Курс биохимии Медицинский факультет
ЗАНЯТИЕ № 23
ОБМЕН ЖИРНЫХ КИСЛОТ.
Время занятия - 4 учебных часа.
Место занятия - учебная лаборатория
Материальное оснащение комплект тематических таблиц и слайдов, диапроектор, метабо-лическая карта “Обмен липидов”, лабораторная посуда, набор хим. реактивов.
Цель занятия: Студент должен знать: структуру, функцию, синтез и бета-окисление жирных кислот; структуру, функцию, синтез и утилизацию кетоновых тел, принцип лабораторной работы “Обнаружение кетоновых тел в моче”.
Мотивация
Знание структуры, функции, синтеза и b-окисления жирных кислот, необходимо для понимания механизмов кетогенеза, а также усвоения обмена тканевых ацилсодержащих липидов.Обнаружение кетоновых тел в моче с помощью сухого реактива и диагностических полосок кето-ФАН широко используется в клинике.
Основные вопросы темы
1. Жирные кислоты - строение, биологическая роль.
2. Диагностическое значение определения жирных кислот.
3. Синтез жирных кислот, роль витаминов В3, РР, Н.
4. Бета-окисление жирных кислот, роль витаминов В2, В3, РР.
5. Кетоновые тела - строение, биологическая роль, синтез, утилизация.
6. Диагностическое значение определения кетоновых тел.
Лабораторный практикум
Обнаружение кетоновых тел в моче с помощью сухого реактива.
Перечень учебных и практических навыков, необходимых к усвоению по данной теме.
Знание структуры важнейших жирных кислот, а также знание в формулах процессов синтеза и b-окисления жирных кислот, синтеза и утилизации кетоновых тел.
Умение пользоваться метаболической картой “Обмен липидов”. Продолжение работы над составлением метаболической карты “Обмен липидов” - отражение процессов синтеза и b-окисления жирных кислот, синтеза и утилизации кетоновых тел.
Знакомство с унифицированным методом обнаружения кетоновых тел в моче.Навыки работы в биохимической лаборатории с целью подготовки к самостоятельному выполнению простейших биохимических анализов в клинике:работа с лабораторной посудой, работа с хим. реактивами,
Вопросы для самоконтроля (письменные упражнения)
1. Какова причина гетерогенности жирных кислот?
2. В каких органах наиболее интенсивно происходит синтез жирных кислот и в какой части клетки локализованы ферменты, осуществляющие этот процесс?
3. Укажите основные источники ацетил-КоА и НАДФ Н2 для синтеза жирных кислот.
4. В каких органах наиболее интенсивно происходит бета-окисление жирных кислот и в каких органеллах клетки локализованы ферменты, осуществляющие этот процесс?
5. Возможно ли бета-окисление жирных кислот в анаэробных условиях и почему?
6. Объясните расчет энергетической ценности жирной кислоты С14:0.
7. Где осуществляется синтез и утилизация кетоновых тел?
ЗАДАЧА №1.
Расчитайте энергетический эффект b-окисления 6 молей предельной жирной кислоты с шестью углеродными атомами. Результат выразить в молях АТФ. Сравните полученный результат в энергетической эффективностью окисления глюкозы.
ЗАДАЧА №2.
Расчитайте энергетический эффект полного окисления 20 молей ацетоацетил-КоА.
ЗАДАЧА №3.
Сколько энергии выраженной числом молекул АТФ, потребуется для синтеза одной молекулы капроновой кислоты из уксусной кислоты и СО2? Назовите компоненты, участвующие в синтезе.
ЗАДАЧА №4.
Какое число молекул бутирил-КоА может быть синтезировано за счет водорода НАДФН2, образовавшейся при распаде 24 молекул Гл-6-ф в окислительной ветви пентозофосфатного пути превращения углеводов?
ЗАДАЧА №5.
В норме за сутки образуется и поступает в кровь 5 г кетоновых тел, а при кетозе (длительное голодание, сахарный диабет) до 50 г кетоновых тел. Определить: какой процент кетоновых тел выводится с мочой, если их содержание в суточной моче в норме 0,05 г, а при кетозе 5 г? Каково значение этого процесса? Какое осложнение является результатом кетоза?
ОБНАРУЖЕНИЕ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ В МОЧЕ С ПОМОЩЬЮ СУХОГО РЕАКТИВА И ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ПОЛОСКИ кето-ФАН.
Мотивация. Кетоновые тела (b-гидроксимасляная кислота, ацетоуксусная и ацетон) появляются в моче при нарушениях углеводного и жирового обменов, в частности диабете, а также при голодании. В нормальной моче кетоновые тела обычными реакциями не обнаруживаются. Определение кетоновых тел в моче очень важно для диагностики заболевания, для контроля за ходом лечения и установлением диеты для больного диабетом.
Обнаружение кетоновых тел в моче с помощью сухого реактива.
Принцип. Нитропруссид натрия в щелочной среде реагирует с кетоновыми телами с образованием комплекса красно-фиолетового цвета.
Ход работы: На предметное стекло помещают небольшое количество сухого реактива и наносят на него 2-3 капли мочи. При наличии кетоновых тел получается окрашивание от розового до темно-фиолетового (появление окраски может наступить в течение 2-3 минут).
Теоретический материал Жирные кислоты
Строение жирных кислот. Жирные кислоты представляют собой гидрофобные углеводородные цепи с концевой гидрофильной карбоксильной группой. Гетерогенность жирных кислот обусловлена различием длины цепи и числом двойных связей.
Почти все жирные кислоты животного организма представляют собой неразветвленные цепи с четным числом углеродных атомов - от 14 до 24. Чаще всего встречаются жирные кислоты с 16 или 18 атомами углерода. Число двойных связей в жирных кислотах колеблется от 0 до 6. Почти во всех природных ненасыщенных жирных кислотах двойные связи имеют цис-конфигурацию.
Углеводородная цепь насыщенных жирных кислот может принимать бесчисленное множество конформаций, однако наиболее вероятна вытянутая форма, поскольку они являются энергетически наиболее выгодной. Цис-конфигурация двойной связи создает жесткий изгиб углеводородной цепи под углом примерно 30о. В полиеновых жирных кислотах цис-конфигурация придает алифатической цепи изогнутый и укороченный вид.
К важнейшим насыщенным жирным кислотам относятся пальмитиновая (С15Н31СООН, С16:О) и стеариновая (С17Н35СООН, С18:О) кислоты.
К важнейшим ненасыщенным жирным кислотам относятся пальмитоолеиновая (С15Н29СООН; 9-С16:1), олеиновая (С17Н33СООН; 9-С18:1), линолевая (С17Н31СООН;9,12-C18:1), линоленовая С17Н29СООН; 9,12,15-С18:3) и арахидоновая (С19Н31СOOH;5,8,11,14-С20:4) кислоты.
Биологическая роль жирных кислот
Свободные жирные кислоты содержатся в различных тканях животного организма в значительном количестве. Основная масса жирных кислот в качестве важнейшего структурного элемента входит в состав различных классов ацилсодержащих липидов.
Структурная функция
В биологических мембранах жирнокислотные остатки фосфоглицеридов и сфинголипидов формируют непрерывную углеводородную фазу липидного бислоя. Агрегатное состояние мембран определяется соотношением насыщенных и ненасыщенных жирнокислотных остатков, входящих в ее состав липидов. Дефицит незаменимых полиненасыщенных жирных кислот - линолевой, линоленовой и арахидоновой - приводит к изменению жирнокислотного состава мембранных липидов, сопровождающемуся нарушением функции биомембран.
Метаболическая функция
Жирные кислоты в составе фосфоглицеридов, главным образом полиненасыщенные, обладают высокой метаболической активностью. Остатки арахидоновой и линоленовой кислот в составе фосфатидилхолинов и особенно фосфатидилэтаноламинов являются основными субстратами перекисного окисления.
Ряд полиеновых С20-жирных кислот в составе фосфоглицеридов, в частности арахидоновая кислота, может быть использована для синтеза простагландинов.
Энергетическая функция
В жирных кислотах заключено значительное количество энергии. Энергетическая ценность жирных кислот реализуется в процессе b-окисления и последующего расщепления образующегося ацетил-КоА в ЦТК.