липидов, полученных в ходе лекционного курса;

–формирование четких представлений о значении отдельных процессов промежуточного обмена липидов для обеспечения функциональной активности клетки, условий их протекания и регуляции;

–формирование биохимически обоснованных представлений о механизмах возможных нарушений тканевого обмена липидов с целью выбора более эффективных путей их коррекции.

Изучение темы должно способствовать формированию общекультурных (ОК-3, ОК-5) и профессиональных (ПК-2, ПК-3, ПК-5, ПК-8, ПК-9, ПК-15, ПК-16, ПК-17, ПК-31) компетенций.

Конкретные задачи.

Студент должен знать:

–основные метаболические пути тканевого обмена липидов;

–условия протекания и биологическую роль процессов;

–регуляцию процессов тканевого обмена липидов.

Студент должен уметь:

–писать реакции процесса липолиза, -окисления жирных кислот, биосинтеза жирных кислот, биосинтеза триацилглицеролов (ТАГ) и фосфолипидов (ФЛ);

–рассчитывать энергетический выход -окисления жирных кислот. Студент должен владеть способностью использовать теорети-

ческие навыки, объясняющие молекулярные механизмы и регуляцию обмена липидов в лечебной практике.

Мотивация. Нейтральные липиды пищи или жировых отложений являются высокоэффективными энергетическими субстратами. Амфипатические липиды выполняют роль структурных компонентов мембран, а процесс биосинтеза высших жирных кислот (ВЖК) имеет первостепенное значение для трансформации избытка углеводов и аккумулирования их энергии. Знание процессов энергетического и пластического использования липидов в норме необходимо для понимания многих заболеваний и выбора путей их коррекции.

Задание для самоподготовки: изучить рекомендуемую литературу, используя вопросы для самоподготовки.

12

Рекомендуемая литература

Основная

Березов, Т.Т. Биологическая химия / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. – М. :

Медицина, 1998. – С. 370–378, 381–388, 392–398.

Биохимия : учебник для вузов / под ред. проф. Е.С. Северина. – М. :

ГЭОТАР-МЕД, 2003. – С. 392–405, 409–417, 432–439.

Дополнительная

Кольман, Я. Наглядная биохимия / Я. Кольман, К. Рем. – М. : Мир, 2000. –

С. 164–173.

Марри, Р. Биохимия человека ; т. 1 / Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес,

В. Родуэлл. – М. : Мир, 1993. – С. 225–237, 247–255.

Вопросы для самоподготовки

1.Основные пути использования липидов в организме.

2.Как осуществляется мобилизация липидов из жировых депо и гормональная регуляция этого процесса?

3.Образование активной формы глицерола из липидов и его энергетическое использование.

4.Какие метаболические процессы связаны с энергетическим использованием жирных кислот?

5.Как происходит активация жирных кислот при -окислении, каково ее значение?

6.Как осуществляется транспорт длинноцепочечных ацилов жирных кислот через митохондриальную мембрану?

7.Как в митохондриях осуществляется процесс -окисления с четным числом углеродных атомов? Написать соответствующие реакции с указанием ферментов, коферментов и условий реакции.

8.Объяснить механизм протекания тиолазной реакции, ее значение.

9.Привести примеры энергопоставляющих реакций -окисления. Охарактеризовать связь метаболитов этих реакций с работой ЦТК и дыхательной цепи (ДЦ).

10.Какие условия необходимы для нормального протекания - окисления ВЖК? Как осуществляется регуляция этого процесса?

11.Рассчитать суммарный энергетический выход -окисления одной молекулы пальмитиновой кислоты.

12.Как осуществляется окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов и окисление ненасыщенных ВЖК?

13

13.В чем причина необходимости трансмембранного переноса аце- тил-КоА из митохондрий в цитоплазму? Как осуществляется цитратмалатный челночный механизм такого переноса?

14.Какое значение имеет образование малонил-КоА? Какие условия необходимы для протекания этой реакции?

15.Какие ферменты входят в состав полиферментного комплекса «синтаза жирных кислот», какой метаболический процесс осуществляется в ходе его работы?

16.Написать один цикл реакции синтеза пальмитиновой кислоты, который завершается образованием бутирила (ацила из четырех атомов углерода).

17.Каким образом связан синтез жирных кислот с углеводным обменом? Какие метаболиты углеводного обмена используются в ходе синтеза жирных кислот?

18.Перечислить общие этапы в биосинтезе ТАГ и ФЛ.

19.Написать реакции образования активной формы глицерола и жирных кислот. Обосновать особенности протекания реакций образования активной формы глицерола в различных органах и тканях.

20.Что такое фосфатидная кислота? В процессе синтеза каких соединений она образуется?

21.На каком этапе расходятся пути синтеза ТАГ и ФЛ? Привести формулы азотистых спиртов, входящих в состав ФЛ.

22.Какие компоненты, необходимые для биосинтеза липидов, обязательно должны поступать с пищей, а какие могут синтезироваться в организме?

Пример входного контроля

1.Напишите энергопоставляющие реакции β-окисления ВЖК. Укажите ферменты, коферменты, витамины, роль реакций.

2.Перечислите основные этапы биосинтеза ТАГ. Объясните биологическую роль этого процесса.

Синтаза жирных кислот

Полиферментный комплекс, катализирующий синтез жирных кислот, локализован в цитоплазме.

1.Комплекс представляет собой димер, состоящий из двух идентичных мономеров А и Б.

2.Мономеры А и Б в синтазном комплексе располагаются по принципу «голова к хвосту».

14

3.Мономеры А и Б в синтазном комплексе не являются функциональными единицами.

4.Каждый из мономеров включает 6 ферментов, катализирующих биосинтез ВЖК и ацилпереносящий белок (АПБ).

5.Реакционноспособная SН-группа фосфопантетеина АПБ одного мономера находится в непосредственной близости от SН-группы цистеина 3-кетоацилсинтетазы другого мономера.

6.Поскольку для проявления синтазной активности необходимо участие обеих HS-групп, то в состав функциональной единицы синтазного комплекса входят фрагменты обоих мономеров. При этом половина одного мономера А взаимодействует с «комплементарной» половиной другого мономера Б.

7.Синтаза ЖК включает две функциональные единицы, поэтому одновременно синтезируются две молекулы жирной кислоты.

8.Весь комплекс функционирует только в виде димера.

Роль: объединение всех ферментов синтеза ЖК в единый полиферментный комплекс обеспечивает высокую эффективность его работы и устраняет конкуренцию других метаболических процессов, в результате чего достигается эффект компартментализации.

Синтаза ЖК

Функциональная единица синтазного комплекса

ЦИС–SH

Е

АПБ Фп–SH

Обозначения. Е – фермент 3-кетоацилсинтаза; АПБ – ацилпереносящий белок, содержащий HS-группу 4`` – фосфопантетеина (Фп–SH).

15

Первый цикл синтеза ВЖК завершается образованием ацила, состоящего из четырех углеродных атомов. Далее трансацилаза переносит вновь образованный ацил от АПБ на HS-группу цистеина 3-кето- ацилсинтетазы, а новую молекулу малонил-КоА – на HS-группу фосфопантетеина АПБ, затем последовательно осуществляются реакции 2, 3, 4, 5 и образуется следующий ацил, который длиннее предыдущего на два углеродных атома. В результате семикратного повторения цикла от реакции 1 до реакции 5 образуется молекула пальмитоила (С16), которая высвобождается из синтазного комплекса шестым ферментом – тиоэстеразой (деацилазой).

Источники, генерирующие НАДФН + Н+

1.Пентозофосфатный цикл (ПФЦ).

2.Изоцитратдегидрогеназа.

3.Малатдегидрогеназа («яблочный фермент»).

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ

1. КОНЕЧНЫЕ ПРОДУКТЫ ЛИПОЛИЗА

а) 2-моноацилглицерол и высшие жирные кислоты б) 1-моноацилглицерол и высшие жирные кислоты в) глицерол и высшие жирные кислоты г) 2, 3-диацилглицерол и высшие жирные кислоты

д) 1, 3-диацилглицерол и высшие жирные кислоты

2.ОСНОВНОЙ МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ПОСТАВЛЯЮЩИЙ НАДФН+Н+ ДЛЯ ЛИПОГЕНЕЗА

а) цикл трикарбоновых кислот б) гликолиз в) пентозофосфатный цикл

г) -окисление жирных кислот д) орнитиновый цикл

3.РЕАКЦИЯ, НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ -ОКИСЛЕНИЯ НЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

а) гидроксилирование б) изомеризация 3,4-цис-еноил-КоА в 2,3-транс-форму в) декарбоксилирование

г) эпимеризация D-метилмалонил-КоА в L-метилмалонил-КоА

17

д) изомеризация L-метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА

4.ЧЕЛНОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ ПЕРЕНОСА АЦЕТИЛ-КоА ИЗ МИТОХОНДРИИ В ЦИТОПЛАЗМУ

а) малат-аспартатный б) цитрат-малатный в) глицерол-фосфатный

г) карнитин-ацилкарнитин-транслоказный д) глутамат- -кетоглутаратный

5.АЦЕТИЛ-КоА, ПОЛУЧИВШИЙСЯ В ХОДЕ КАТАБОЛИЗМА ЖИРНЫХ КИСЛОТ, ПОСТУПАЕТ ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО ОКИСЛЕНИЯ В ЦИКЛ

а) пентозофосфатный б) цитратный (ЦТК) в) орнитиновый г) -глутамильный

д) глюкозо-аланиновый

ВЫБЕРИТЕ ВСЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ

6. ЭНЕРГОПОСТАВЛЯЮЩИЕ РЕАКЦИИ -ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

7. УСЛОВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ -ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

а) наличие карнитина б) работа дыхательной цепи в) биосинтез таурина г) аэробные условия д) работа ЦТК

8.ФЕРМЕНТЫ, ПРЕВРАЩАЮЩИЕ ПРОПИОНИЛ-КоА В СУКЦИНИЛ-КоА ПРИ ОКИСЛЕНИИ ЖИРНЫХ КИСЛОТ С НЕЧЕТНЫМ ЧИСЛОМ АТОМОВ УГЛЕРОДА

а) метилмалонилэпимераза б) метилмалонил-КоА-мутаза

в) пропионил-КоА-карбоксилаза г) ацетил-КоА-карбоксилаза д) сукцинил-КоА-синтетаза

9.ПРОЦЕСС ЛИПОЛИТИЧЕСКОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ ЖИРОВ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ ФЕРМЕНТЫ

а) липопротеинлипаза б) ТАГ-липаза

18

в) панкреатическая липаза г) ДАГ-липаза д) МАГ-липаза

10.БИОСИНТЕЗ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ В МИТОХОНДРИЯХ ГЕПАТОЦИТОВ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ ФЕРМЕНТЫ

а) ацетил-КоА-ацетилтрансфераза (тиолаза) б) ГМГ-КоА-редуктаза в) ГМГ-КоА-синтаза г) ГМГ-КоА-лиаза

д) β-гидроксибутират дегидрогеназа

11.РЕАКЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ В ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ТКАНЯХ

а) окисление β-гидроксибутирата б) активация ацетоацетата в) образование ГМГ-КоА

г) тиолитическое расщепление ацетоацетил-КоА д) окисление ацетил-КоА в ЦТК

УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ

14.ДЕЙСТВИЕ НА АЦЕТИЛАЛЛОСТЕРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТОРЫ КоА-КАРБОКСИЛАЗУ (СИНТЕЗ ВЖК)

УСТАНОВИТЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ

18.ЭТАПЫ БИОСИНТЕЗА ТАГ СВЯЗАНЫ С ОБРАЗОВАНИЕМ МЕТАБОЛИТОВ

(1)глицерол-3-фосфата

(2)фосфатидной кислоты

(3)лизофосфатидной кислоты

(4)триацилглицерола

(5)1,2-диацилглицерола

19.ЭТАПЫ -ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

(1)тиолитическое расщепление

(2)дегидрирование с образованием 3-оксоацил-КоА

(3)гидратация

20