Биохимия пособие Коновалова 2012
.pdf^зистой кишечника происходит самостоятельно, а гидрофобные про белы всасьшаются в составе мицелл. Большую роль в образовании ми целл играют желчные кислоты. Мицелла - это сферический комплекс, в центре которого находятся транспортируемые гидрофобные продукты переваривания, окруженные желчными кислотами. Придя в слизистую кишечника, мицелла разгружается. Желчные кислоты могут попасть дальше в воротную вену —» в печень —>желчь -> кишечник. Это рецир куляция желчных кислот. Однако основная масса желчных кислот уда ляется с содержимым кишечника
Роль желчных кислот в переваривании жиров:
1) эмульгируют жиры, 2) активируют липазу, 3) создают оптимум pH для действия липазы 4) участвуют во всасывании гидрофобных про дуктов переваривания, образуя мицеллы.
3. Судьба всосавшихся продуктов переваривания. Экзогенный и эндогенный транспорт липидов
При всасывании в составе мицелл (гидрофобные продукты) и са мостоятельно (гидрофильные) из просвета кишки в клетки слизистой кишечника поступили: глицерин, жирные кислоты, холестерин, ди- и моноацилглицерины, Н3Р04> спирты. Далее в слизистой кишечника вновь происходит ресинтез жиров, по составу напоминающие пище вые: образуются триацилглицерины (ТГ), эфиры холестерина (ЭХС), фосфолипиды (ФЛ). Они из кишечника должны поступать в кровь. Транспорт липидов кровью происходит в составе липопротеиновых комплексов или липопротеинов (ЛП).
Общие свойства липопротеинов
1.Поверхность липопротеинов, (или оболочка), состоит из фосфо липидов, свободного холестерина и белка (апопротеина).
2.Каждый липопротеин содержит особый набор апопротеинов.
3.Сердцевина (ядро) липопротеина состоит из триацилглицерина, эфиров холестерина.
Апопротеины играют важную роль во взаимодействии липопро теина с рецепторами клеток, являются кофакторами ферментов метабо лизма липопротеинов.
Липопротеины подразделяются на 4 основные класса в зависимо сти от размеров, плотности (определяемой с помощью ультрацентрифугирования) и электрофоретической подвижности. Класс ЛП по электро форетической подвижности обозначают греческими буквами.
Самые крупные частицы —хиломикроны (ХМ) и липопротеины
очень низкой плотности (ЛПОНП) содержат высокий процент трйа пилглидеринов и небольшой - белка, при электрофорезе ХМ остаю-Гс' на старте, а ЛПОНП - называют пре-[ЗЛП. Меньшие частицы - протеины низкой плотности ф-ЛП) - основные переносчики холестерИч на. Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) (а-ЛП) содержат cajn0e большое количество белка. И это единственный класс ЛП, которые со, держат больше компонентов оболочки, чем сердцевины.
Характеристика основных классов липопротеинов
Название по |
Состав |
Место |
Функцив~~| |
ПЛОТНОСТИ ЭФ подвиж |
Липиды |
Апопротеины синтеза |
|
ности |
|
|
|
ХМ(хило- |
хм |
тг,хс |
мнкроны) |
|
тг.хс |
ЛПОНП ЛП |
Пре-р-ЛП |
|
очень низ |
|
|
кой П Л О Т Н О |
|
|
А, В, С, Е |
Кишечник |
Экзогенный" |
В, С, Е |
Печень |
транспорт |
Эндогенный" |
||
|
|
транспорт |
С Т И
ЛПНП ЛП |
р-лп |
хс |
НИЗКОЙ |
|
|
плотности |
|
хс |
ЛПВП ЛП |
а-ЛП |
|
высокой |
|
|
плотности |
|
|
В |
Сосуд, рус |
Прямой |
’ |
|
ло, печень |
транспорт |
|
|
Печень, |
холестерина |
|
А .Е.Д |
Обратный |
|
|
|
кишечник |
транспорт |
|
|
|
холестерина |
|
Различают экзогенный, т.е. транспорт пищевых липидов и эндо генный транспорт - т.е. транспорт липидов, синтезированных в орга низме.
182
Экзогенный транспорт
ресинтезированные в энтероцитах триацилглицерины вместе с Фосфолипидами, холестерином и белками включаются в хиломикроны. Хиломикроны содержат апопротеин В48 и апоА. Хиломикроны из энтеоцитов попадают в грудной лимфатический проток и далее - в кровь, здесь они встречаются с частицами ЛПВП, содержащими апоЕ и апоС. ХМ отдают апоА частицам ЛПВП, а взамен приобретают апоЕ и апоС. Этот обмен очень важен, т.к. апоСП служит активатором фермента липопротеинлипазы - ЛПЛ. Этот фермент синтезируется и секретируется Щетками жировой и мышечной ткани, клетками молочных желез. Секретируемый фермент прикрепляется к плазматической мембране эндотелиальных клеток капилляров тех тканей, где он синтезировался. АпоСП, находящейся на поверхности ХМ, активирует ЛПЛ, она гидро лизует триацилглицерины в составе ХМ до глицерина и жирных кислот.
Освободившиеся жирные кислоты либо поступают в клетки жи ровой и мышечной ткани, либо соединяются с альбуминами плазмы и транспортируются в общий кровоток. В результате действия ЛПЛ ХМ резко уменьшаются в размерах и называются уже ремнантами (ремнантостаток). Ремнанты ХМ рецепторным путем захватываются печенью и с ними в печень попадают в основном холестерин и небольшое количест во триацилглицеринов. Клетки печени включают поступивший холесте рин, а также вновь синтезированный, триацилглицерины, фосфолипиды , и белки в состав ЛПОНП.
Эндогенный транспорт. Основными белками ЛПОНП являются апоВ и апоС, а липидами —триацилглицерины. Кроме того, в печени синтезируется ещё один класс липопротеинов-ЛПВП, у них основной белок - апоА, много фосфолипидов и свободного холестерина, а ядро пустое - так называемые насцентные ЛПВП. Они играют большую роль в обратном транспорте холестерина из клеток периферических тканей в печень. Т.к. ЛПОНП содержат апоСП, происходит активация ЛПЛ, ко торая гидролизует триацилглицерины ЛПОНП и превращает ЛПОНП в липопротеины промежуточной плотности ЛПГТП. ЛППП под действием фермента, синтезируемого в печени и секретируемого в кровь, - пече ночной триацилглицеришшпазы, превращаются в ЛПНП. Основным липидом в ЛПНП становится холестерин, который в составе ЛПНП пе реносится к клеткам всех тканей. ЛПНП образуются непосредственно в сосудистом русле и участвуют в прямом транспорте холестерина.
Доказано, что синтез ЛПЛ происходит под влиянием инсулина. При сахарном диабете, когда отмечается дефицит инсулина, уровень ЛПЛ снижается. В результате в крови накапливается большое количестВо липопротеинов, богатых триацилглицеринами (IV тип ГЛП).
1 8 3
Лекция 16
ЭЙКОЗАНОИДЫ - НОВЫЙ ТИП БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ
1. Классификация эйкозаноидов, механизм образования
Эйкозаноиды - это производные эйкозаполиеновых жирных кислот, т.е. С:20 жирных кислот,;Медипинское значение имеют эйкозатетраеновая жирная кислота ю-6 20:4 (арахидоновая) и эйкозапентаенова* со-3 20:5 (ЭПК). Арахидоновая кислота может синтезироваться из лино- левой жирной кислоты (незаменимая жирная кислота), содержится в пе чени, мясе. ЭПК синтезируется из линоленовой (незаменимая жирна* кислота), содержится в морской рыбе.
|
Классификация |
циклооксигеназа |
[Эйкозаноиды! |
ликооксигеназа |
|
(простаноиды! |
[лейкотриены) |
[простагландины! |
[просгациклины] |
[громбоксаны|
Термин «простагландиньр> часто используют для обозначения всех простаноидов.
Простагландины были вначале открыты в семенной жидкости, но сейчас известно, что они содержатся практически во всех тканях и их называют «местные гормоны».
Простагландины образуются из арахидоновой кислоты путем
циклизации под действием циклооксигеназы. |
|
|||
|
|
Арахидоновая кислота |
|
|
14 |
11 |
8 |
5 |
СООН |
A A / V ^ / = \ ^ V V |
АМ41’ы шб |
|||
20 |
| |
|
|
|
184
В зависимости от числа двойных связей все простагландины делят на три группы —1,2,3. Номер группы указывают цифрой справа внизу от названия. Каждая из этих групп, в зависимости от конфигурации пяти членного кольца и характера заместителя в кольце, называется A,B,E,F и т.д. Например, PGE в девятом положении имеет кетогруппу, PGF - ОН группу.
Механизм образования простагландинов
Источником арахидоновой кислоты служат фосфолипиды мем бран. Из фосфолипидов она освобождается под действием фосфолипазы А2. Активация фосфолипазы А2происходит под действием Са2+, тром бина, ангиотензина, брадикинина, липопероксидов.
Арахидоновая кислота подвергается циклизации под действием изоферментов циклооксигеназы 1 и 2 (ЦОГ).
ЦОГ-1 контролирует синтез простагландинов, участников физио логических процессов. Они регулируют:
1) целостность слизистой оболочки желудочно-кишечного трак та; 2) функцию тромбоцитов (тромбоксан А2); 3) функцию эндотелия (простациклины); 4) почечный кровоток
ЦОГ-2 участвует в синтезе простагландинов в воспаленных тка
нях.
ЦОГ-1 является конститутивным изоферментом, постоянно при сутствует в большинстве тканей организма для обеспечения нормальной функциональной активности клеток.
ЦОГ-2 это индуцируемый изофермент, в нормальных условиях присутствует в тканях в крайне низких концентрациях, в больших коли чествах появляется в активированных макрофагах, синовиоцитах. Мощ ными индукторами ЦОГ-2 являются митогены, эндотоксины, цитокины, факторы роста.
Кортикостероиды (глюкокортикоидные гормоны) ингибируют фосфалипазу А2, прекращая выработку всех эйкозаноидов, но наиболее
значимо ингибируют активность ЦОГ-2, вызывая противовоспалительный эффект.
185
Нестероидные противовоспалительные препараты (аспирин н др.) подавляют активность ЦОГ-1 и ЦОГ-2. С подавлением активности ЦОГ-2 связано их противовоспалительное действие, с подавлением ак тивности ЦОГ-1 —побочное, например, повреждение слизистой желуд. ка. В настоящее время ведется поиск противовоспалительных препара тов, селективно ингибирующих ЦОГ-2.
Инактивация простаглавдинов происходит при участии фермента 15-гидрокси-простагландин-дегидрогеназы. Она активна во всех тканях, но особенно в легких. Время жизни простаглавдинов - один оборот кро-
2.Биологические эффекты эйкозаноидов
Вмембранах клеток различных тканей есть рецепторы для простагландинов. После связывания простаглавдинов Е с рецепторами в клетках увеличивается содержание цАМФ, при связывании PGF - цГМФ. Поэтому часто эффекты разных простагландинов на одну и ту
же клетку могут быть разными.
Примеры эффектов простагландинов
Процесс, ткань |
P G E 2 |
PGF |
Гладкая мускулатура матки |
Расслабляет |
Сокращает |
Аллергические реакции |
Индуцирует |
Подавляет |
Тромбоксаны образуются в тромбоцитах, простациклины образуются в сосудистой стенке. Они по-разному влияют на агрегацию тромбоцитов на поврежденной поверхности эндотелия: тромбоксан ускоряет агрегацию и свертывание крови, простациклин тормозит эти процессы. Поэтому соотношение тромбоксана и простациклина во многом определяет условия тромбообразования на поверхности эндотелия сосудов.
При употреблении жителями Крайнего Севера с пищей эйкозапентаеновой кислоты из нее образуется иная серия простагландинов и тромбоксанов, чем при использовании арахидоновой кислоты; так как такие тромбоксаны обладают слабым агрегационным действием по сравнению с тробоксанами из арахидоновой кислоты, то в целом происходит антиагрегационный сдвиг. Считается, что именно по этой причине у эскимосов Гренландии наблюдается пониженная свертываемость крови и низкая распространенность ИБС. В ряде стран (Норвегия, Япония, Россия и др.) производятся в качестве пищевых добавок препараты, содержащие выделенные из рыбьего жира
186
эйкозапентаеновую и докозагексаеновую кислоты с целью профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.
Лейкотриены представляют собой недавно открытое семейство соединений, обладающих исключительно высокой физиологической активностью. Название «лейкотриены» происходит от двух слов: «лейкоциты» (впервые эти соединения были обнаружены в лейкоцитах) и «триены» (у всех представителей этого класса соединений из четырех ненасыщенных связей три являются конъюгированными).
Различают 6 типов лейкотриенов ( А, В, С, D, Е, F), причем последние 4 (C-F) содержат остаток трипегтгида глутатиона или аминокислоты, составляющие его. Более распространены лейкотриены, не содержащие аминокислот.
'Лейкотриены образуются в лейкоцитах, моноцитах и макрофагах в ответ на определенные стимулы, направленные на фосфолипазы мембран этих клеток^ Освободившаяся из фосфолипидов при действии фосфолипазы А2 арахидоновая кислота подвергается в указанных клетках липооксигеназному пути превращений, в ходе которого и образуются лейкотриены. РЬзследние активирую лейкоциты и
. рассматриваются как медиаторы воспалительных реакций. Они также ^влияют на проявление анафилаксии и другие реакции иммунного ответа, вызывают сокращение мускулатуры бронхов в концентрациях в 100 - 1000 раз меньших, чем гистамин, способствуют сокращению коронарных артерий и, возможно, участвуют в развитии ишемии
миокарда.
Лекция 17
ЖИРЫ КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ
1. Р-окисление жирных кислот
Назначение окисления жирных кислот:
1) с энергетической целью протекает в печени, почках, скелетн и сердечной мышцах; 2) источник эндогенной воды. Окисление жирных кислот происходит в митохондриях. Для удобства процесс окисления можно считать состоящим из 3-х этапов: 1) активация жирных кислот и их транспорт в митохондрии; 2) сам процесс р-окисления; 3) окисления в ЦТК образующегося ацетил-КоА.
Р-окисление жирных кислот означает, что атом С, находящейся в P-положении в процессе окисления становится карбоксильным концом укороченной ацильной цепи.
1. Активация и транспорт жирной кислоты.
187
N + H4P2O7
|
н2о |
O' |
2 H3PO4 |
ОН он |
|
адиладеиилат |
|
+HSK0A |
|
R—С ~ SKoA +АМФ |
|
ацил-КоА |
|
Происходит в цитозоле. Образуется .активная форма жирной кислоты - ацил-КоА. Далее ацил-КоА должен попасть в митохондрии, где непосредственно проходит процесс (1-окисления. Мембрана митохондрий не проницаема для ацил-КоА, поэтому его перенос происходит с помощью карнитина - ацил-карнитин (транспортная форма).
В митохондриях происходит перенос остатка жирной кислоты с карнитина на КоА митохондрий с образованием ацил-КоА. Карнитин вновь возвращается в цитозоль.
ацил-КоА
ФАД (ацилКоАдсгидрогеназа)
R -C H 2- С = С |
S K o A |
+фадн2 |
Н |
|
Н ДЦ |
|
|
|
|
транс-изомер |
%02 |
бета-еноилацил-КоА
+2 Н3 РО4
еноилгидратаза
+2АДФ
+ н2о
ФАД + Н20 + 2 АТФ
188
он |
н о |
|
R -C H 2-С — С ---- С ~ SKoA |
|
|
Н |
Н |
L-бета-гидроксиацил-КоА |
1>ета-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа |
||
О1 |
о |
|
+НАД+ |
|
|
R -C H 2-C -C H 2—с -SK oA |
+НАДН+Н+ |
|
бета-кетоацил-КоА |
|
|
пдц |
|
|
У гО г |
+HsKoA |
+3 Н3РО4 |
|
||
|
тиолаза |
+ЗАДФ |
|
1 |
НАД* + Н20 + ЗАТФ |
О
R -C H j-C~SKoA+ СН 3 С -S K o A
ацил-КоА ацетил-КоА
Далее ацил-КоА подвергается вновь процессу р-окисления (т.е. действует ацил-КоАдегидрогеназа), а ацетил-КоА окисляется в ЦТК (общий путь катаболизма). Процесс р-окисления продолжается до обра зования ацетоацетил-КоА, который распадается до двух молекул аце- тил-КоА.
Катаболизм жирных кислот обеспечивает продукцию энергии. Расчет ведут по формуле:
[5 (n/2-l) + п /2x12] - 1
5 - число молекул АТФ, образуемое при одном акте р-окисления; п - число атомов С в жирной кислоте; n/2-l число актов р-окисления; п/2 число молекул ацетил-КоА; 12 - число молекул АТФ при полном окислении одной молекулы ацетил-КоА в ЦТК; 1 —молекула АТФ, за траченная на активацию жирной кислоты.
Представление об окислении ненасыщенных жирных кислот и жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов
Ненасыщенные жирные кислоты до места двойной связи окисля ются также, как насыщенные. Если двойная связь не имеет трансконфи гурации, то действуют специальные ферменты, обеспечивающие пере мещение двойной связи и изменение конфигурации из цис в трансфор му. Далее процесс идет обычным путем.
При окислении жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов образуется не ацетил-КоА, а пропионил-КоА, он превращается в
189
сукцинил-КоА. |
|
|
|
II |
+ CO-i + АТФ. биотин |
|
|
С Н 3- С Н 2— С ~ S K oA |
^ А Д Ф + Рн |
|
|
пропионил-КоАкарбоксилаза |
|
|
|
V |
|
VitBi2 |
|
“ ► С Н 3- С Н ------С ~ S K oA |
мутаза |
|
|
соон |
|
|
|
метилмалонил-КоА |
|
|
|
|
О |
|
|
—► H O O C - C H j С Н 2 С ~ S K o A ------------- |
цтк |
||
сукцинил-КоА
Регуляция окисления жирных кислот
Скорость р-окисления определяется количеством жирных кислот и запасом энергии в клетке. Количество жирных кислот зависит от со держания жиров в пище и от скорости липолиза эндогенных липидов, р- окисление активируется при накоплении в клетке АДФ и ингибируется накоплением АТФ.
2. Окисление глицерина
Источники глицерина:
1.Гидролиз триацилглицеринов (ТГ) пищи в кишечнике под действием поджелудочной липазы;
2.Гидролиз триацилглицеринов, входящих в состав ядра хиломикронов, ЛПОНП под действием липопротеинлипазы в капиллярах
жировой, мышечной ткани;
3.Гидролиз триацилглицеринов ядра ЛППП под действием пе ченочной триацилглицерин липазы в общем кровотоке;
4.Гидролиз триацилглицеринов жировой ткани под действием
внутриклеточных липаз.
Освободившийся глицерин с током крови разносится ко всем ор ганам и тканям. В печени, почках, кишечнике, где есть активная глиие- ролкиназа, происходит окисление глицерина с образованием 21 АТФ.
190