25.Метаболизм галактозы.Нарушение метаболизма галактозы(дефекты галактокиназы, галактазо-1-фосфатуридилтрансферазы)
образуется в кишечнике в результате гидролиза лактозы.необходимо изменить оптическую конфигурацию Н- и ОН-групп С4 атома в галактозе,т.е. провести реакцию эпимеризации.возможна только с УДФ-производным галактозы. УДФ-галактоза образуется из УДФ-глюкозы в ходе реакции, катализируемой уридилфосфат-4-эпимеразой. однако включению галактозы в описанную реакцию эпимеризации предшевствует её фосфорилирование с образованием галактозо-1-фосфат. Далее галактозо-1-фосфат замещает остаток глюкозы в УДФ-глюкозе с образованием УДФ-галактозы, т.е. прямая реакция фосфорилированной галактозы с УТФ не происходит. реакцию 2 можно рассматривать как перенос уридильного остатка с УДФ-глюкозы на галактозы, поэтому фермент назван галактозо-1-фосфатуридилтрансферазой. затем галактоза в составе нуклеотида включается в реакцию эпимеризации, в котором учавствует эпимераза -NAD-зависимый ферент. Она также может преобразовывать УДФ глюкозу в УДФ-галактозу. Галактоза необходима для синтеза лактозы в грудных железах. Глюкозо-1-фосфат включается в 1)синтез гликогена после реакции с УДФ и образования УДФ-глюкозы 2)превращение в печени в свободную глюкозу 3) катаболизм сопряженный с синтезом АТФ
галактоземия-возникает при нарушении обмена галактозы, наследственный дефект ферментов.
Недост. ГАЛТ. Рвота, диарея, желтуха.
Повышение концентрации галактозы.
Нарушение функций печени: гепатомегалия, жировая дистрофия.Нарушения в клетках полушарий головного мозга.
При диагностике галакотземии исследуют мочу на содержание галактозы, собранную после нескольких кормлений молоком.
28.Нейтральные жиры (триглицериды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. В цитоплазме клеток триглицериды откладываются в виде жировых капель.Избыток жира может вызывать жировую дистрофию. Главный признак появления жировой дистрофии — увеличение и уплотнение печени за счет накопления жира в гепатоцитах (клетках печени).
Структура триглицеридов:
-- органические жирные соединения, молекулы которых содержат лишь насыщенные жирные кислоты, соединенные с глицерином. Эти кислоты состоят из длинных цепей атомов углерода, связанных между собой только одинарными связями.
— разновидность жиров, состоящих из жирных кислот, в химической формуле которых содержатся непредельные (двойные) связи.
содержат в своей структуре остатки как насыщенных, так и ненасыщенных жирных кислот.
Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) - Витамин F - включают в себя комплекс полиненасыщенных жирных кислот: линолевой (омега-6), линоленовой (омега-3), арахидоновой (омега-6), а также эйкозапентаеновой и докозагексаеновой.
Лучшими натуральными источниками ПНЖК являются растительные масла из завязи пшеницы, семени льна, подсолнечника, соевых бобов, арахиса, а также грецкий орех, миндаль, семечки подсолнуха.
Полиненасыщенные жирные кислоты препятствуют развитию атеросклероза и снижают уровень триглицеридов, липопротеидов низкой плотности в крови, холестерина и его отложение на стенках артерий.
Липиды — это жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.). Липиды принадлежат к простейшим биологическим молекулам.
Химические свойства нейтральных жиров : гидролиз, гидрогенизация.
27.Существует несколько классификаций липидов. Наибольшее распространение получила классификация, основанная на структурных особенностях липидов. По этой классификации различают следующие основные классы липидов.
A. Простые липиды: сложные эфиры жирных кислот с различными спиртами.
1. Глицериды (ацилглицерины, или ацилглицеролы – по международной номенклатуре) представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот.
2. Воска: сложные эфиры высших жирных кислот и одноатомных или двухатомных спиртов.
Б. Сложные липиды: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы.
1. Фосфолипиды: липиды, содержащие, помимо жирных кислот и спирта, остаток фосфорной кислоты. В их состав часто входят азотистые основания и другие компоненты:
а) глицерофосфолипиды (в роли спирта выступает глицерол);
б) сфинголипиды (в роли спирта – сфингозин).
2. Гликолипиды (гликосфинголипиды).
3. Стероиды.
4. Другие сложные липиды: сульфолипиды, аминолипиды. К этому классу можно отнести и липопротеины.
B. Предшественники и производные липидов: жирные кислоты, глице-рол, стеролы и прочие спирты (помимо глицерола и стеролов), альдегиды жирных кислот, углеводороды, жирорастворимые витамины и гормоны.
Свойства липидов:- гидрофобность
-способность компактно хранить большое кол-во энергии
- фосфолипиды могут образовывать клеточные мембраны
- некоторые липиды являются гормонами
Функции липидов следующие:
Структурная. Фосфолипиды вместе с белками образуют биологические мембраны. В состав мембран входят также стеролы.
Энергетическая. При окислении жиров высвобождается большое количество энергии, которая идет на образование АТФ. В форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма, которые расходуются при недостатке питательных веществ. Животные, впадающие в спячку, и растения накапливают жиры и масла и расходуют их на поддержание процессов жизнедеятельности. Высокое содержание липидов в семенах растений обеспечивает развитие зародыша и проростка до их перехода к самостоятельному питанию. Семена многих растений (кокосовой пальмы, клещевины, подсолнечника, сои, рапса и др.) служат сырьем для получения растительного масла промышленным способом.
Защитная и теплоизоляционная. Накапливаясь в подкожной клетчатке и вокруг некоторых органов (почек, кишечника), жировой слой защищает организм животных и его отдельные органы от механических повреждений. Кроме того, благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранить тепло, что позволяет, например, многим животным обитать в условиях холодного климата. У китов, кроме того, он играет еще и другую роль — способствует плавучести.
Смазывающая и водоотталкивающая. Воск покрывает кожу, шерсть, перья, делает их более эластичными и предохраняет от влаги. Восковой налет имеют листья и плоды многих растений.
Регуляторная. Многие гормоны являются производными хо-лестерола, например половые (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин) и кортикостероиды (альдостерон). Производные холестерола, витамин D играют ключевую роль в обмене кальция и фосфора. Желчные кислоты участвуют в процессах пищеварения (эмульгирование жиров) и всасывания высших карбоновых кислот.
29. Стероиды — вещества животного или реже растительного происхождения, обладающие высокой биологической активностью.
Стероиды: структура
А. Базовая структура стероидов
В основе молекул стероидов лежит структура полициклического насыщенного углеводорода эстрана, построенного из четырех конденсированных углеродных колец. Многие стероиды содержат боковые углеводородные цепи, как, например, приведенный на схеме холестан, являющийся основой многих стеринов (стероидных спиртов).
Б. Пространственная структура стероидов
Согласно принятой номенклатуре, четыре кольца в молекуле стероидов обозначаются заглавными буквами латинского алфавита А, B, С, D. Благодаря тетраэдрической ориентации валентностей атома углерода структура эстрана в целом не плоская, а складчатая. Три возможные конформации циклогексана носят названия «кресло», «ванна» и «скрученная ванна» (твист-конформация, на схеме не приведена). Наиболее часто встречаются конформации кресла и ванны. Пятичленные кольца часто принимают конформацию «конверта». Отдельные алифатические кольца легко переходят из одной конформации в другую даже при комнатной температуре. В молекулах стероидов такие переходы невозможны.
Заместители в стероидном коре могут быть расположены в плоскости кольца (е — экваториально) или почти перпендикулярно плоскости (а — аксиально). Если в пространственной модели заместители обращены к наблюдателю (в двумерном изображении над плоскостью), то такие связи обозначают сплошной линией (β-положение). Если заместители ориентированы от наблюдателя (в двумерном изображении — под плоскостью), то такие связи изображают пунктирной линией (α-положение). Так называемые ангулярные метильные группы при С-10 и C-13 всегда находятся в β-положении.
Соседние кольца А и В могут быть расположены в одной плоскости (транс-сочленение; 2) или располагаться под углом друг к другу (цис-сочленение; 1). Форма сочленения зависит от положения заместителя (H) при общем углеродном атоме (C-5), который может занимать цис- или транс-положение по отношению к ангулярной метильной группе при С-10. Заместители в местах пересечения отдельных колец обычно находятся в транс-положении. По форме стероидный кор напоминает плоский диск. Исключение составляют
изогнутые под углом вследствие цис-сочленения колец А и В молекулы экдистероидов и желчных кислот, а также сердечных гликозидов и токсинов жаб.
Реальное представление о пространственной структуре молекул стероидов дает вандерваальсова модель холестерина (3). Четыре кольца образуют жесткий каркас, к которому присоединена относительно гибкая боковая цепь.
Стероиды — сравнительно неполярные (гидрофобные) соединения. Благодаря отдельным полярным группировкам, гидрокси- или оксогруппе, они могут проявлять амфифильные свойства. Больше всего эти свойства выражены у солей желчных кислот (см. рис. 307).
В.Тонкослойная хроматография
Тонкослойная хроматография (TCX) — эффективный, преимущественно аналитический, метод быстрого разделения липидов и других низкомолекулярных веществ (аминокислот, нуклеотидов, витаминов, лекарственных веществ). Исследуемый образец наносят на тонкий слой силикагеля, закрепленный на пластинке из стекла, фольги или пластика (1). Пластинку поменяют в хроматографическую камеру с небольшим количеством растворителя. Под действием капиллярных сил фронт растворителя продвигается по пластинке, увлекая вещества, присутствующие в образце (2). Скорость продвижения разделяемых веществ зависит от распределения между неподвижной и подвижной фазами, т.е. между гидрофильным силикагелем и неполярным растворителем. Хроматографический процесс заканчивают в тот момент, когда растворитель достигает верхнего края пластинки. Слой силикагеля высушивают, анализируемые вещества проявляют на пластинке с помощью подходящих красителей или в УФ-свете (3). Подвижность вещества в данной системе выражают в виде величины Rf. Сравнивая полученные значения Rf с подвижностью контрольных веществ (свидетелей), идентифицируют соединения, присутствующие в образце
Стероиды: классификация
Три наиболее важные группы стероидов составляют cтерины, желчные кислоты и cтероидные гормоны. Кроме того, к стероидам относят соединения растительного происхождения, обладающие ценными фармакологическими свойствами: стероидные алкалоиды, гликозиды дигиталиса (сердечные гликозиды) и стероидные сапонины.
А. Стерины
Стеринами называются cтероидные спирты. Все стерины содержат β-гидроксильную группу при С-3 и одну или несколько двойных связей в кольце В и боковой цепи. В молекулах стеринов отсутствуют карбоксильные и карбонильные группы.
В организме животных наиболее важным стерином является холестерин. В растениях и микроорганизмах содержится множество родственных соединений, например эргостерин, β-ситостерин, стигмастерин.
Холестерин присутствует во всех животных тканях, особенно в нервных тканях. Он является важнейшей составной частью клеточных мембран, где регулирует их текучесть (см. с. 219). Запасной и транспортной формами холестерина служат его эфиры с жирными кислотами. Наряду с другими липидами холестерин и его эфиры присутствуют в составе липопротеидных комплексов плазмы крови (см. с. 273). Холестерин входит в состав желчи и многих желчных камней. Вопросы биосинтеза, метаболизма и транспорта холестерина обсуждаются в других разделах (см. сс. 175, 305).
Нарушение обмена холестерина играет важную роль в развитии атеросклероза, заболевания связанного с отложением холестерина (бляшек) на стенках кровеносных сосудов (кальцинирование) из-за повышенного уровня холестерина в крови. Для предупреждения атеросклероза важно, чтобы в пищевом рационе прeoблaдaли продукты растительного происхождения, для которых характерно низкое содержание холестерина. Напротив, пищевые продукты животного происхождения содержат много холестерина, особенно яичный желток, мясо, печень, мозги.
Б. Желчные кислоты
Из холестерина в печени образуются желчные кислоты. По химическому строению эти соединения близки к холестерину. Для желчных кислот характерно наличие укороченной разветвленной боковой цепи с карбоксильной группой на конце. Двойная связь в кольце В отсутствует, а кольца А и В сочленены в цис-положении. Стероидный кор содержит в положениях 3, 7 и 12 от одной до трех β-гидроксильных групп.
Желчные кислоты обеспечивают растворимость холестерина в желчи и способствуют перевариванию липидов (см. с. 265). В печени вначале образуются первичные желчные кислоты — холевая и хенодезоксихолевая (антроподезоксихолевая). Дегидроксилирование этих соединений по С-7 микрофлорой кишечника приводит к образованию вторичных желчных кислот — литохолевой и дезоксихолевой.
В. Стероидные гормоны
Биосинтез стероидных гормонов — процесс не столь заметный в количественном отношении — имеет вместе с тем большое физиологическое значение. Стероиды образуют группу липофильных сигнальных веществ, регулирующих обмен веществ, рост и репродуктивные функции организма.
В организме человека присутствуют шесть стероидных гормонов: прогестерон, кортизол, альдостерон, тестостерон, эстрадиол и кальцитриол (устаревшее название кальциферол). За исключением кальцитриола эти соединения имеют очень короткую боковую цепь из двух углеродных атомов или не имеют ее вовсе. Для большинства соединений этой группы характерно наличие оксогруппы при С-3 и сопряженной двойной связи С-4/С-5 в кольце А. Различия наблюдаются в строении колец С и D. В эстрадиоле кольцо А ароматическое и, следовательно, гидроксильная группа oблaдаeт свойствами фенольной ОН-группы. Кальцитриол отличается от гормонов позвоночных, однако также построен на основе холестерина. За счет светозависимой реакции раскрытия кольца В кальцитриол образует так называемый «секостероид» (стероид с раскрытым кольцом).
Холестери́н— органическое соединение, природный жирный (липофильный) спирт, содержащийся в клеточных мембранах всех живых организмов за исключением безъядерных (прокариоты). Нерастворим в воде, растворим в жирах и органических растворителях. Около 80 % холестерина вырабатывается самим организмом (печенью, кишечником, почками, надпочечниками, половыми железами), остальные 20 % поступают с пищей[1]. В организме находится 80 % свободного и 20 % связанного холестерина. Холестерин обеспечивает стабильность клеточных мембран в широком интервале температур. Он необходим для выработки витамина D, выработки надпочечниками различных стероидных гормонов, включая кортизол, альдостерон, женских половых гормонов эстрогенов и прогестерона, мужского полового гормона тестостерона, а по последним данным — играет важную роль в деятельности синапсов головного мозга и иммунной системы, включая защиту от рака
Биологическая роль
Холестерин в составе клеточной плазматической мембраны играет роль модификатора бислоя, придавая ему определенную жесткость за счет увеличения плотности «упаковки» молекул фосфолипидов. Таким образом, холестерин — стабилизатор текучести плазматической мембраны[5].
Холестерин открывает цепь биосинтеза стероидных половых гормонов и кортикостероидов[6], служит основой для образования жёлчных кислот и витаминов группы D[7][8], участвует в регулировании проницаемости клеток и предохраняет эритроциты крови от действия гемолитических ядов[7][8].
Холестерин нерастворим в воде и в чистом виде не может доставляться к тканям организма при помощи основанной на воде крови. Вместо этого холестерин в крови находится в виде хорошо растворимых комплексных соединений с особыми белками-транспортерами, так называемыми аполипопротеинами. Такие комплексные соединения называются липопротеинами.
Существует несколько видов аполипопротеинов, различающихся молекулярной массой, степенью сродства к холестерину и степенью растворимости комплексного соединения с холестерином (склонностью к выпадению кристаллов холестерина в осадок и к формированию атеросклеротических бляшек). Различают следующие группы: высокомолекулярные (HDL, ЛПВП, липопротеины высокой плотности) и низкомолекулярные (LDL, ЛПНП, липопротеины низкой плотности), а также очень низкомолекулярные (VLDL, ЛПОНП, липопротеины очень низкой плотности) и хиломикрон.
К периферийным тканям холестерин транспортируется хиломикроном, ЛПОНП и ЛПНП. К печени, откуда затем холестерин удаляется из организма, его транспортируют аполипротеины группы ЛПВП.
30.Холестерол-стероид,характерный только для животных организмов .Он синтезируется во многих тканях человека, но основное место синтеза-печень. В печени синтезируется более 50% холестерола, в тонком кишечнике- 15-20%,остальной холестерол синтезируется в коже ,коре надпочечников ,половых железах.
Холестерин в крови содержится в следующих формах:
— общий холестерин
— холестерин липопротеинов низкой плотности (ЛПНП)
— холестерин липопротеидов высокой плотности (ЛПВП)
Холестерин ЛПНП — это основная транспортная форма общего холестерина. Он переносит общий холестерин в ткани и органы. Определение холестерина ЛПНП проводят для того, чтобы выявить повышение холестерина в крови. При развитии сосудистых заболеваний именно холестерин ЛПНП — источник накопления холестерина в стенках сосудов. Риск развития атеросклероза и ишемической болезни сердца более тесно связан с холестерином ЛПНП, чем с общим холестерином.
Холестерин ЛПВП осуществляет транспорт жиров и холестерола от одной группы клеток к другой. Так холестерин ЛПВП переносит холестерин из сосудов сердца, сердечной мышцы, артерий мозга и других периферических органов в печень, где из холестерина образуется желчь. Холестерин ЛПВП удаляет излишки холестерина из клеток организма.
Организм человека самостоятельно вырабатывает холестерол. Синтез холестерина происходит в печени (50—80%), некоторое количество холестерола вырабатывается в коже, надпочечниках и стенках кишечника. Часть холестерина поступает в организм с продуктами питания. Холестерин содержится в жирном мясе, рыбе, сливочном масле, яйцах, молоке и других продуктах животного происхождения.
Нормы холестерина в крови:
мужчины: общий — 3,0-6,0 ммоль/л; ЛПНВ — 2,25-4,82 ммоль/л; ЛПВП - 0,7-1,73 ммоль/л.
женщины: общий — 3,0-6,0 ммоль/л; ЛПНВ — 1,92-4,51 ммоль/л; ЛПВП - 0,86-2,28 ммоль/л
Превращения холестерина в желчные кислоты
Значительную часть холестерина человек получает с пищей. Между тем организм способен полностью покрыть потребность в нем путем синтеза его из промежуточного продукта распада жирных кислот. Печень – одно из двух основных мест этого процесса, в ней и кишечнике образуется более 90 % холестерина, содержащегося в организме. Ежедневно с желчью выводится из печени в кишечник около 2 г этого вещества: пятая часть выделяется с калом, остальное всасывается вновь и с лимфой возвращается в печень.
Здесь же холестерин превращается в желчные кислоты (около 0,4 г кислот в сутки). Для этого сами гепатоциты вырабатывают специальный фермент. Являясь одним из главных компонентов желчи, эти кислоты попадают с нею в кишечник, там участвуют в пищеварении, способствуя всасыванию жиров и холестерина, и возвращаются (95 %) с кровью в печень, причем потерянные с калом 5 % полностью восстанавливаются вновь образующимися в печени желчными кислотами. Получается замкнутая непрерывная циркуляция: 3-4 г этих биологически активных веществ совершают в сутки 5-10 оборотов. Конечно же, не случайно
31. Эссенциальные жирные кислоты (витамин F) представители, симптомы гиповитаминоза. Участие в биохимических процессах. Не синтезируются в организме, поэтому их употребляют как БАД к пище; являются незаменимыми. В зависимости от положения ближайшей к метильной группе двойной связи, ненасыщенные жирные кислоты подразделяют на классы "Омега". Полиненасыщенные жирные кислоты образуют два класса:
Omega-3
1. Альфа-линоленовая кислота 2. Эйкозапентаеновая кислота 3. Докозогексаеновая кислота
Суточная потребность в ПНЖК Омега-3: 3-9 г.
Omega-6
4. Линолевая кислота 5. Гамма-линоленовая кислота - является энергетическим субстратом в процессе внутриклеточного дыхания и входит в состав фосфолипидов мембран животных клеток. При недостатке ее в пище происходит нарушение функционирования биологических мембран и жирового обмена в тканях, что приводит к развитию патологических процессов, в частности дерматозов, поражений печени, развивается атеросклероз сосудов.
6. Арахидоновая кислота
Жирные кислоты Омега-3 содержатся в некоторых растительных жирах и жире холодноводных морских рыб. Они важны для работы различных систем организма. Предохраняют от окисления липиды клеточных мембран, от развития резистентности к инсулину и реактивной гиперинсулинемии, улучшают реологические параметры крови, способствуют улучшению зрения и деятельности мозга. Значительно снижают риск развития ишемической болезни сердца за счет снижения уровня холестерина и триглицеридов в крови и понижения кровяного давления.
При недостатке Омега-3 в питании резко возрастает образование атеросклеротических бляшек на стенках сосудов, поэтому дефицит кислот Омега-3 способствует развитию заболеваний сердечно-сосудистой системы.
Витамин F - комплекс полиненасыщенных жирных кислот, которые принимают значительное участие в биологических процессах.
Биологическое значение витамина F
Витамин F важен для сердечно-сосудистой системы: препятствует развитию атеросклероза, улучшает кровообращение, обладает кардиопротекторным и антиаритмическим действием. Полиненасыщенные жирные кислоты уменьшают воспалительные процессы в организме, улучшают питание тканей. Также участие в синтезе жиров (особенно насыщенных), метаболизме холестерина, влияние на сперматогенез, образование простагландинов, заживление ран
Источники
Лучшими натуральными источниками витамина F являются растительные масла из завязи пшеницы, семени льна, подсолнечника, соевых бобов, арахиса, а также грецкий орех, миндаль, семечки подсолнуха, а также рыбы жирных и полужирных сортов (лосось, макрель, сельдь, сардины, форель, тунец и др.) и моллюски.
Симптомы недостаточности витамина F
Наиболее часто недостаточность витамина F проявляется в раннем детском возрасте (у детей до года), что может быть связано с недостаточным поступлением их с пищей, нарушением всасывания, инфекционными заболеваниями. Клиника гиповитаминоза у детей проявляется отставанием в росте, снижением веса, шелушением кожи, утолщением эпидермиса, увеличением потребления воды при снижении диуреза, жидким стулом. У взрослых также отмечается подавление репродуктивных функций, развитие сердечно-сосудистых и инфекционных заболеваний. Могут наблюдаться болезни кожи (в частности экзема), волос, ломкость ногтей, прыщи, также жировая инфильтрация печени, атеросклероз, иммунодефициты, затягивание и хроническое течение воспалительных заболеваний.
Единственным четко доказанным проявлением нехватки витамина F является фолликулярный гиперкератоз.