НЕЗАМІННІ ЖИРНІ КИСЛОТИ

НЕЗАМІННІ ЖИРНІ КИСЛОТИ, ненасичені жирні кислоти (головним чином лінолева, ліноленова та арахідонова), необхідні для зростання та розвитку ссавців. Додавання незамінних жирних кислот у їжу знімає патологічні симптоми, зумовлені вмістом на раціоні, позбавленому жирів. Ліноленова та арахідонова кислоти можуть синтезуватися в організмі з лінолевої кислоти, лінолева кислота не синтезується в тваринному організмі і повинна надходити з їжею. Незамінні жирні кислоти – структурні компоненти гліцеридів, а також фосфоліпідів, що входять до складу біологічних мембран. Арахидонова кислота – попередник простагландинів.

НЕЗАМІННІ ЖИРНІ КИСЛОТИ - Dosvid.v.ua

1. Чому процес розпаду жирних кислот називається «бета-окислення»?

β- Окислення жирних кислот – специфічний шлях катаболізму жирних кислот, що протікає в матриксі мітохондрій тільки в аеробних умовах і закінчується утворенням ацетил-КоА. Метаболічний шлях – β-окислення – названо так тому, що реакції окиснення жирної кислоти відбуваються у β-вуглецевого атома.

Де у клітинах протікає цей процес?

β-Окислення жирних кислот відбувається в матриксі мітохондрій, тому після активації жирні кислоти повинні транспортуватися всередину мітохондрій.

Який орган не використовує жирні кислоти як джерело енергії?

Жирні кислоти не є джерелом енергії для мозку та інших нервових тканин, оскільки жирні кислоти не проходять через гематоенцефалічний бар'єр, як і інші гідрофобні речовини. швидкість обміну жирних кислот у нервовій тканині істотно менша, ніж в інших тканинах. , не можуть окислювати жирні кислоти

2. Напишіть реакцію активації жирних кислот (пальмітинової), вкажіть фермент та клас, до якого він належить.

Пальмітоїл-SКоА + 7ФАД + 7НАД + + 7Н₂O + 7HS-KoA → 8Ацетил-SКоА + 7ФАДН₂ + 7НАДН

3. Що є кінцевими продуктами розпаду нейтральних жирів?

Гліцерин та жирні кислоти.

Подайте у вигляді схеми всі етапи катаболізму, що призводять до утворення кінцевих продуктів.

Жири зберігаються досі їх використання. Катаболізм жиру йде в три етапи:

1. Гідроліз жиру до гліцерину та жирних кислот (ліполіз)

Це ферментативний процес. Здійснюють його два ферменти:

ЛІПАЗА ЖИРОВОЇ ТКАНИНИ.

Першим етапом катаболізму ліпідів є їх ферментативний гідроліз, який має назву ліполіз. В результаті цього процесу з нейтральних жирів утворюється гліцерин та три молекули жирних кислот. При гідролізі фосфоліпідів утворюється гліцерин, два залишки жирних кислот, залишок фосфорної кислоти та залишок радикала, який був пов'язаний з фосфорною кислотою, що відрізняється у різних фосфоліпідів (рис. 15).

2. Перетворення гліцерину (входить у ГБФ-шлях) і жирних кислот (піддаються b-окисленню) на ацетил-КоА.

3. Загальний шлях – цикл трикарбонових кислот

Обмін гліцерину може здійснюватися кількома шляхами. Значна частина гліцерину, що утворився при гідролізі ліпідів, використовується для їхнього ресинтезу. Крім того, продукти, що утворюються при окисленні гліцерину можуть включатися в гліколіз або глюконеогенез. Спочатку відбувається фосфорилювання гліцерину з утворенням гліцерофосфату, донором фосфатної групи є молекула АТФ.

Більшість гліцерофосфату використовується для синтезу ліпідів. Частина гліцерофосфату окислюється до фосфодіоксіацетону, який ізомеризується в гліцеральдегід-3-фосфат, який є проміжним продуктом гліколізу та використовується клітиною для одержання енергії (рис. 16).

Розрахуйте кількість АТФ, що утворюється при окисленні 1 молекули гліцеролу до СО₂ та Н₂О.

Енергетичний ефект окислення гліцеролу: За рахунок окислення ацетил-КоА у циклі Кребса – 12 АТФ; рахунок окислення НАДН в дихальної ланцюга – 3×3=9 АТФ; рахунок субстратного фосфорилирования – 2×1=14; всього – 23 молекули АТФ. Одна молекула АТФ була витрачена активацію гліцеролу, отже, остаточний результат становить 23-1=22 молекули АТФ.

5. Напишіть послідовність реакцій бета-окислення (один цикл) стеаринової кислоти. Назвіть ферменти, що діють, вкажіть, до яких класів вони відносяться.

Порахуйте за формулою енергетичний вихід у цьому процесі.

У стеариновій кислоті 18 атомів вуглецю, отже, при вступі в бета-окислення вона пройде цикл 8 разів. Отже від кожної кислоти ми отримаємо 9 ацетил-КоА і 8 відновлених НАДН+Н і ФАДН2, разом максимальний вихід АТФ від кожної кислоти 9*12+8*3+8*2=148 АТФ, але 2 витрачаємо при активації, отже 146. Разом при бета окисленні 146 * 3 = 438 (т. к. в тригліцериді їх три)

Яка роль вітаміну В₁₂ у процесі розпаду жирних кислот із непарним числом вуглецевих атомів?

У ссавців та людини виявлено дві ферментні реакції, що вимагають участі одного з двох коферментів вітаміну В12. У першій реакції бере участь метилкобаламін, у другій – 5-дезоксаденозілкобаламін. Перша реакція забезпечує нормальне кровотворення, розмноження епітеліальних клітин ШКТ. У ході цієї реакції з уридин-монофосфату утворюється тимідин-монофосфат, що включається до ДНК.

При дефіциті вітаміну В12 в організмі накопичується токсична для нервової клітини метилмалонова кислота. Крім того, порушується синтез жирних кислот з непарним числом вуглецевих атомів, а вони входять до складу мієліну нервового волокна.

6. У чому полягає біологічне значення карнітину?

Карнітин є переносником жирних кислот із цитоплазми клітини в мітохондрії, де відбувається їхнє β-окислення. Нестача карнітину призведе до уповільнення процесів катаболізму жирних кислот у тканинах та використання їх на синтетичні потреби.

Напишіть утворення пальмітоїл-карнітину. Назвіть фермент та клас, до якого він належить. Відомо рідкісне спадкове захворювання, при якому в скелетних м'язах знижено концентрацію карнітину, як це позначиться на здатності виконувати фізичну роботу?

Існують 2 форми первинного дефіциту карнітину – міопатична та генералізована. Міопатична форма проявляється зазвичай вже у дитинстві загальною слабкістю. Клінічно вона схожа з міопатіями та поліміозитом. Основний симптом – наростаюча безболісна слабкість проксимальних м'язів, у частини хворих – тяжка кардіоміопатія.

7. У якій частині клітин та з чого протікає біосинтез вищих жирних кислот?

Повний синтез насичених жирних кислот здійснюється тільки в розчинній частині цитоплазми. Джерелом вуглецю для синтезу жирних кислот є ацетил-КоА, що утворюється при розпаді глюкози в абсорбтивному періоді. Таким чином, надлишок вуглеводів, що надходять в організм, трансформується у жирні кислоти, а потім у жири.

Напишіть регуляторну реакцію, вкажіть фермент та кофермент. Назвіть клас ферменту.

Освіта малоніл-КоА з ацетил-КоА – регуляторна реакція у біосинтезі жирних кислот.

Перша реакція синтезу жирних кислот – перетворення ацетил-КоА на малоніл-КоА. Фермент, який каталізує цю реакцію (ацетил-КоА-карбоксилаза), відносять до класу лігаз. Він містить ковалентно пов'язаний біотин (рис. 8-36). У першій стадії реакції СО₂ ковалентно зв'язується з біотином за рахунок енергії АТФ, на другій стадії СОО – переноситься на ацетил-КоА з утворенням малонілу-КоА. Активність ферменту ацетил-КоА-карбоксилази визначає швидкість всіх наступних реакцій синтезу жирних кислот.

. Вищі жирні кислоти можуть бути синтезовані в організмі із метаболітів вуглеводного обміну. Вихідною сполукою для цього біосинтезу є ацетил-КоА, що утворюється в мітохондріях з пірувату – продукту гліколітичного розпаду глюкози Місце синтезу жирних кислот – цитоплазма клітин, де є мультиферментний комплекс синтетаза вищих жирних кислот. Цей комплекс складається з шести ферментів, пов'язаних з ацилпереносним білкомякий містить дві вільні SH-групи (АПБ-SH). Синтез відбувається шляхом полімеризації двовуглецевих фрагментів, кінцевим продуктом є пальмітинова кислота – насичена жирна кислота, що містить 16 атомів вуглецю.Обов'язковими компонентами, що беруть участь у синтезі, є НАДФН (кофермент, що утворюється в реакціях пентозофосфатного шляху окиснення вуглеводів) та АТФ.

20.1.2. Ацетил-КоА надходить з мітохондрій до цитоплазми за допомогою цитратного механізму (рисунок 20.1). У мітохондріях ацетил-КоА взаємодіє з оксалоацетатом (фермент – цитратсинтаза), цитрат, що утворюється, переноситься через мітохондріальну мембрану за допомогою спеціальної транспортної системи. У цитоплазмі цитрат реагує з HS-КоА та АТФ, знову розпадаючись на ацетил-КоА та оксалоацетат (фермент – цитратліаза).

Малюнок 20.1. Перенесення ацетильних груп із мітохондрій до цитоплазми.

Початковою реакцією синтезу жирних кислот є карбоксилювання ацетил-КоА з утворенням малонілу-КоА (рисунок 20.2). Фермент ацетил-КоА-карбоксилазу активується цитратом та інгібується КоА-похідними вищих жирних кислот.

Малюнок 20.2. Реакція карбоксилювання ацетил-КоА.

Потім ацетил-КоА і малоніл-КоА взаємодіють з SH-групами ацилпереносить білка (рисунок 20.3).

Малюнок 20.3. Взаємодія ацетил-КоА і малоніл-КоА з ацилпереносним білком.

Далі відбувається їх конденсація, декарбоксилювання та відновлення продукту, що утворився (рисунок 20.4).

Продукт реакції взаємодіє з новою молекулою малоніл-КоА і цикл багаторазово повторюється до утворення залишку пальмітинової кислоти.

Обов'язковими компонентами, що беруть участь у синтезі, є НАДФН (кофермент, що утворюється в реакціях пентозофосфатного шляху окиснення вуглеводів) та АТФ.

Запам'ятайте основні особливості біосинтезу жирних кислот порівняно з β-окисленням:

· Синтез жирних кислот в основному здійснюється в цитоплазмі клітини, а окислення – в мітохондріях;

· Участь у процесі зв'язування СО2 з ацетил-КоА;

· У синтезі жирних кислот бере участь ацилпереносний білок, а в окисленні – коензим А;

· для біосинтезу жирних кислот необхідні окислювально-відновні коферменти НАДФН, а для β-окислення – НАД+ та ФАД.

8. З яких джерел та якими шляхами виникає ацетил-КоА для синтезу жирних кислот?

Ацетил-КоА утворюється в мітохондріях з пірувату – продукту гліколітичного розпаду глюкози.

Назвіть продукт, як ацетил-КоА проникає з мітохондрій в цитоплазму.

Ацетил-КоА надходить з мітохондрій до цитоплазми за допомогою цитратного механізму (рисунок 20.1). У мітохондріях ацетил-КоА взаємодіє з оксалоацетатом (фермент – цитратсинтаза), цитрат, що утворюється, переноситься через мітохондріальну мембрану за допомогою спеціальної транспортної системи. У цитоплазмі цитрат реагує з HS-КоА та АТФ, знову розпадаючись на ацетил-КоА та оксалоацетат (фермент – цитратліаза).

Назвіть два джерела НАДФН для біосинтезу найвищих жирних кислот.

Відновлений внаслідок дії малик-фермент NADPH використовується як донор водню для подальших реакцій синтезу жирних кислот. Інше джерело NADPH – окислювальні стадії пентозофосфатного шляху катаболізму глюкози.

9. Що таке синтаза жирних кислот і яка жирна кислота є кінцевим продуктом реакції?

Після утворення малоніл-КоА синтез жирних кислот триває на мультиферментному комплексі – синтазі жирних кислот (пальмітоїлсинтетазі). Цей фермент складається з 2 ідентичних протомерів, кожен з яких має доменну будову і, відповідно, 7 центрів, що мають різні каталітичні активності (рис. 8-37).Цей комплекс послідовно подовжує радикал жирної кислоти на 2 вуглецевих атоми, донором яких служить малоніл-КоА. Кінцевий продукт роботи цього комплексу – пальмітинова кислота, тому колишня назва цього ферменту – пальмітоїлсинтетаза.

10. Як синтезуються жирні кислоти довші, ніж пальмітинова кислота?

Жирні кислоти з довгим вуглеводневим ланцюгом переносяться через щільну внутрішню мембрану мітохондрій за допомогою карнітину. Карнітин надходить з їжею або синтезується із незамінних амінокислот лізину та метіоніну. У реакціях синтезу карнітину бере участь вітамін С (аскорбінова кислота).

Як виникають ненасичені жирні кислоти? Які специфічні ферменти у своїй беруть участь?

11. Які шляхи метаболізму жирних кислот активуються в період травлення, а які у постабсорбційному періоді? Які гормони активують ці процеси?

12. З чого і де в організмі утворюється ацетооцтова кислота? Яке її біологічне значення? Розрахуйте вихід АТФ при окисленні 1 моль ацетоацетату та 1 моль β-гідроксибутирату.

13. З яких речовин у печінці утворюється ацетил-КоА при голодуванні та цукровому діабеті? Чому кількість ацетил-КоА, що окислюється в ЦТК клітин печінки в цих умовах менша?

14. Скільки молекул глюкози і якими шляхами потрібно витратити, щоб синтезувати 1 молекулу трипальмітоїлгліцеролу?

15. За яких умов збільшуватиметься синтез жирних кислот?

А. При підвищенні концентрації глюкози у крові після їжі.

Б. При зниженні секреції інсуліну.

В. При збільшенні секреції глюкагону.

Г. При надмірному надходженні жирів із їжею.

Д. При дефосфорилуванні ацетил-КоА-карбоксилази.

16. Охарактеризуйте зміни обміну ацетил-КоА при дефіциті клітини: біотину; НАДФН; оксалоацетату.

17.Підберіть до кожного пронумерованого твердження відповідну літерну відповідь.

1. Жирні кислоти синтезуються А. Лінолева кислота.

в організмі людини із ацетил-КоА. Б. Пальмітінова кислота.

2. Жирна кислота не синтезується У. Олеїнова кислота.

в організмі, повинна надходити Г. Стеаринова кислота.

з їжею. Д. Арахідонова кислота.

3. Жирна кислота синтезується з

незамінної жирної кислоти,

18. На схему обміну вуглеводів та загальних шляхів катаболізму нанесіть реакції обміну жирних кислот, гліцерину та кетонових тіл. Стрілки вкажіть шляхи взаємоперетворень вуглеводів і жирів. Виділіть регуляторні ферменти метаболічних шляхів, їх активатори та інгібітори. За схемою покажіть шляхи освіти та використання ацетил-КоА. у клітинах.

Література для самопідготовки. Лекційний матеріал; (1) – С. 287-297, 308-309; (2) – С. 373-389; (3) – С. 186-198; (4) – 1т. С. 225-237, 287-296, 2т. З. 287-290, 295-296.

ЩО ВІДБУВАЄТЬСЯ, КОЛИ МИ СПРАВИМОСЯ Не розуміючи відмінностей, що існують між чоловіками та жінками, дуже легко довести справу до сварки.

ЩО ВІДБУВАЄТЬСЯ У ДОРОСЛОМУ ЖИТТІ? Якщо ви все ще «неправильно» пов'язані з матір'ю, ви уникаєте відділення та незалежного дорослого існування.

Що робить відділ з експлуатації та супроводу ІВ? Відповідає за збереження даних (розклади копіювання, копіювання та ін.).

Система територій, що охороняються в США Вивчення особливо охоронюваних природних територій (ООПТ) США представляє особливий інтерес з багатьох причин.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком гугл на сайті:

НЕЗАМІННІ ЖИРНІ КИСЛОТИ - Dosvid.v.ua

Ціль заняття. Засвоїти механізми біохімічних реакцій окислення та синтезу вищих жирних кислот, а також механізми регулювання цих процесів.Вивчити метаболізм кетонових тіл для розуміння змін в обміні речовин, що відбуваються при голодуванні та цукровому діабеті. Виконати якісні реакції на кетонові тіла у сечі.

Початковий рівень. Формування та характеристика складноефірного зв'язку. Будова та номенклатуру вищих жирних кислот, перекисне окислення ліпідів (ПОЛ) (курс біоорганічної хімії).

Повторити. Будова мітохондріальної ЦПЕ, окисне фосфорилювання, загальні шляхи катаболізму (ОДПВК, ЦТК), коферменти.

Зміст теоретичного матеріалу. 1. β-окислення – специфічний шлях катаболізму жирних кислот. Характеристика процесу: визначення, значення, сутність, внутрішньоклітинна локалізація, активація жирних кислот, транспорт у мітохондрію Хімізм та регуляторний фермент, зв'язок із загальними шляхами катаболізму та з ЦПЕ. Енергетичний вихід: кількість молекул АТФ при повному окисненні пальмітату. 2. Окислення жирних кислот із непарним числом вуглецевих атомів. 3. Шляхи перетворення гліцеролу у тканинах; окислення та енергетика. 4. Шляхи використання ацетил-КоА у клітинах. Метаболізм кетонових тіл. Хімізм реакцій. Причини виникнення кетозу при тривалому голодуванні та цукровому діабеті. 5. Біосинтез вищих жирних кислот. Характеристика процесу. Особливості будови пальмітатсинтазного комплексу, роль малік-фермента. Подовження вуглеводневого ланцюга жирних кислот. 6. Гормональне регулювання метаболізму жирних кислот. (*)8. Резистентність та схильність до кетозу у дітей.

Для засвоєння матеріалу теми слід звернути увагу, що:

1) Синтез жирних кислот протікає у цитоплазмі з ацетил-КоА, а β-окислення – у мітохондріях до ацетил-КоА. Обидва процеси мають циклічний характер.Усі перетворення вільних жирних кислот починаються з утворення ацил-КоА (активація жирних кислот).

2) У гепатоцитах може відбуватися з великою швидкістю синтез жирних кислот, так і окислення. При активації одного з процесів швидкість протікання іншого – знижується.

3) У кожному циклі β-окислення утворюється ацетил-КоА, який у ЦТК окислюється до вуглекислого газу. Число молей ацетил-КоА, що утворюються в результаті окислення жирних кислот з парним числом атомів вуглецю (п), можна розрахувати за формулою: п/2.

4) В останній цикл вступає бутирил-КоА і при його окисленні утворюється 2 ацети-КоА, тому число циклів для жирної кислоти з п-числом атомів вуглецю розраховують за формулою: п/2-1. Сумарний вихід освіти АТФ розраховують за такою формулою:

5) Процес β-окислення пов'язаний з ЦПЕ через дві реакції дегідрування, в яких відновлюються 1 молекула ФАД та молекула НАД.

6) Джерелом двовуглецевих одиниць для нарощування ланцюга жирних кислот при їх синтезі є малоніл-КоА.

7) Донором водню в реакціях відновлення є кофермент НАДФН+Н+, що поставляється пентозофосфатним шляхом та за участю малик-ферменту (НАДФ-залежна малатдегідрогеназа).

8) Реакції біосинтезу жирних кислот каталізуються поліфункціональним ферментним комплексом (пальмітатсинтаза), який локалізований у цитозолі клітини і є доменним білоком.

9) Синтез кетонових тіл у печінці з ацетил-КоА, що утворюється переважно з жирних кислот, збільшується в тих умовах, коли клітини відчувають нестачу в глюкозі (голодування, цукровий діабет). Кетонові тіла, окислюючись до СО₂ та Н₂О, можуть використовуватися як джерело енергії всіма органами, крім печінки (т.к.у печінці немає ферменту, що забезпечує активацію кетонових тіл).

10) Гліцерол може розпадатися в тканинах до СО₂ та Н₂Про гліколітичному шляху через гліцеральдегід-3-фосфат.

Питання та вправи для самопідготовки та контролю засвоєння теми

1. Чому процес розпаду жирних кислот називається «бета-окислення»? Де у клітинах протікає цей процес? Який орган не використовує жирні кислоти як джерело енергії?

2. Напишіть реакцію активації жирних кислот (пальмітинової), вкажіть фермент та клас, до якого він належить.

3. Що є кінцевими продуктами розпаду нейтральних жирів? Подайте у вигляді схеми всі етапи катаболізму, що призводять до утворення кінцевих продуктів.

4. Напишіть окислення гліцеролу до гліцеральдегід-3-фосфату. Назвіть діючі ферменти та класи, до яких вони відносяться. Подальшу долю 3-фосфогліцеринового альдегіду покажіть схематично. Розрахуйте кількість АТФ, що утворюється при окисленні 1 молекули гліцеролу до СО₂ та Н₂О.

5. Напишіть послідовність реакцій бета-окислення (один цикл) стеаринової кислоти. Назвіть ферменти, що діють, вкажіть, до яких класів вони відносяться. Порахуйте за формулою енергетичний вихід у цьому процесі. Яка роль вітаміну В₁₂ у процесі розпаду жирних кислот із непарним числом вуглецевих атомів?

6. У чому полягає біологічне значення карнітину? Напишіть утворення пальмітоїл-карнітину. Назвіть фермент та клас, до якого він належить. Відомо рідкісне спадкове захворювання, при якому в скелетних м'язах знижено концентрацію карнітину, як це позначиться на здатності виконувати фізичну роботу?

7. У якій частині клітин та з чого протікає біосинтез вищих жирних кислот? Напишіть регуляторну реакцію, вкажіть фермент та кофермент.Назвіть клас ферменту.

8. З яких джерел і якими шляхами виникає ацетил-КоА для синтезу жирних кислот? Назвіть продукт, як ацетил-КоА проникає з мітохондрій в цитоплазму. Назвіть два джерела НАДФН для біосинтезу найвищих жирних кислот.

9. Що таке синтаза жирних кислот і яка жирна кислота є кінцевим продуктом реакції?

10. Як синтезуються жирні кислоти довші, ніж пальмітинова кислота? Як виникають ненасичені жирні кислоти? Які специфічні ферменти у своїй беруть участь?