Суммарное уравнение синтеза с16 0
Установлено, что две наиболее распространенные мононасыщенные жирные кислоты — пальмитоолеиновая и олеиновая — синтезируются из пальмитиновой и стеариновой кислот. Двойная связь в молекулу указанных кислот вводится в микросомах клеток печени и жировой ткани при участии специфической оксигеназы и молекулярного кислорода. В этой реакции одна молекула кислорода используется в качестве акцептора двух пар электронов, одна пара из которых принадлежит субстрату (Ацил-КоА), а другая — НАДФН2:
Вместе с тем ткани человека и ряда животных неспособны синтезировать линолевую и линоленовую кислоты, а должны получать их с пищей (синтез этих кислот осуществляется растениями). В связи с этим линолевую и линоленовую кислоты, содержащие соответственно две и три двойные связи, называют незаменимыми жирными кислотами.
Все другие полиненасыщенные кислоты, обнаруженные у млекопитающих, образуются из четырех предшественников (пальмитоолеиноэой, олеиновой, линолевой и линоленовой киолот) путем дальнейшего удлинения цепи и (или) введения новых двойных связей. Происходит этот процесс при участии митохондриальных и микросомных ферментов. Например, синтез арахидоновой кислоты происходит по следующей схеме:
Биологическая роль полиненасыщенных жирных кислот в значительной мере прояснилась в связи с открытием нового класса физиологически активных соединений — простагландинов .
Есть основания считать, что скорость биосинтеза жирных кислот во многом определяется скоростью образования триглицеридов и фосфолипидов, ибо свободные жирные кислоты присутствуют в тканях и плазме крови в небольших количествах и в норме не накапливаются.
Синтез триглицеридов происходит из глицерина и жирных кислот (главным образом стеариновой, пальмитиновой и олеиновой). Путь биосинтеза триглицеридов в тканях протекает через образование глицерол-3-фосфата как промежуточного соединения. В почках, а также в стенке кишечника, где активность фермента глицеролкиназы высока, глицерин фосфорилируeтся АТФ с образованием глицерол-3-фосфата:
В жировой ткани и мышцах вследствие очень низкой активности глицеролкиназы образование глицерол-3-фосфата в основном связано с гликолизом или гликогенолизом 1 . 1 В тех случаях, когда содержание глюкозы в жировой ткани понижено (например, при голодании), образуется лишь незначительное количество глицерол-3-фосфата и освободившиеся в ходе липолиза свободные жирные кислоты не могут быть использованы на ресинтез триглицеридов, поэтому жирные кислоты покидают жировую ткань. Напротив, активация гликолиза в жировой ткани способствует накоплению в ней триглицеридов, а также входящих в их состав жирных кислот. Известно, что в процессе гликолитического распада глюкозы образуется диоксиацетонфосфат . Последний в присутствии цитоплазматической НАД-зависимой глицеролфосфатдегидрогеназы способен превращаться в глицерол-3-фосфат:
В печени же наблюдаются оба пути образования глицерол-3-фосфата.
Образовавшийся, тем или иным путем глицерол-3-фосфат ацилируется двумя молекулами КоА-производного жирной кислоты (т. е. «активными» формами жирной кислоты) 2 . 2 У некоторых микроорганизмов, например у Е. coli, донором ацильной группы являются не КоА-пронзводные, а АПБ-производные жирной кислоты. В результате образуется фосфатидная кислота:
Заметим, что хотя фосфатидная кислота и присутствует в клетках в чрезвычайно малых количествах, однако она является весьма важным промежуточным продуктом, общим для биосинтеза триглицеридов и глицерофосфолипидов (см. схему).
Если идет синтез триглицеридов, то происходит дефосфорилирование фосфатидной кислоты с помощью специфической фосфатазы (фосфатидатфосфатазы) и образование 1,2-диглицерида:
Биосинтез триглицеридов завершается этерификацией образовавшегося 1,2-диглицерида третьей молекулой ацил-КоА:
Синтез наиболее важных глицерофосфолипидов локализован главным образом в эндоплазматической сети клетки. Сначала фосфатидная кислота в результате обратимой реакции с цитидинтрифосфатом (ЦТФ) превращается в цитидиндифосфатдиглицерид (ЦДФ-диглицерид):
Затем в последующих реакциях, каждая из которых катализируется соответствующим ферментом, цитидинмонофосфат вытесняется из молекулы ЦДФ-диглицерида одним из двух соединений — серином или инозитом, образуя фосфатидилсерин или фосфатидилинозит, или 3-фосфатидил-глицерол-1-фосфат. В качестве примера приводим образование фосфатидилсерина:
В свою очередь фосфатидилсерин может декарбоксилироваться с образованием фосфатидилэтаноламина:
Фосфатидмлэтаноламин является предшественником фосфатидилхолина. В результате последовательного переноса трех метильных групп от трех молекул S-аденозилметионина (донора метальных групп) к аминогруппе остатка этаноламина образуется фосфатидилхолин:
Существует еще один путь синтеза фосфатидилэтаноламина и фосфатидилхолина в клетках животных. В этом пути также используется ЦТФ в качестве переносчика, но не фосфатидной кислоты, а фосфорилхолина или фосфорилэтаноламина (схема).
Еще в 60-х годах нынешнего столетия Блох и сотр. в опытах с использованием ацетата, меченного 14 С по метильной и карбоксильной группе, показал, что оба атома углерода уксусной кислоты включаются в холестерин печени приблизительно в одинаковых количествах. Кроме того, было доказано, что все атомы углерода холестерина происходят из ацетата.
В дальнейшем благодаря работам Линена, Редней, Поляка, Корнфорта, А. Н. Климова и других исследователей были выяснены основные детали ферментативного синтеза холестерина, насчитывающего более 35 энзиматических реакций. В синтезе холестерина можно выделить три основные стадии: первая — превращение активного ацетата в мевалоновую кислоту, вторая — образование сквалена из мевалоновой кислоты, третья — циклизация сквалена в холестерин.
Вначале рассмотрим стадию превращения активного ацетата в мевалоновую кислоту. Начальным этапом синтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА является образование ацетоацетил-КоА посредством обратимой тиолазной реакции:
Затем последующая конденсация ацетоацетил-КоА с третьей молекулой ацетил-КоА при участии гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-КоА-синтазы) дает образование β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА:
Заметим, что эти первые этапы синтеза мевалоновой кислоты нами уже рассматривались, когда речь шла об образовании кетоновых тел . Далее β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА под влиянием НАДФ-зависимой гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ГМГ-КоА-редуктазы) в результате восстановления одной из карбоксильных групп и отщепления HS-KoA превращается в мевалоновую кислоту:
ГМГ-КоА-редуктазная реакция — первая практически необратимая реакция в цепи биосинтеза холестерина и протекает она со значителоной потерей свободной энергии (около 33,6 кДж). Установлено, что данная реакция лимитирует скорость биосинтеза холестерина.
Наряду с классическим путем биосинтеза мевалоновой кислоты имеется второй путь, в котором в качестве промежуточного субстрата образуется не β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА, а β-гидрокси-β-метилглутарнл-S-АПБ. Реакции этого пути идентичны, по-видимому, начальным стадиям биосинтеза жирных кислот вплоть до образования ацетоацетил-S-АПБ. В образовании мевалоновой кислоты по этому пути принимает участие ацетил-КоА-карбоксилаза — фермент, осуществляющий превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Оптимальное соотношение малонил-КоА и ацетил-КоА для синтеза мевалоновой кислоты: две молекулы ацетил-КоА на одну молекулу малонил-КоА.
Участие малонил-КоА, основного субстрата биосинтеза жирных кислот, в образовании мевалоновой кислоты и различных полиизопреноидов показано для ряда биологических систем: печени голубя и крысы, молочной железы кролика, бесклеточных дрожжевых экстрактов. Этот путь биосинтеза мевалоновой кислоты отмечается преимущественно в цитоплазме клеток печени. Существенную роль в образовании мевалоната в данном случае играет гидроксиметилглутарил-КоА-редуктаза, обнаруженная в растворимой фракции печени крысы и неидентичная микросомному ферменту по ряду кинетических и регуляторных свойств. Известно, что микросомная гидроксиметилглутарил-КоА-редуктаза является основным звеном регуляции пути биосинтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА с участием ацетоацетил-КоА-тиолазы и ГМГ-КоА-синтазы. Регуляция второго пути биосинтеза мевалоновой кислоты при ряде воздействий (голодание, кормление холестерином, введение поверхностно-активного вещества — тритона WR-1339) отличается от регуляции первого пути, в котором принимает участие микросомная редуктаза. Эти данные свидетельствуют о существовании двух автономных систем биосинтеза мевалоновой кислоты. Физиологическая роль второго пути изучена неокончательно. Полагают, что он имеет определенное значение не только для синтеза веществ нестероидной природы, таких, как боковая цепь убихинона и уникального основания N 6 (Δ 2 -изопентил)-аденозина некоторых тРНК, но и для биосинтеза стероидов (А. Н. Климов, Э. Д. Полякова).
Во второй стадии ситеза холестерина мевалоновая кислота превращается в сквален. Реакции второй стадии начинаются с фосфорилирования мевалоновой кислоты с помощью АТФ. В результате образуется 5′-пирофосфорный эфир, а затем 5′-пирофосфорный эфир мевалоновой кислоты:
5′-пирофосфомевалоновая кислота в результате последующего фосфорилирования третичной гидроксильной группы образует нестабильный промежуточный продукт — 3′-фосфо-5′-пирофосфомевалоновую кислоту, которая, декарбоксилируясь и теряя фосфорную кислоту, превращается в изопентенилпирофосфат. Последний изомеризуется в диметилаллилпирофосфат:
Затем эти два изомерных изопентенилпирофосфата (диметилаллилпирофосфат и изопентенилпирофосфат) конденсируются с высвобождением пирофосфата и образованием геранилпирофосфата. К геранилпирофосфату вновь присоединяется изопентенилпирофосфат, давая в результате этой реакции фарнезилпирофосфат:
В заключительной реакции данной стадии в результате восстановительной конденсации фарнезилпирофосфата с его диметилаллильным изомером образуется сквален:
В третьей стадии биосинтеза холестерина сквален под влиянием скваленоксидоциклазы циклизируется с образованием ланостерина:
Дальнейший процесс превращения ланостерина в холестерин включает ряд реакций, сопровождающихся удалением трех метальных групп, насыщением двойной связи в боковой цепи и перемещением двойной связи в кольце В из положения 8,9 в положение 5,6. Детали этих последних реакций во многом еще неизвестны:
Г. Биосинтез жирных кислот
С пищей в организм поступают разнообразные жирные кислоты, в том числе и незаменимые. Значительная часть заменимых жирных кислот синтезируется в печени, в меньшей степени — в жировой ткани и лакгирующей молочной железе. Источником углерода для синтеза жирных кислот служит ацетил-КоА, образующийся при распаде глюкозы в абсорбтивном периоде. Таким образом, избыток углеводов, поступающих в организм, трансформируется в жирные кислоты, а затем в жиры.
1. Синтез пальмитиновой кислоты
Образование ацетил-КоА и его транспорт в цитозоль
Синтез жирных кислот происходит в абсорбтивный период. Активный гликолиз и последующее окислительное декарбоксилирование пирувата способствуют увеличению концентрации ацетил-КоА в матриксе митохондрий. Так как синтез жирных кислот происходит в цитозоле клеток, то ацетил-КоА должен быть транспортирован через внутреннюю мембрану митохондрий в цитозоль. Однако внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацетил-КоА, поэтому в матриксе митохондрий ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом с образованием цитрата при участии цитратсинтазы:
Ацетил-КоА + Оксалоацетат ⇒ Цитрат + HSKoA.
Затем транслоказа переносит цитрат в цитоплазму (рис. 8-35).
Рис. 8-35. Перенос ацетильных остатков из митохондрий в цитозоль. Действующие ферменты: 1 — цитратсинтаза; 2 — транслоказа; 3 — цитратлиаза; 4 — малатдегидрогеназа; 5 — малик-фермент
Перенос цитрата в цитоплазму происходит только при увеличении количества цитрата в митохондриях, когда изоцитратдегидрогеназа и а-кетоглутаратдегидрогеназа ингибированы высокими концентрациями NADH и АТФ. Эта ситуация создаётся в абсорбтивном периоде, когда клетка печени получает достаточное количество источников энергии. В цитоплазме цитрат расщепляется под действием фермента цитратлиазы:
Цитрат + HSKoA + АТФ ⇒ Ацетил-КоА + АДФ + Pi + Оксалоацетат.
Ацетил-КоА в цитоплазме служит исходным субстратом для синтеза жирных кислот, а оксалоацетат в цитозоле подвергается следующим превращениям (см. схему ниже).
Пируват транспортируется обратно в матрикс митохондрий. Восстановленный в результате действия малик-фермента NADPH используется как донор водорода для последующих реакций синтеза жирных кислот. Другой источник NADPH — окислительные стадии пентозофосфатного пути катаболизма глюкозы.
Образование малонил-КоА
Образование малонил-КоА из ацетил-КоА — регуляторная реакция в биосинтезе жирных кислот.
Первая реакция синтеза жирных кислот — превращение ацетил-КоА в малонил-КоА Фермент, катализирующий эту реакцию (ацетил-КоА-кар-боксилаза), относят к классу лигаз. Он содержит ковалентно связанный биотин (рис. 8-36). В первой стадии реакции СO2 ковалентно связывается с биотином за счёт энергии АТФ, во второй стадии СОО’ переносится на ацетил-КоА с образованием малонил-КоА. Активность фермента ацетил-КоА-карбоксилазы определяет скорость всех последующих реакций синтеза жирных кислот.
Рис. 8-36. Роль биотина в реакции карбоксилирования ацетил-КоА
Реакции, катализируемые синтазой жирных кислот
Реакции, катализируемые синтазой жирных кислот, — ферментным комплексом, катализирующим реакции синтеза пальмитиновой кислоты, описывается ниже.
Схема
После образования малонил-КоА синтез жирных кислот продолжается на мультиферментном комплексе — синтазе жирных кислот (пальми-тоилсинтетазе). Этот фермент состоит из 2 идентичных протомеров, каждый из которых имеет доменное строение и, соответственно, 7 центров, обладающих разными каталитическими активностями (рис. 8-37). Этот комплекс последовательно удлиняет радикал жирной кислоты на 2 углеродных атома, донором которых служит ма-лонил-КоА. Конечный продукт работы этого комплекса — пальмитиновая кислота, поэтому прежнее название этого фермента — пальмито-илсинтетаза.
Рис. 8-37. Строение мультиферментного комплекса — синтазы жирных кислот. Комплекс — димер из двух идентичных полипептидных цепей, каждый из которых имеет 7 активных центров и ацилпереносящий белок (АПБ). SH-группы протомеров принадлежат различным радикалам. Одна SH-группа принадлежит цистеину, другая — остатку фосфопантетеиновой кислоты. SH-группа цистеина одного мономера расположена рядом с SH-группой 4-фосфопантетеината другого протомера. Таким образом, протомеры фермента расположены «голова к хвосту». Хотя каждый мономер содержит все каталитические центры, функционально активен комплекс из 2 протомеров. Поэтому реально синтезируются одновременно 2 жирных кислоты. Для упрощения в схемах обычно изображают последовательность реакций при синтезе одной молекулы кислоты
Первая реакция — перенос ацетильной группы ацетил-КоА на тиоловую группу цистеина ацетилтрансацилазным центром (рис. 8-38). Затем от малонил-КоА остаток малонила переносится на сульфгидрильную группу ацилпереносящего белка малонилтрансацилазным центром. После этого комплекс готов к первому циклу синтеза.
Рис. 8-38. Синтез пальмитиновой кислоты. Синтаза жирных кислот: в первом протомере SH-rpynna принадлежит цистеину, во втором — фосфопантетеину. После окончания первого цикла радикал бутирила переносится на SH-группу первого протомера. Затем повторяется та же последовательность реакций, что и в первом цикле. Пальмитоил-Е — остаток пальмитиновой кислоты, связанный с синтазой жирных кислот. В синтезированной жирной кислоте только 2 дистальных атома углерода, обозначенные *, происходят из ацетил-КоА, остальные — из малонил-КоА
Ацетильная группа конденсируется с остатком малонила по месту отделившегося СO2. Реакция катализируется кетоацилсинтазным центром. Образовавшийся радикал ацетоацетила последовательно восстанавливается кетоацил-редуктазой, затем дегидратируется и опять восстанавливается еноилредуктазой — активными центрами комплекса. В результате первого цикла реакций образуется радикал бутирила, связанный с субъединицей синтазы жирных кислот.
Перед вторым циклом радикал бутирила переносится из позиции 2 в позицию 1 (где находился ацетил в начале первого цикла реакций). Затем остаток бутирила подвергается тем же превращениям и удлиняется на 2 углеродных атома, происходящих из малонил-КоА.
Аналогичные циклы реакций повторяются до тех пор, пока не образуется радикал пальмитиновой кислоты, который под действием тиоэс-теразного центра гидролитически отделяется от ферментного комплекса, превращаясь в свободную пальмитиновую кислоту (пальмитат, рис. 8-38, 8-39).
Рис. 8-39. Общая схема реакций синтеза пальмитиновой кислоты
Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты из ацетил-КоА и малонил-КоА имеет следующий вид:
CH3-CO-SKoA + 7 HOOC-CH2-CO-SKoA + 14 (NADPH + Н + ) ⇒
С15Н31СООН + 7 СO2 + 6 Н2O + 8 HSKoA + 14 NADP + .
Основные источники водорода для синтеза жирных кислот
В каждом цикле биосинтеза пальмитиновой кислоты проходят 2 реакции восстановления, донором водорода в которых служит кофермент NADPH. Восстановление NADP + происходит в реакциях:
- дегидрирования в окислительных стадиях пентозофосфатного пути катаболизма глюкозы;
- дегидрирования малата малик-ферментом;
- дегидрирования изоцитрата цитозольной NADP-зависимой дегидрогеназой.
2. Регуляция синтеза жирных кислот
Регуляторный фермент синтеза жирных кислот — ацетил-КоА-карбоксилаза. Этот фермент регулируется несколькими способами.
Ассоциация/диссоциация комплексов субъединиц фермента
В неактивной форме ацетил-КоА-карбоксилаза представляет собой отдельные комплексы, каждый из которых состоит из 4 субъединиц. Активатор фермента — цитрат; он стимулирует объединение комплексов, в результате чего активность фермента увеличивается. Ингибитор — пальмитоил-КоА; он вызывает диссоциацию комплекса и снижение активности фермента (рис. 8-40).
Рис. 8-40. Ассоциация/диссоциация комплексов ацетил-КоА-карбоксилазы
Фосфорилирование/дефосфорилирование ацетил — КоА- карбоксилазы
В постабсорбтивном состоянии или при физической работе глюкагон или адреналин через аденилатциклаз-ную систему активируют протеинкиназу А и стимулируют фосфорилирование субъединиц ацетил-КоА карбоксилазы. Фосфори-лированный фермент неактивен, и синтез жирных кислот останавливается. В абсорбтивный период инсулин активирует фосфа-тазу, и ацетил-КоА карбоксилаза переходит в дефосфорилированное состояние (рис. 8-41). Затем под действием цитрата происходит полимеризация протомеров фермента, и он становится активным. Кроме активации фермента, цитрат выполняет и другую функцию в синтезе жирных кислот. В абсорбтивный период в митохондриях клеток печени накапливается цитрат, в составе которого остаток ацетила транспортируется в цитозоль.
Рис. 8-41. Регуляция ацетил-КоА-карбоксилазы
Индукция синтеза ферментов. Длительное потребление богатой углеводами и бедной жирами пищи приводит к увеличению секреции инсулина, который стимулирует индукцию синтеза ферментов: ацетил-КоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитратлиазы, изоцитратдегидрогеназы. Следовательно, избыточное потребление углеводов приводит к ускорению превращения продуктов катаболизма глюкозы в жиры. Голодание или богатая жирами пища приводит к снижению синтеза ферментов и, соответственно, жиров.
3. Синтез жирных кислот из пальмитиновой кислоты
Удлинение жирных кислот
В ЭР происходит удлинение пальмитиновой кислоты с участием малонил-КоА. Последовательность реакций сходна с той, что происходит при синтезе пальмитиновой кислоты, однако в данном случае жирные кислоты связаны не с синтазой жирных кислот, а с КоА. Ферменты, участвующие в элонгации, могут использовать в качестве субстратов не только пальмитиновую, но и другие жирные кислоты (рис. 8-42), поэтому в организме могут синтезироваться не только стеариновая кислота, но и жирные кислоты с большим числом атомов углерода.
Рис. 8-42. Удлинение пальмитиновой кислоты в ЭР. Радикал пальмитиновой кислоты удлиняется на 2 углеродных атома, донором которых служит малонил-КоА
Основной продукт элонгации в печени — стеариновая кислота (С 18:0), однако в ткани мозга образуется большое количество жирных кислот с более длинной цепью — от С29 до С24, которые необходимы для образования сфинголипидов и гликолипидов.
В нервной ткани происходит синтез и других жирных кислот — α-гидроксикислот. Оксидазы со смешанными функциями гидроксилируют С22 и С24 кислоты с образованием лигноцериновой и цереброновой кислот, обнаруживаемых только в липидах мозга.
Образование двойных связей в радикалах жирных кислот
Включение двойных связей в радикалы жирных кислот называется десатурацией. Основные жирные кислоты, образующиеся в организме человека в результате десатурации (рис. 8-43), — пальмитоо-леиновая (С16:1А9) и олеиновая (С18:1Д9).
Рис. 8-43. Образование ненасыщенных жирных кислот
Образование двойных связей в радикалах жирных кислот происходит в ЭР в реакциях с участием молекулярного кислорода, NADH и цитохрома b5. Ферменты десатуразы жирных кислот, имеющиеся в организме человека, не могут образовывать двойные связи в радикалах жирных кислот дистальнее девятого атома углерода, т.е. между девятым и метальным атомами углерода. Поэтому жирные кислоты семейства ω-3 и ω-6 не синтезируются в организме, являются незаменимыми и обязательно должны поступать с пищей, так как выполняют важные регуляторные функции.
Для образования двойной связи в радикале жирной кислоты требуется молекулярный кислород, NADH, цитохром Ь5 и FAD-зависимая редуктаза цитохрома Ь5. Атомы водорода, отщепляемые от насыщенной кислоты, выделяются в виде воды. Один атом молекулярного кислорода включается в молекулу воды, а другой также восстанавливается до воды с участием электронов NADH, которые передаются через FADH2 и цитохром Ь5.
Ответ к задаче №6 ЛИПОГЕНЕЗ- процесс, при котором глюкоза и другие вещества из содержащихся в пище углеводов превращаются в организме в жирные кислиоы
Роль в организме
Главная роль АТФ в организме связана с обеспечением энергией многочисленных биохимических реакций. Являясь носителем двух высокоэнергетических связей, АТФ служит непосредственным источником энергии для множества энергозатратных биохимических и физиологических процессов. Всё это реакции синтеза сложных веществ в организме: осуществление активного переноса молекул через биологические мембраны, в том числе и для создания трансмембранного электрического потенциала; осуществления мышечного сокращения.
Помимо энергетической АТФ выполняет в организме ещё ряд других не менее важных функций:
· Вместе с другими нуклеозидтрифосфатами АТФ является исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот.
· Кроме того, АТФ отводится важное место в регуляции множества биохимических процессов. Являясь аллостерическим эффектором ряда ферментов, АТФ, присоединяясь к их регуляторным центрам, усиливает или подавляет их активность.
· АТФ является также непосредственным предшественником синтеза циклического аденозинмонофосфата — вторичного посредника передачи в клеткугормонального сигнала.
· Также известна роль АТФ в качестве медиатора в синапсах.
В эксперименте изучали превращение глюкозы в рибозо-5-фосфат окислительным путем. В качестве субстрата использовали глюкозу, меченую по 1-му атому углерода. Будет ли метка обнаруживаться в пентозе? В каком органе — печени или мышцах — скорость включения метки будет выше?
Для ответа вспомните
1. Что такое пентозофосфатный путь?
2. Какие этапы выделяют в пентозофосфатном пути?
3. Напишите схему окислительной части этого процесса.
Ответ к задаче №15
Нет, не будет, так как меченый атом 14 С был удален в составе СО2 в результате декарбоксилирования 6-фосфоглюконовой кислоты.
1. Пентозофосфатный путь является альтернативным путем окисления глюкозы. Он включает несколько циклов, в результате функционирования которых из трех молекул глюкозо-6-фосфата образуются три молекулы CO2 и три молекулы пентоз . Последние используются для регенерации двух молекул глюкозо-6-фосфата и одной молекулы глицеральдегид-3-фосфат а. Поскольку из двух молекул глицеральдегид-3-фосфата можно регенерировать молекулу глюкозо-6-фосфата, глюкоза может быть полностью окислена при превращении по пентозофосфатному пути:
3 Глюкозо-6-фосфат + 6 NADP+ -> 3 CO2 + 2 Глюкозо-6-фосфат + Глицеральдегид-3-фосфат + 6 NADPH + 6 H+.
2. В пентозофосфатном пути можно выделить две фазы — окислительную и неокислительную.
Исходным субстратом окислительной фазы является глюкозо-6-фосфат, который непосредственно подвергается дегидрированию с участием НАДФ-зависимой дегидрогеназы (рисунок 16.1, реакция 1). Продукт реакции гидролизуется (реакция 2), а образующийся 6-фосфоглюконат дегидрируется и декарбоксилируется (реакция 3). Таким образом, происходит укорочение углеродной цепи моносахарида на один углеродный атом («апотомия»), и образуется рибулозо-5-фосфат.
Неокислительная фазапентозофосфатного пути начинается с реакций изомеризации. В ходе этих реакций одна часть рибулозо-5-фосфата изомеризуется в рибозо-5-фосфат, другая — в ксилулозо-5-фосфат. Следуюшая реакция протекает при участии фермента транскетолазы, коферментом которой является тиаминдифосфат (производное витамина B1). В этой реакции происходит перенос двухуглеродного фрагмента с ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат:
Образовавшиеся продукты взаимодействуют между собой в реакции, которая катализируется трансальдолазой и заключается а переносе остатка дигидроксиацетона на глицеральдегид-3-фосфат. Продукт этой реакции эритрозо-4-фосфат участвует во второй транскетолазной реакции вместе со следующей молекулой ксилулозо-5-фосфата
Часть лактата, поступающего в печень при физической работе, превращается в глюкозу (глюконеогенез), а часть — сгорает до углекислого газа и воды, чтобы обеспечить глюконеогенез энергией. Каково соотношение между этими частями лактата?
Для ответа вспомните:
1. Что такое глюконеогенез?
2. Каковы энергетические затраты глюконеогенеза?
3. Напишите схему окисления лактата до углекислого газа и воды? Сколько АТФ при этом образуется?
Ответ к задаче №17
Из 7 молекул лактата 6 молекул идут в ГНГ на образование 3 молекул глюкозы (18 АТФ), а 1 молекула лактата окисляется до CO2 и Н2О, чтобы обеспечить энергетические затраты ГНГ.
- Глюконеогенез — биосинтез глюкозы из различных соединений неуглеводной природы. Биологическая роль глюконеогенеза заключается в поддержании постоянного уровня глюкозы в крови, что необходимо для нормального энергообеспечения тканей, для которых характерна непрерывная потребность в углеводах. Особенно это касается центральной нервной системы.
- Энергетические затраты глюконеогензу
Формирование глюкозы из пирувата является термодинамически невыгодным процессом, поэтому оно должно быть сопряженное с екзергоничнимы реакциями, а именно гидролизом нуклеотидтрифосфатив [16] . Суммарное уравнение глюконеогенеза, в случае, когда исходным веществом выступает пируват, выглядит так:
2 Пируват + 4АТФ + 2ГТФ + 2НАДH (H +) + 4H 2 O → глюкоза + 4АДФ + 2ГТФ + 6Ф н + 2НАД +;
Так что для образования одной молекулы глюкозы необходима энергия шести високоенргетичних фосфатных групп (четырех от АТФ и двух от ГТФ). Также в этом процессе используются две молекулы НАДH для восстановления 1,3-бисфосфоглицерату.
Для сравнения суммарное уравнение гликолиза:
Глюкоза + 2АДФ + 2Ф р + НАД + → 2 пируват + 2АТФ + 2H 2 O + НАДH (H +);
Очевидно, что глюконеогенез не просто обратным к гликолиза, поскольку в таком случае для его прохождения хватало бы всего двух молекул АТФ. Глюконеогенез относительно энергетически «дорогой» метаболический путь, многие из энергии требуется для обеспечения его необратимости. По клеточных условий суммарное изменение свободной энергии в процессе гликолиза составляет около -63 кДж / моль, а в глюконеогенезе — 16 кДж / моль
Сколько молекул АТФ можно синтезировать за счет энергии окисления I молекулы глюкозы до CO2 и Н2О при следующих условиях:
а) функционируют все элементы дыхательной цепи; б) заблокирована НАДН-дегидрогеназа; в) разрушены митохондрии.
Для выполнения расчетов:
1. Напишите схему превращения глюкозы до углекислого газа и воды.
2. Вспомните, что такое дыхательная цепь? Её значение и локализация?
3. Укажите роль НАДН-дегидрогеназы.
Ответ к задаче №18
а) если функционируют все элементы дыхательной цепи — 38 АТФ; б) если заблокирована НАДН-дегидрогеназа — 8 АТФ; в) если разрушены митохондрии — 2 АТФ за счет гликолиза.
1. При расщеплении молекулы глюкозы под действием ферментов происходит обратный процесс — высвобождение энергии и образование молекул углекислого газа и воды. Таким образом, при синтезе идет поглощение энергии, при расщеплении — выделение энергии. Именно таким способом растения, животные и человек получают энергию для своего роста и движения во всём организме.
2. Дыхательная цепь является частью процесса окислительного фосфорилирования (см. с. 126). Компоненты дыхательной цепи катализируют перенос электронов от НАДН + Н+ или восстановленного убихинона (QH2) на молекулярный кислород. Из-за большой разности окислительно-восстановительных потенциалов донора (НАДН + Н+ и, соответственно, QH2) и акцептора (О2) реакция является высокоэкзергонической (см. с. 24). Большая часть выделяющейся при этом энергии используется для создания градиента протонов (см. с. 128) и, наконец, для образования АТФ с помощью АТФ-синтазы.
Дыхательная цепь включает три белковых комплекса (комплексы I, III и IV), встроенных во внутреннюю митохондриальную мембрану, и две подвижные молекулы-переносчики — убихинон (кофермент Q) и цитохром с. Сукцинатдегидрогеназа, принадлежащая собственно к цитратному циклу, также может рассматриваться как комплекс II дыхательной цепи. АТФ-синтаза (см. с. 144) иногда называется комплексом V, хотя она не принимает участия в переносе электронов. Комплексы дыхательной цепи построены из множества полипептидов и содержат ряд различных окислительно-восстановительных коферментов, связанных с белками (см. сс. 108, 144). К ним принадлежат флавин [ФМН (FMN) или ФАД (FAD), в комплексах I и II], железо-серные центры (в I, II и III) и группы гема (в II, III и IV). Детальная структура большинства комплексов еще не установлена
3. ЭТЦ запасает энергию, выделяющуюся в ходе окисления НАД∙Н и ФАДН2 молекулярным кислородом(в случае аэробного дыхания) или иными веществами (в случае анаэробного) в форме трансмембранного протонного потенциала за счёт последовательного переноса электрона по цепи, сопряжённого с перекачкой протонов через мембрану.
У прокариот ЭТЦ локализована в ЦПМ, у эукариот — на внутренней мембране митохондрий. Переносчики расположены по своему окислительно-восстановительному потенциалу, транспорт электрона на всём протяжении цепи протекает самопроизвольно.
Протонный потенциал преобразуется АТФ-синтазой в энергию химических связей АТФ. Сопряжённая работа ЭТЦ и АТФ-синтазы носит названиеокислительного фосфорилирования.
В гипоэнергетическом состоянии клетка начинает использовать НАДФН в качестве источника энергии. Сколько АТФ образуется при окислении 1 молекулы глюкозо-6-фосфата до рибозо-5-фосфата в аэробных условиях?
1. Назовите процесс, в котором происходит восстановление НАДФН.
2. Напишите схему окисления глюкозо-6-фосфата до рибозо-5-фосфата.
3. Укажите фермент, необходимый для передачи водорода от НАДФН в дыхательную цепь?
Ответ к задаче №20
В результате трансгидрогеназной реакции водороды с НАДФН переходят на НАД+. Восстановленный НАДН поступает в дыхательную цепь, где служит источником энергии для синтеза 3 молекул АТФ. Поскольку в окислительной стадии ПФП образуется 2 молекулы НАДФН, энергетический выход составит 6 молекул АТФ.
2. 
Задача № 1
У больного при зондировании 12-перстной кишки установлена задержка оттока желчи из желчного пузыря. Влияет ли это на переваривание жиров?
Для ответа вспомните:
1. Какие компоненты желчи участвуют в переваривании липидов?
2. Какие функции они выполняют?
Ответ к задаче №11. Желчные кислоты представляют собой основной конечный продукт метаболизма холестерина. В желчи человека в основном содержатся холевая (3,7,12-триоксихола-новая), дезоксихолевая (3,12-диоксихолановая) и хенодезоксихолевая (3,7-диоксихолановая) кислоты (все гидроксильные группы имеют α-конфи-гурацию и поэтому обозначены пунктирной линией): Кроме того, в желчи человека в малых количествах содержатся лито-холевая (3α-оксихолановая) кислота, а также аллохолевая и уреодезокси-холевая кислоты – стереоизомеры холевой и хенодезоксихолевой кислот. Как отмечалось, желчные кислоты присутствуют в желчи в конъюги-рованной форме, т.е. в виде гликохолевой, гликодезоксихолевой, гли-кохенодезоксихолевой (около 2/3 – 4/5 всех желчных кислот) или таурохо-левой, тауродезоксихолевой и таурохенодезоксихолевой (около 1/5 – 1/3 всех желчных кислот) кислот. Эти соединения иногда называют парными желчными кислотами, так как они состоят из двух компонентов – желчной кислоты и глицина или таурина. Соотношения между конъюгатами обоих видов могут меняться в зависимости от характера пищи: в случае преобладания в ней углеводов увеличивается относительное содержание глициновых конъюгатов, а при высокобелковой диете – тауриновых конъюгатов. Строение парных желчных кислот может быть представлено в следующем виде: Считают, что только комбинация соль желчной кислоты + ненасыщенная жирная кислота + моноглицерид придает необходимую степень эмульгирования жира. Соли желчных кислот резко уменьшают поверхностное натяжение на поверхности раздела жир/вода, благодаря чему они не только облегчают эмульгирование, но и стабилизируют уже образовавшуюся эмульсию
Да влияет, так как не будут в полной мере проявляться функции желчных кислот.
Задача № 2
В крови пациента отмечено повышение содержания липидов.
1. Может ли это зависеть от нарушения правил взятия крови на анализ?
2. Как называется это состояние?
3. В составе каких соединений находятся липиды в крови?
Ответ к задаче №2 Липиды — один из важнейших классов сложных молекул, присутствующих в клетках и тканях животных в составе жировой ткани, играющую важную физиологическую роль .
В состав этих малорастворимых в воде соединений, разнообразных по структуре, как правило, входят жирные кислоты или их производные и глицерин.
Липиды выполняют самые разнообразные функции. Они входят в состав клеточных мембран, служат предшественниками стероидных гормонов , желчных кислот , простагландинов ифосфоинозитидов . В крови содержатся отдельные компоненты липидов ( насыщенные жирные кислоты , мононенасыщенные жирные кислоты и полиненасыщенные жирные кислоты ),триглицериды , холестерин , эфиры холестерина и фосфолипиды . Все эти вещества не растворимы в воде, поэтому в организме имеется сложная система транспорта липидов . Свободные (неэтерифицированные) жирные кислоты переносятся кровью в виде комплексов сальбумином . Триглицериды, холестерин, эфиры холестерина и фосфолипиды транспортируются в форме водорастворимых липопротеидов
Да может, если кровь взяли у пациента после еды. Это состояние называется гиперлипидемия. В этом случае кровь богата хиломикронами.
Задача № 3
Через 5 часов после обеда котлетами из жирной свинины у человека провели исследование крови. Обнаружили повышение содержания липидов. Какие липиды преобладали и в какой форме?
Для обоснования ответа вспомните:
1. Какие вы знаете транспортные формы липидов в крови?
2. Опишите состав и строение этих форм.
3. Как изменится вид сыворотки крови после приема жирной пищи?
Ответ к задаче №3Новосинтезированные ТАГ, фосфолипиды и другие всосавшиеся липиды покидают клетки слизистой кишечника, попадая сначала в лимфу, а с током лимфы – в кровь. В связи с тем, что большинство липидов нерастворимы в водной среде, транспорт их в лимфе, а затем – в плазме крови осуществляется в комплексе с белками. В плазме крови можно обнаружить все типы липидов, а также продукты их превращения — свободные жирные кислоты и кетоновые тела.
Особенностью циркуляции липидов в крови, связанной с их нерастворимостью в воде, является то, что и триглицериды, и холестерин, и фосфолипиды в свободном виде в плазме крови не существуют. Они связаны с белками плазмы —апопротеинами, образуя липид-белковые комплексы, известные под названием липопротеины(илилипопротеиды— оба названия равноценны).Липопротеиды — это транспортная форма липидов в крови, водорастворимость этих комплексов обеспечивает активное включение липидов плазмы в процессы метаболизма. Все липопротеиды содержат в себе одновременно триглицериды,
Триглицериды – эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Триглицериды являются основным источником энергии для клеток. Транспорт триглицеридов от кишечника к тканям осуществляется в виде хиломикронов. Нейтральный жир экзогенного происхождения поступает с пищей, гидролизуется в просвете тонкого кишечника до глицерина и жирных кислот, в дальнейшем при их всасывании в стенке кишечника происходит ресинтез триглицеридов и они включаются в состав хиломикронов. Часть триглицеридов синтезируется в печени из жировой ткани при липолизе свободных жирных кислот, в кровеносное русло они поступают в виде липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). При содержании триглицеридов в сыворотке крови более 5,6 ммоль/л наблюдается хилёз (сыворотка становится мутной). В большинстве случаев такая триглицеридемия является следствием особенностей диеты. Уровень триглицеридов обычно подвержен значительным суточным колебаниям. Вторичная триглицеридемия часто наблюдается при таких заболеваниях как сахарный диабет, почечная недостаточность, хронический и острый панкреатиты, ожирение, хронический алкоголизм.
Через 5 часов после еды в крови можно обнаружить липопротеины, в основном ЛПНП (60%), ЛПОНП (15%), ЛПВП (25%).
Задача № 4
В организме человека примерно 4 г желчных кислот. За сутки они совершают в среднем 6 оборотов между печенью и ЖКТ. За каждый оборот реабсорбируется примерно 96% желчных кислот.
1. Сколько граммов желчных кислот синтезируется ежедневно?
2. Сколько дней в среднем циркулирует молекула желчной кислоты?
Ответ к задаче №4 Основная часть желчных кислот (90-95 %) из полости кишечника всасывается в клетки, с кровью воротной вены попадает в печень и повторно используется при образовании желчи. В результате этого вторичные желчные кислоты, возникшие при участии кишечных микроорганизмов, становятся равноправными функциональными компонентами желчи. Желчные кислоты проходят энтерогепатический круг 5-10 раз за сутки.Небольшая часть желчных кислот — около 0,5 г за сутки — выводится с калом. Эта убыль компенсируется синтезом в печени новых желчных кислот в таком же количестве; фонд желчных кислот обновляется полностью примерно за 10 дней.
Холестерин также выводится в основном через кишечник. В кишечник холестерин поступает из двух источников — с пищей и из печени в составе желчи. В суточном рационе при обычном питании содержится 0,5-1 г холестерина; с желчью поступает около 2 г в сутки. В люмене кишечника холестерин пищи и холестерин желчи образуют смешанный фонд холестерина (холестерин суммарный,
рис. 10.34), в котором уже неразличимо происхождение отдельных молекул. Часть холестерина этого фонда всасывается в кровь, а часть — экскретиру-ется с калом. Холестерин, всосавшийся в кровь, содержит фракцию, происходящую из желчи, и фракцию, происходящую из пищи. Вторая из этих фракций обозначается как экзогенный холестерин, в отличие от эндогенного холестерина, синтезированного в печени из ацетил-КоА. Экскретируемый холестерин тоже включает фракции, происходящие из желчи За сутки синтезируется0,96г желчных кислот.
Задача № 5
У больного вследствие хронической недостаточности печени и кишечника нарушено всасывание липидов. Какие сопутствующие гиповитаминозы отягощают состояние больного?
Для обоснования ответа вспомните:
1. Как происходит всасывание продуктов переваривания липидов?
2. Какие витамины всасываются вместе с продуктами переваривания липидов?
Ответ к задаче №55. С пищей в организм ежедневно поступает от 80 до 150 г липидов. Основную массу составляют жиры, наряду с глюкозой служащие главными источниками энергии. Хотя калорийность жиров значительно выше, чем углеводов (9 по сравнению с 4,7 ккал/моль), при рациональном питании жиры обеспечивают не более 30% от общего количества калорий, поступающих с пищей. Жидкие жиры (масла) содержат в своём составе полиеновые жирные кислоты, которые не синтезируются в организме; поэтому жидкие жиры должны составлять не менее одной трети жиров пищи. С липидами в организм поступают и жирорастворимые витамины A, D, Е, К. Переваривание липидов пищи происходит в кишечнике. Основные продукты гидролиза (жирные кислоты и 2-моноацилглицеролы) после всасывания подвергаются ресинтезу и последующей упаковке в хиломикроны (ХМ) в клетках слизистой оболочки кишечника.
Гиповитаминозы А, Д, Е, К. Q.
Задача № 6
Сколько АТФ потребуется для синтеза трипальмитина из глицерина и пальмитиновой кислоты?
Для выполнения расчетов:
1. Вспомните, в каком виде глицерин и пальмитиновая кислота участвуют в синтезе жира?
2. Напишите схему липогенеза.
3. Укажите реакции, в которых расходуется АТФ.
Ответ к задаче №6 ЛИПОГЕНЕЗ- процесс, при котором глюкоза и другие вещества из содержащихся в пище углеводов превращаются в организме в жирные кислиоы
. 
на образование одной молекулы малонил-КоА из ацетил-КоА расходуются одна молекула АТФ и одна молекула СО2, которая затем отщепляется, суммарное уравнение можно представить в следующем виде: 
4 АТФ. Энергия необходима для процессов активации глицерина и жирных кислот.
Задача № 7
Экспериментально доказано, что жирные кислоты – естественное энергетическое «горючее» для сердца. Подсчитайте и сравните энергетический эффект аэробного окисления глюкозы и пальмитиновой кислоты.
1. Напишите суммарное уравнение β-окисления пальмитиновой кислоты.
2. Рассчитайте энергетический выход окисления пальмитиновой кислоты до углекислого газа и воды.
3. Напишите схему аэробного окисления глюкозы.
4. Рассчитайте энергетический выход при окислении глюкозы до углекислого газы и воды.
Ответ к задаче №7 Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты можно записать так:
Аэробный распад глюкозы. 1-10- реакции аэробного гликолиза; 11 — малат-аспартатный челночный механизм транспорта водорода в митохондрии; 2 (в кружке) — стехиометрический коэффициент.
: 
Окисление 1 молекулы глюкозы приводит к образованию 38 АТФ, а окисление пальмитиновой кислоты – 130 АТФ.
Задача № 8
Сколько молекул ацетил-КоА надо окислить до углекислого газа и воды, чтобы покрыть энергетические затраты на синтез 3 молекул стеариновой кислоты?
1. Напишите суммарное уравнение синтеза стеариновой кислоты.
2. Подсчитайте энергетические затраты на синтез стеариновой кислоты.
3. Напишите схему окисления ацетил-КоА до углекислого газа и воды.
4. Укажите энергетический выход полного окисления ацетил-КоА.
Ответ к задаче №8
Врезультате окисления ПВК образ молекулы Ацетил КоА( «активной»формы уксусной кислоты), 2 атома водорода ( в виде НАДН + Н)и молекула СО2
2 молекулы, так как на синтез 3 молекул стеариновой кислоты требуется 24 АТФ, а при окислении 1 ацетил-коА образуется 12 АТФ.
Задача № 9
У пациента в крови и моче резко повышено содержание кетоновых тел. Какие данные необходимы для уточнения причин этого повышения?
Для обоснования ответа вспомните:
1. Что такое кетоз, и чем он сопровождается?
2. Какие виды кетоза вы знаете?
Ответ к задаче №9
кетоз
(Ketonuria bovinus) — это заболевание, которое сопровождается расстройством пищеварения, гипогликемией, кетонурией, кетонемией, органическими изменениями печени и нарушением функций надпочечно-гипофизарной системы. Болеют в основном высокопродуктивные коровы, в возрасте 5—8 лет и в первые недели после отела.
Различают первичные, или метаболические кетозы, возникающие на почве погрешностей в кормлении (голодание или избыточное скармливание энергоемких кормов) и содержании, и вторичные, которые сопутствуют ацидозам, заболеваниям желудочно-кишечного тракта и акушерско-гинекологическим, а также кормовым отравлениям, некоторым инфекционным и инвазионным болезням.
Для кетоза характерна сезонность; он чаще встречается в стойловый период содержания.
Содержание кетоновых тел может быть повышено при сахарном диабете (патологический кетоз), голодании, тяжелой мышечной работе, беременности (физиологический кетоз). Необходимо определить глюкозу в сыворотке крови.
Задача № 10
Сколько молекул АТФ образуется при окислении 10 молекул глицерина до углекислого газа и воды?
Для выполнения расчетов:
1. Вспомните, как происходит активация глицерина?
2. Напишите схему окисления глицерина до углекислого газа и воды.
Ответ к задаче №10
210-220 молекул АТФ (в зависимости от использования НАД- или ФАД-зависимой дегидрогеназы 3-фосфоглицерола.Сначала глицерин при участии глицеролфосфокиназа преращ в альфа глицеролфосфат.Последней под действием НАДзависимой альфаглицеролфосфатдигидрогеназы реращ в дигидроксиацетонфосфат, которой яв-сь обычным метоболитом гликолиза включаетс в гликолиз и превращ до лактак в анаэробных условиях или до СО2 Н2О в аэробных.Превращение 1 молек глицерина дает 1 молек АТФ в анаэробн условиях и 19 молек АТФв аэтобных.
Задача № 11
Для чего больному атеросклерозом при выписке из больницы рекомендуют диету, стимулирующую отток желчи и усиление перистальтики кишечника?
Для обоснования ответа вспомните:
1. Что такое атеросклероз?
2. Где и из чего образуются желчные кислоты?
3. Какие продукты необходимо включить в рацион для усиления перистальтики кишечника?
Ответ к задаче №11
Атеросклероз (от греч. ἀθέρος — мякина, кашица + σκληρός — твёрдый, плотный) — хроническое заболевание артерий эластического и мышечно-эластического типа, возникающее вследствие нарушения липидного обмена и сопровождающееся отложением холестерина и некоторых фракций липопротеидов в интиме сосудов. Отложения формируются в виде атероматозных бляшек. Последующее разрастание в них соединительной ткани (склероз), и кальциноз стенки сосуда приводят к деформации и сужению просвета вплоть до облитерации (закупорки). Атеросклероз сосудов сердца ведет к развитию ишемической болезни сердца
Желчные кислоты — монокарбоновые гидроксикислоты из класса стероидов, производные холановой кислоты С23Н39СООН.
Основными типами желчных кислот, циркулирующими в организме человека, являются так называемые первичные желчные кислоты, которые первично продуцируются печенью, холевая и хенодезоксихолевая, а также вторичные, образующиеся из первичных желчных кислот в толстой кишке под действием кишечной микрофлоры: дезоксихолевая, литохолевая, аллохолевая и урсодеоксихолевая. Из вторичных кислот в кишечно-печёночной циркуляции в заметном количестве участвует только дезоксихолевая кислота, всасываемая в кровь и секретируемая затем печенью в составе желчи. В желчи желчного пузыря человека желчные кислоты находятся в виде конъюгатов холевой, дезоксихолевой и хенодезоксихолевой кислот с глицином и таурином: гликохолевой, гликодезоксихолевой, гликохенодезоксихолевой, таурохолевой, тауродезоксихолевой и таурохенодезоксихолевой кислотой — соединениями, называемыми также парными кислотами.
Грубая растительная клетчатка способствующая увеличению содержимого кишечника, растяжению кишечной стенки и увеличению брожения вследствие усиления бактериальных процессов. Наибольшее количество грубой растительной клетчатки содержится в отрубях, ржаном хлебе, хлебе грубого помола, гречневой крупе, фруктах, особенно в их кожице, овощах с твердой клетчаткой, таких как свекла, огурцы, кабачки, баклажаны капуста, репа.
Это делают для того, чтобыувеличить выведение желчных кислот с фекалиями. Так как для синтеза желчных кислот используется холестерин, чем больше желчных кислот будет выведено из организма, тем больше холестерина потребуется для синтеза новых молекул этих кислот.
Задача № 12
В процессе подготовки животных к зимней спячке изменяется фосфолипидный состав мембран. Эти изменения заключаются в первую очередь в увеличении содержания полиненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидов. Как увеличение содержания полиненасыщенных жирных кислот влияет на структуру липидного бислоя мембран при понижении температуры?
Для обоснования ответа вспомните:
1. Вспомните, какие жирные кислоты называют полиненасыщенными?
2. Назовите их представителей.
2. Возможен ли синтез этих соединений в организме?
Ответ к задаче №12 Когда в молекуле жирной кислоты присутствует несколько двойных связок между атомами углерода, ее называют полиненасыщенной жирной кислотой. Если первая двойная связка в молекуле находится на третьем углероде от метилового края, это жирная кислота носит название омега-3. Если же такая первая двойная связка в молекуле находится на шестом углероде от метилового края, то она, соответственно, именуется омега-6 (Большинство мононенасыщенных жиров относятся к категории жирных кислот омега-6, наиболее важной из которых является олеиновая кислота, основной компонент масла). К категории полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) относятся жирные кислоты с двумя, тремя, четырьмя и более двойными связями. Ненасыщенные жирные кислоты обозначают в зависимости от расположения ближайшей двойной связи к концевой метильной группе кислоты. Наиболее важное значение имеют Омега-3 и Омега-6 ПНЖК. Существуют также Омега-9 мононенасыщенные жирные кислоты (олеиновая кислота) .
Главные представители Омега-3 ПНЖК: альфа-линоленовая кислота, эйкозапентаеновая кислота и докозогексаеновая кислота. Последние 2 кислоты могут образовываться в организме из альфа-линоленой кислоты с помощью фермента дельта-6-десатуразы. Из омега-3 кислот в организме образуются простагландины 3 серии.
Фосфолипиды, в состав которых входятполиненасыщенные жирные кислоты, имеют более низкую температуру плавления, что предохраняет мембраны от повреждения
Задача № 13
Как повлияет нарушение синтеза фосфолипидов и белков в гепатоцитах на содержание триглицеридов в печени?
Для ответа вспомните:
1. Каково происхождение триглицеринов в печени?
2. От чего зависит их содержание в клетках печени?
Ответ к задаче №13
Нарушение синтеза приведет к повышению содержания жира в печени, т.к. жиры выводятся в составе ЛПОНП, для образования которых необходимы фосфолипиды и белки.Триглицериды синтезир в печени и СЖК поступающих из жировой ткани.При высоком уровне углеводов в рационе возможен непосредствен синтез СЖК из избытка глюкозы.Эти триглецериды синтезир в печени или поступающ из остатков хиломикронов соедин с апопртеинами В и С и образует ЛПОНП.
Задача № 14
Как объяснить тот факт, что холестерин – гидрофобное вещество — в желчи находится в растворенном состоянии?
Для обоснования ответа вспомните:
1. К какой группе липидов по химической классификации относится холестерин?
2. Какую роль в поддержании холестерина в растворенном состоянии играют желчные кислоты?
Ответ к задаче №14
Холестерин входит в состав мицелл, образованных при участии желчных кислот.Холестерин образ путем переноса Ацила с АцилКоА или с фосфатидилхолина на гидроксильную группухолестерина.Эфиры холестерина образ в слизостой кишечника и печени.Холестерин в тканях может синтезиров из любых веществ при распаде которых образ АцетилКоА.Из холестерина образ важные в биологич отношениистероидные соедин.:желчные кислоты в печени,стероидные гормоны в коре надпочечн ,женских и мужских половых железах, плаценте.
Задача № 15
У экспериментальных животных в период восстановления после получения небольших доз радиоактивного излучения в печени обнаружено существенное увеличение скорости синтеза холестерина. В чем значение этого факта?
1. Вспомните, какие клеточные структуры в первую очередь подвергаются радиационному облучению.
2. Назовите основные пути использования холестерина.
Ответ к задаче №15
При облучении в первую очередь повреждаются клеточные мембраны. Для их восстановления требуется холестерин.Холестерин в составе клеточной плазматической мембраны играет роль модификатора бислоя предевая ему определенную жесткость за счет увилечения плотности молекул фосфолипидов.Т.о холестерин стабилизатор текучести плазматич мембраны.Х. откр цель босинтеза стероидных половых гормонов и кортикостеройдов служит основой для образован желчных кислот и витаминов группы Д.Участв в регулиров проницаемости клеток и предохран эритроциты крови от действия гемолитичес ядов.
Задача № 16
Сколько молекул стеариновой кислоты (в качестве источников атомов углерода) необходимо для синтеза 1 молекулы холестерина?
Для выполнения расчетов:
1. Вспомните, из чего синтезируется холестерин?
2. Напишите суммарное уравнение реакции окисления стеариновой кислоты.
3. Напишите схему синтеза холестерина.Задача № 16
Сколько молекул стеариновой кислоты (в качестве источников атомов углерода) необходимо для синтеза 1 молекулы холестерина?
Для выполнения расчетов:
1. Вспомните, из чего синтезируется холестерин?
2. Напишите суммарное уравнение реакции окисления стеариновой кислоты.
3. Напишите схему синтеза холестерина.
Ответ к задаче №16
Клетки печени синтезируют-80% всего холестерина, примерно 10% холестерина синтезируется в слизистой кишечника . хоестерин синтезируется не только для себя,но и на экспорт. Митохондрии яв-ся держателем субстрата для синтеза холестерина. Ацетил-КоА выходит в виде цитрата и ацетоацетата. Синтез холестерина идет в цитоплазме и включает 4 стадии:
1)-образование мевалоновой кислоты, 
2)-образование сквалена, начинается в водной фазе,заканчивается в мембране эндоплазматического ретикулума образованием водо-нерастворимого сквалена. Затрачивается 6 молей мевалоновой кислоты, 18АТФ, НАД НН с образованием цепочной структуры из 30С-сквалена,
3)-циклизация сквалена в ланостерин, 
4)-превращение ланостерина в холестерин,Холестерин-циклический ненасыщенный спирт.
Для синтеза 1 молекулы холестерина нужно 3*3*2 = 18 молекул ацетил-КоА. Это количество получается при окислении 2 молекул стеариновой кислоты.
Задача № 17
Змеиный яд содержит фермент фосфолипазу А2, которая отщепляет от лецитина жирную кислоту в β-положении, поэтому может вызывать гемолиз эритроцитов. Объясните гемолитическое действие змеиного яда.
Для обоснования ответа:
1. Вспомните строение мембран.
2. Что такое лецитин? Из чего он состоит?
3. Какую роль играет лецитин в построении клеточной мембраны?
Ответ к задаче №17
1.Клеточная мембрана –отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая ее целостность,регулирует обмен между клеткой и средой. Она представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды- фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную (головка) и гидрофобную (хвост) части. Толщина мембраны составляет 7-8нм.
2.Лецитин (общий термин для обозначения желто-коричневых жирных субстанций)- комплекс так называемых эссенциальных фосфолипидов (фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилинозит). Фосфатидилхолин, к-рый можно назвать основным фосфолипидом, представляет собой эфир холина с фосфорной килотой, в животных организмах к нему присоединены жирные кислоты. Он составляет около 50% лецитина. Остальная часть приходится на фосфатидилэтал-н, фосфатидилин-т и их производные. Они составляют основу клеточных мембран, участвуют в липидном обмене, в построении нервной ткани. Снижают уровень холестерина в крови.
Под влиянием змеиного яда от молекулы лецитина отщепляется ненасыщенная кислота и образуется лизолицетин, который обладает сильным гемолитическим действием (повреждает мембраны).
Нарушается структура лецитина, что лишает его способности образовывать бислой, который составляет основу клеточных мембран.
Задача № 18
У спортсмена перед ответственным стартом в крови повысилось содержание глюкозы до 6,5 ммоль/л и неэстерифицированных жирных кислот (НЭЖК) — до 1,2 ммоль/л (норма 0,4-0,9 ммоль/л). Каковы причины этих изменений?
1. Вспомните гормональную регуляцию углеводного и липидного обменов.
2. Что является источником НЭЖК в сыворотке крови?
Ответ к задаче №18
1.Если интегральным показателем уровня обмена в организме яв-ся концентрация глюкозы в крови, то аналогичным показателем интенсивности жирового обмена служит концентрация НЭЖК. В состоянии покоя она оставляет в среднем 0,4-0,9 ммоль/л. Этот параметр зависит от соотношения скоростей липолиза и липосинтеза в жировой ткани и печени, с одной стороны, и потребления свободных жирных кислот в качестве источника энергии в мышцах и других тканях-с другой. Углеводы утилизируются и мобилизируются в организме легче и равномернее, чем триглицериды. Поэтому уровень глюкозы в крови колеблется ±30%, то концентрация свободных жирных кислот в некоторых ситуациях (голодание, интенсивная мышечная нагрузка, сильный стресс) может возрастать до 500%. Столь значительное повышение уровня НЭЖК в крови объясняется тем, что скорости реакций липолиза резко превышают скорости реакций утилизаций НЭЖК. И хотя НЭЖК утилизируется в некоторых тканях медленнее, чем глюкоза или другие моносахариды, они вполне доступны для окисления в функционирующих тканях и поэтому яв-ся в ряде физиологических ситуаций важнейшими и даже первостепенными энергетическими источниками для многих типов клеток, в частности скелетных мышц при нехватке глюкозы.
http://ansevik.ru/biohimiya/m195.html
http://lektsii.org/14-12053.html