Phospholipids_and_ketone_body_Syntesis

Лекция №22.

Тема: «Биосинтез глицерофосфолипидов. Обмен ацетоуксусной кислоты, ее синтез и превращения в организме. Синтез кетоновых тел. Биохимические механизмы развития сахарного диабета»

План.

1.Синтез глицерофосфолипидов.

2.Регуляция синтеза триацилглицеридов и глицерофосфолипидов.

3.Обмен кетоновых тел, их биологическая роль.

4.Биохимические механизмы развития сахарного диабета.

1. Синтез глицерофосфолипидов. Синтез жиров и глицерофосфолипидов (ГФЛ) сначала идут по общим путям до образования фосфатидной кислоты и диацилглицерина. Существуют 2 основных пути синтеза ГФЛ. Первый путь - de novo. Фосфатидная кислота вспупает в реакцию с ЦТФ. Образующийся ЦДФ-ДАГ может связываться с серином или инозитолом с образованием фосфатидилсерина или фосфатидилинозитола соответственно (см. наглядный материал):

ЦДФ-ДАГ + серин → фосфатидилсерин + ЦМФ, ЦДФ-ДАГ + инозитол → фосфатидилинозитол + ЦМФ.

Фосфатидилсерин – предшественник других ГФЛ. В реакции декарбоксилирования из фосфатидилсерина образуется фосфатидилэтаноламин (ФЭА), который может затем подвергаться реакции трансметилирования при участии S-аденозин-метионина и витамина В12 с образованием фосфатидилхолина (лецитина).

Второй путь заключается в использовании тканевого холина для синтеза фосфатидилхолина (ФХ). Этот путь включается при дефиците пищевого метионина (незаменимая АК – источник метильных групп, необходимых для образования ФХ из ФЭА). Тканевой холин всасывается в ЖКТ. Холин взаимодействует с АТФ и превращается в фосфохолин под действием фермента киназы. Затем при участии ЦТФ и соответствующей трансферазы образуется ЦДФ-холин. Активный холин может взаимодействовать с церамидом (сфингозин+жирная к-та), образуя сфингомиелин. Активный холин может также взаимодействовать с ДАГ с образованием ФХ.

Таким образом, из фосфатидной кислоты могут образовываться как ТАГ, так и ФЛ. Чтобы предотвратить избыточный синтез ТАГ в печени необходимо, чтобы фосфатидная кислота участвовала в синтезе ГФЛ. Пищевые факторы, которые участвуют в синтезе ГФЛ называются липотропными факторами (АК метионин, серин, холин, витамины В6 и В12).

2. Регуляция синтеза триацилглицеридов и глицерофосфолипидов. 1) Гуморальная регуляция осуществляется с участием адреналина (при стрессе) и глюкагона (в постабсорбтивный период пищеварения). Механизм действия адреналина и глюкагона сходны (по аденилациклазному механизму). Под действием этих гормонов происходит активация тканевых липаз, которые разрушают ТАГ в жировых депо и способствуют освобождениию жирных кислот. Образовавшийся глицерин расходуется в гликолизе за счет превращения в диоксиацетонфосфат. Инсулин – способствует процессу липогенеза, т.е. синтеза ТАГ. 2) Метаболическая регуляция. Цитрат стимулирует ацетил-КоА- карбоксилазу и, следовательно, усиливает синтез жирных кислот (накопление цитрата в ЦЗ возможно при гипоксических состояниях, гиподинамии). При гиподинамии накапливается АТФ, поэтому изменяется энергетическое состояние клетки (отношение АТФ/АДФ).

3. Обмен кетоновых тел, их биологическая роль. В митохондриях гепатоцитов часть образовавшегося при окислении жирных кислот ацетил-КоА превращается в кетоновые тела – ацетоацетат, бета-оксибутират и ацетон (см. наглядный материал). Эти соединения

поступают в кровь и используются в периферических органах и тканях как источники энергии. Особенно активно их поглощают сердечная, скелетная мышцы и почки, а при длительном голодании - и мозг. В митохондриях этих клеток кетоновые тела «активируются» и окисляются. Активация кетоновых тел - взаимодействие с КоА~SH – происходит двумя способами: 1) путем связывания с КоА~SH с использованием энергии АТФ, 2) за счет обменной реакции с сукцинил-КоА. Ацетоацетил-КоА превращается в 2 молекулы ацетил-КоА, который окисляется а реакциях цикла Кребса (см. наглядный материал).

4. Биохимические механизмы развития сахарного диабета. Нормальная концентрация кетоновых тел в крови не должна превышать 3 мг% (0,15 ммоль/л). При длительном голодании концентрация кетоновых тел в крови может увеличиваться до 40 мг%. Это состояние называется кетонемией. При этом кетоновые тела могут выделяться с мочой (кетонурия). Наиболее значительное увеличение содержания кетоновых тел (ацетоуксусной и β–гидроксимасляной кислот) в крови наблюдается у больных сахарным диабетом (до 400 мг%) и сопровождается смещением рН крови в кислую сторону. Развивается кетоацидоз или кетоз. Состояние, когда рН крови снижается до рН=7,0 несовместимо с жизнью. Существует несколько причин кетоза у больных сахарным диабетом: 1. из-за недостатка глюкозы в клетках снижено образования АТФ и оксалоацетата (АТФ необходима для активации ацетоацетата, а оксалоацетат – для 1-ой реакции цикла Кребса); 2. часть оксалоацетата участвует в процессе глюконеогенеза, который стимулируется глюкагоном.

При сахарном диабете кетоз и гипергликемия могут привести к нагнетанию воды в кровь и вызвать, тем самым, обезвоживание тканей, что, в свою очередь, может привести к развитию диабетической комы.

Наглядный материал по теме:

«Биосинтез глицерофосфолипидов. Обмен ацетоуксусной кислоты, ее синтез и превращения в организме. Синтез кетоновых тел. Биохимические механизмы развития сахарного диабета»

Синтез глицерофосфолипидов (ГФЛ)

Первый способ:

ЦДФ-ДАГ + серин → фосфатидилсерин + ЦМФ

ЦДФ-ДАГ + инозитол → фосфатидилинозитол + ЦМФ

Второй способ:

Глицерофосфолипиды:

Синтез кетоновых тел

2. Окисление кетоновых тел.