Итоговые / БХ итоговая 5
.pdfКонтрольные вопросы к защите модуля № 5 «ОБМЕН И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ. ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРОЦЕССОВ МЕТАБОЛИЗМА»
1. Важнейшие липиды тканей человека. Резервные и протоплазматические липиды.
Основную массу липидов в организме составляют жиры - триацилглицеролы, служащие формой депонирования энергии. Жиры располагаются преимущественно в подкожной жировой ткани и выполняют также функции теплоизоляционной и механической защиты. Они находятся в организме
a.в форме протоплазматического жира, являющегося структурным компонентом
клеток.Протоплазматический жир имеет постоянный химический состав и содержится в тканях в определенном количестве, не изменяющемся даже при патологическом ожирении
b. в форме запасного, резервного, жира.Количество резервного жира подвергается большим колебаниям.
Фосфолипиды - большой класс липидов, получивший своё название из-за остатка фосфорной кислоты, придающего им свойства амфифильности. Благодаря этому свойству фосфолипиды формируют бислойную структуру мембран, в которую погружены белки.
Стероиды, представленные в животном мире холестеролом и его производными, выполняют разнообразные функции. Холестерол - важный компонент мембран и регулятор свойств гидрофобного слоя. Производные холестерола (жёлчные кислоты) необходимы для переваривания жиров. Стероидные гормоны, синтезируемые из холестерола, участвуют в регуляции энергетического, водно-солевого обменов, половых функций.
В тканях человека количество разных классов липидов существенно различается. В жировой ткани жиры составляют до 75%сухого веса. В нервной ткани липидов содержится до 50% сухого веса, основные из них фос-фолипиды и сфингомиелины (30%), холестерол (10%), ганглиозиды и цереброзиды (7%). В печени общее количество липидов в норме не превышает 10-13%.
2. Классификация липидов.
Три типа
Простые липиды - это сложный эфир спирта и жирных кислот (воска, стероиды (могут быть и ложные) и нейтральные жиры)
Сложные липид – это сложный эфир спирта и жирных кислот +дополнительный компонент сахар, белок, фосфорная кислота (протеолипиды, гликолипиды, фосфолипиды). Предшественники холестерин, жирные кислоты, сфингозин. Производные различные жирорастворимые витамины, кетоновые тела, стероидные гормоны.
Предшественники
Разделяют на группы по признаку строения Липиды – органические вещества биологической природы, нерастворимые в воде и растворимые
внеполярных растворителях, в таких, как хлороформ, эфир или бензол.
По физико-химическим свойствам: нейтральные и полярные.
По строению: простые (Жирные кислоты — алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Жирные альдегиды — высокомолекулярные альдегиды, с числом атомов углерода в молекуле выше 12. Жирные спирты — высокомолекулярные спирты, содержащие 1-3 гидроксильные группы. Предельные углеводороды с длинной алифатической цепочкой. Воски — сложные эфиры высших жирных кислот и высших высокомолекулярных спиртов.) и сложные (Полярные: Фосфолипиды — сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты и соединённую с ней добавочную группу атомов различной химической природы. Гликолипиды — сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами. Фосфогликолипиды. Нейтральные : Ацилглицериды. Триглицериды (Жиры). Диглицериды. Моноглицериды. и др.)
По физиологическому значению: резервные и структурные.
Липиды составляют 10-20% от массы тела человеческого организма.
3. Жирные кислоты, характерные для липидов тканей человека.
Жирные кислоты
·алифатические карбоновые кислоты
·в организме человека имеют чётное число атомов углерода, что связано с особенностями их биосинтеза, при котором к углеводородному радикалу жирной кислоты последовательно добавляются двухуглеродные фрагменты
·структурные компоненты различных липидов
·В составе триацилгли-церолов жирные кислоты выполняют функцию депонирования энергии, так как их радикалы содержат богатые энергией СН2-группы. При окислении СНсвязей энергии выделяется больше, чем при окислении углеводов
·В составе фосфолипидов и сфинго-липидов жирные кислоты образуют внутренний гидрофобный слой мембран, определяя его свойства.
·В свободном, неэтерифицированном состоянии жирные кислоты в организме содержатся в небольшом количестве, например в крови, где они транспортируются в комплексе с белком альбумином.
·Чем больше двойных связей в жирных кислотах липидов, тем ниже температура их плавления.
·Большинство жирных кислот синтезируется в организме человека, однако полиеновые кислоты(линолевая и α-линоленовая) не синтезируются и должны поступать с пищей. Эти жирные кислоты называют незаменимыми, или эссенциальными. Основные источники полиеновых жирных кислот для человека - жидкие растительные масла и рыбий жир, в котором содержится много кислот семейства ω-3
Жирные кислоты липидов человека представляют собой углеводородную неразветвлённую цепь, на одном конце которой находится карбоксильная группа, а на другом - метальная группа (ω-углеродный атом)
a. Основной насыщенной жирной кислотой в липидах человека является пальмитиновая
(до 30-35%).
b. Ненасыщенные жирные кислоты представлены моноеновыми (с одной двойной связью) и полиеновыми (с двумя и большим числом двойных связей).По положению первой двойной связи от метального углерода полиеновые жирные кислоты делят на семейства ω-3
иω-6.
4. Эссенциальные жирные кислоты (ω3 и ω6) – незаменимые факторы питания липидной природы.
По положению первой двойной связи от метильного углерода полиеновые жирные кислоты делят на семейства ω-3 и ω-6.
5. Триацилглицерины, строение, биологические функции.
В состав пищи человека жирные кислоты входят в основном в виде нейтральных жиров - производных трехатомного спирта (глицерина), который этерифицирован жирными кислотами по всем трем гидроксильным группам. Такие сложные эфиры называют триацилглицеридами (или триацилглицеролами). Жирные кислоты запасаются в
организме, как правило, в форме триацилглициролов, так как свободные жирные кислоты при высоких концентрациях токсичны, поэтому триацилглицериды составляют основную массу липидов
ворганизме. Нейтральные жиры не имеют так называемой полярной головки, поэтому не выполняют
ворганизме структурных функций, а являются только «энергетическими депо».
Большинство жирных кислот может быть получено с пищей, но они не являются незаменимыми: клетки могут сами их синтезировать. Но есть два исключения: основными незаменимыми жирными кислотами являются линолевая и линоленовая. При их отсутствии в пище у человека может развиться заболевание, характеризующееся шелушением кожи, выпадением волос и замедлением роста.
6. Холестерин, строение, биологическая роль.
Это особое воскообразное вещество, которое имеет свое строение, свойства и структурную формулу. Он относится к стероидам, потому что в его составе обнаружены циклические структуры. Структурная формула холестерина записывается так: С27Н46О. В нормальных условиях в очищенном виде он представляет собой вещество, состоящее из маленьких кристалликов. Их температура плавления около 149 °С. При дальнейшем повышении температуры они закипают
(около 300°С).
Холестерин присутствует только в животных организмах, в растениях его нет. В организме человека холестерин содержится в печени, спинном и головном мозге, надпочечниках, половых железах, жировой ткани; входит в состав оболочек почти всех клеток. Много холестерина содержится в материнском молоке. Общее количество этого вещества в нашем организме составляет примерно 350 г, из которых 90% находится в тканях и 10% — в крови (в виде сложных эфиров с жирными кислотами). Из холестерина состоит свыше 8% плотного вещества мозга.
Большая часть холестерина вырабатывается самим организмом (эндогенный холестерин), гораздо меньшая поступает с пищей (экзогенный холестерин). Примерно 80% этого вещества синтезируется в печени, остальной холестерин вырабатывается в стенке тонкой кишки и некоторых других органах.
Без холестерина невозможна нормальная работа жизненно важных органов и систем нашего организма. Он входит в состав клеточных мембран, обеспечивая их прочность и регулируя их проницаемость, а также оказывая влияние на активность мембранных ферментов.
Следующая функция холестерина заключается в его участии в метаболических процессах, производстве желчных кислот, необходимых для эмульгации и абсорбции жиров в тонком кишечнике, и различных стероидных гормонов, в том числе половых. При непосредственном участии холестерина происходит выработка в организме витамина D (который играет ключевую роль в обмене кальция и фосфора), гормонов надпочечников(кортизола, кортизона, альдостерона), женских половых гормонов(эстрогенов и прогестерона), мужского полового гормона тестостерона.
Поэтому бесхолестериновые диеты вредны еще и тем, что длительное их соблюдение часто приводит к возникновению половых дисфункций (как у мужчин, так и у женщин).
Кроме того, холестерин необходим для нормальной деятельности мозга. Согласно последним научным данным, холестерин напрямую влияет на интеллектуальные способности человека, так как принимает участие в образовании нейронами головного мозга новых синапсов, обеспечивающих реактивные свойства нервной ткани.
И даже ЛПНП, «плохой» холестерин, тоже необходим нашему организму, так как он играет ведущую роль в работе иммунной системы, включая защиту от рака. Именно липиопротеиды низкой плотности способны нейтрализовать различные бактерии и токсины, попадающие в кровь. Поэтому недостаток жиров в рационе вреден точно так же, как их избыток. Питание должно быть регулярным, сбалансированным и соответствовать индивидуальным потребностям организма в зависимости от условий проживания, физической активности, индивидуальных особенностей, пола и возраста.
Источники и пути использования холестерина:
Биологическая роль:
Синтез желчных кислот;
Клеточных мембран;
Образуются стероидные гормоны;
Синтез витамина D.
7. Основные фосфолипиды тканей человека, строение глицеролфосфолипидов, функции.
Фосфолипиды – сложные эфиры многоатомных спиртов глицерина или сфингозина с высшими жирными кислотами и фосфорной кислотой. В состав фосфолипидов также входят азотсодержащие соединения: холин, этаноламин, или серин.
Функции:
-структурные компоненты клеточных мембран;
-структурные компоненты транспортных липопротеинов;
-энергетический материал клеток;
-регуляторная (фосфатидилинозитолы являются предшественниками вторичных мессенджеров – инозитолтрифосфатов и диацилглицеролов. Из арахидоновой кислоты фосфолипидов синтезируются простагландины и др).
8. Сфинголипиды, строение, биологическая роль.
Сфинголипиды — это класс липидов, относящихся к производным алифатических аминоспиртов. Они играют важную роль в передаче клеточного сигнала и в клеточном распознавании. Особенно богата сфинголипидами нервная ткань.
Основу сфинголипидов составляет сфингозин, связанный амидной связью с ацильной группой (например, с жирной кислотой). При этом несколько возможных радикалов связаны со сфингозином за счёт эфирной связи. Простейший представитель сфинголипидов — церамид.
Существует 3 основных типа сфинголипидов:
1.Церамиды — это наиболее простые сфинголипиды. Они содержат только сфингозин, соединённый с жирнокислотным ацильным остатком.
2.Сфингомиелины содержат заряженную полярную группу, такую как фосфохолин или фосфоэтаноламин.
3.Гликосфинголипиды содержат церамид, этерифицированный по 1-гидрокси-группе остатком сахара. В зависимости от сахара гликосфинголипиды подразделяются на цереброзиды и ганглиозиды.
1.Цереброзиды содержат в качестве остатка сахара глюкозу или галактозу. Содержатся преимущественно в белом веществе головного мозга.
2.Ганглиозиды содержат трисахарид, причём один из них всегда сиаловая кислота. Функции сфинголипидов:
Структурный компонент клеточных мембран, обеспечивающий выполнение мембранами функций
Изолирующий компонент мембран нервных клеток
Энергетический материал
Рецепторный аппарат клеток
9. Гликолипиды тканей человека. Глицеролгликолипиды и сфингогликолипиды. Функции гликолипидов.
Гликолипиды – гидрофобная часть представлена церамидом, гидрофильная – углеводным остатком, присоединенным гликозидной связью к гидроксильной группе у первого углеродного атома церамида.
Функции:
-формируют в нервной ткани серое и белое вещество;
-обеспечивают взаимодействие с другими клетками;
-играют роль рецепторов.
10. Пищевые жиры и их переваривание. Гидролиз нейтрального жира в желудочнокишечном тракте, особенности процесса, пищеварительных роль липаз.
Основные липиды пищи: нейтральный жир 90%, эфиры хоолестерина, фосфолипиды. ! 100 г/сут липидов поступают в норме.
Нейтральный жир – совокупность триацилглицеролов, переваривание которых происходит под действием липаз.
В ЖКТ человека синтезируется липазы и происходит переваривания жиров:
Ротовая полость. Язычная липаза вырабатывается в ротовой полости, работает при pH=5, работать не будет в ротовой полости, так как не эмульгированны жиры, время пребывания ограниченно. pH ротовой полости 6,8-7;
Желудок. Желудочная липаза. Ее pH оптимум pH=5-7. С точки зрения количества нет процесса, с точки зрения качества есть процесс. Лингвальная липаза в желудке отщепляет липидный компонент, происходит освобождение жирных кислоты, попадая в 12-кишку они превращаются в мыла, хороший эмульгатор;
12-кишка (тонкий кишечник). Вырабатывается панкреатическая липаза (в неактивной форме) и колипаза (активатор). Трипсин превращает неактивный активатор липазы в активную форму, а дальше активная колипаза активирует липазу, присоединяется в активном центре липазы;
Кишечник в целом. Кишечная липаза. Работает при pH>7.
Для гидролиза необходимо, чтобы жиры были эмульгированы (измельчены до максимально мелких капель с целью увеличения общей площади поверхности и стабилизированы специальными дифильными молекулами – эмульгаторами). Такие условия достигаются в двенадцатиперстной кишке, и практически все триацилглицеролы гидролизуются панкреатической липазой. Эмульгаторами служат соли желчных кислот, которые синтезируются в печени из холестерола и поступают в ДПК в составе желчи.
Гидролиз ТАГ идет постепенно с высвобождением свободных жирных кислот - 50% до моноацилглицеролов, 40% глицерин и жирные кислоты, 10% нейтральный жир.
! Легче происходит гидролиз сложноэфирных связей в положениях 1 и 3, поэтому большая часть жира разрушается до моноацилглицеролов.
Факторы, влияющие на степень гидролиза нейтрального жира:
1.Активность липазы: - Температура; - Оптимум рН;
- Активаторы – желчные кислоты и ионы кальция;
2.Степень эмульгирования жира (наличие эмульгаторов).
Липаза вместе с желчью расщепляет жиры и жирные кислоты, а также жирорастворимые витамины A, D, E, K, обращая их в энергию теплопродукции. Липопротеинлипаза расщепляет липиды (триглицериды) в составе липопротеинов крови и обеспечивает таким образом доставку жирных кислот к тканям организма.
11. Гидролиз фосфолипидов в желудочно-кишечном тракте, фосфолипазы. Гидролиз стеридов.
Фосфолипазы - ферменты класса гидролаз, катализирующие катаболизм глицерофосфолипидов. Различают фосфолипазы секреторные, входящие в состав панкреатического сока, и клеточные фосфолипазы. Клеточные фосфолипазы А1, A2, D, С различаются по специфично- к отщепляемой группе. Все фосфолипазы - кальцийзависимые ферменты.
Фосфолипаза С - фермент, гидролизующий фосфоэфирную связь в глицерофосфолипидах. В клетках человека идентифицировано 10 изоформ фосфолипазы С, разлетающихся по молекулярной массе, локализации, способу регуляции, субстратной специфичности. В структуре всех изоформ фосфолипазы С отсутствуют гидрофобные домены, которые могли бы обеспечить их взаимодействие с мембраной. Однако некоторые формы фосфолипазы С связаны с мембраной с помощью гидрофобного "якоря" - ацильного остатка миристиновой кислоты или за счёт взаимодействия с поверхностью бислоя. Каталитическая активность всех изоформ фосфолипазы С зависит от ионов
кальция. Большинство фосфолипаз С специфично в отношении фосфатидилинозитолов и практически не гидролизует другие типы фосфолипидов. Активный фермент может гидролизовать до 50% от общего количества фосфатидилинозитолов клеточной мембраны. При гидролизе фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (ФИФ2) образуются продукты диацилглицерол (ДАТ) и инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3), служащие вторичными посредниками в трансмембранной передаче сигнала по инозитолфосфатному пути.
В переваривании глицерофосфолипидов участвуют несколько ферментов, синтезирующихся в поджелудочной железе. Фосфолипаза А2 гидролизует сложноэфирную связь у второго атома углерода глицерола, превращая глицерофосфолипиды в соответствующие лизофосфолипиды. Фосфолипаза A2 секретируется в кишечник в виде профермента и активируется уже в полости кишечника путём частичного протеолиза. Для проявления активности фосфолипазы A2 необходимы ионы кальция.
Жирная кислота в положении 1 отщепляется под действием лизофосфолипазы, а глицерофосфохолин гидролизуется далее до глицерола, холина и фосфорной кислоты, которые всасываются. Лизофосфолипиды - эффективные эмульгаторы жира, ускоряющие его переваривание.
12. Желчные кислоты, строение, роль в обмене липидов.