NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe- Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser- Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu- Met-Asn-Thr-COOH

Как правило, белки плазматических мембран со стороны внеклеточной среды обильно гликозилированы. Внутриклеточные мембраны содержат мало гликопротеинов и гликолипидов и характеризуются меньшей микро- вязкостью. Благодаря этому они могут образовывать органеллы малого размера. Мембранные белки выполняют различные специфические функции: рецепторные, транспортные, ферментативные, энергопреобразующие и т.д.

38. Функции мембраны: барьерная, защитная, регуляторная, энергетическая. Транспортная функция мембраны. Виды транспорта: пассивный, активный, цитоз. Ферментный спектр мембраны: транспортные АТФ-азы, механизм их действия. Повреждение мембраны – неизбежный этап любой клеточной патологии. Атеросклероз

· барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. Например, мембрана пероксисом защищает цитоплазму от опасных для клетки пероксидов. Избирательная проницаемость означает, что проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Избирательная проницаемость обеспечивает отделение клетки и клеточных компартментов от окружающей среды и снабжение их необходимыми веществами.

· матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие.

· механическая — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечение механической функции имеют клеточные стенки, а у животных — межклеточное вещество.

· энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки;

· рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами.
ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами.

· Транспортная функцияявляется одной из важных функций клеточных мембран. Мембрана создает

существенные ограничения для проникновения различных веществ, однако она не является полностью непроницаемой: небольшие нейтральные молекулы могут проникать через бислой в области структурных дефектов. Этот процесс осуществляется по градиенту концентрации переносимого вещества - из области, где его содержание высоко, в область с более низким содержанием. Такой процесс называется простой диффузией, он осуществляется неизбирательно и с низкой скоростью. При облегченной диффузии вещества также переносятся в направлении их концентрационного градиента, но с использованием специальных структур - переносчиков или каналов, увеличивающих скорость и специфичность переноса. Известны высокоспецифические транслоказы - белковые молекулы, переносящие адениловые нуклеотиды через внутреннюю мембрану митохондрий: Nа+/Са2+-обменник - белок, входящий в состав плазматических мембран многих клеток; низкомолекулярный пептид бактериального происхождения валиномицин - специфический переносчик для ионов К+. Активный транспорт веществ осуществляется такими же механизмами, но протекает против концентрационного градиента и для своего осуществления должен быть сопряжен с энергодающим процессом. Основным источником энергии для активно- го транспорта является АТФ. Поэтому, как правило, эти системы представляют собой АТФазы. Примером систем активного транспорта ионов является Na+/K+- АТФаза плазматических мембран животных клеток, которая ≪выкачивает≫ из клетки ионы натрия в обмен на ионы калия, затрачивая на выполнение этой работы АТФ в стехиометрии 3Nа+/2К+/1АТФ. Са2+-АТФаза осуществляет активный транспорт кальция через мембрану со стехиометрией 2Са2+/1АТФ. В так называемых сопрягающих мембранах имеются протонные насосы, работающие как Н+-АТФазы. В результате их функционирования на мембране возникает разность концентраций протонов (ΔрН) и разность электрических потенциалов. Атеросклероз — 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 ведет к развитию ишемической болезни сердца.

39. Слабость антиоксидантной защиты у мембран у детей ранних сроков жизни и ее последующая активация.

40. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: последовательность реакций, строение пируватдегидрогеназного комплекса. Нарушение его функции при атеросклерозе

41. Цикл лимонной кислоты: последовательность реакций и характеристика ферментов. Связь между циклом трикарбоновых кислот и цепью переноса электронов и протонов. Аллостерическая регуляция цитратного цикла, его анаболические функции.

42. Понятие об обмене веществ и метаболических путях. Стадии катаболизма, взаимосвязь их с анаболическими процессами. Основные конечные продукты метаболизма у человека.

Метаболизм или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизмасложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.Обмен веществ происходит между клетками организма и межклеточной жидкостью, постоянство состава которой поддерживается кровообращением: за время прохождения крови в капиллярах через проницаемые стенки капилляров плазма крови 40 раз полностью обновляется с интерстициальной жидкостью. Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями, в них при участии ферментов одни биологически значимые молекулы последовательно превращаются в другие. Основные метаболические пути и их компоненты одинаковы для многих видов. Например, некоторыекарбоновые кислоты, являющиеся интермедиатами цикла трикарбоновых кислот присутствуют во всех организмах Катаболические, анаболические пути. Ферментативное расщепление основных питательных веществ, а именно углеводов, жиров ибелков, происходит в клетке через ряд последовательных ферментативных реакций. Катаболизм основных питательных веществ включает три главные стадии. На первой стадии крупные пищевые молекулы расщепляются на составляющие ихосновные строительные блоки. Полисахариды, например, расщепляются до гексоз или пентоз,липиды — до жирных кислот, глицерина и других компонентов, белки — до аминокислот,которых имеется 20 видов. На второй стадии большое число продуктов, образовавшихся напервой стадии, превращается в более простые молекулы, число типов которых сравнительноневелико. Так, гексозы, пентозы и глицерин, разрушаясь, превращаются сначала втрехуглеродный фосфорилированный сахар — глицеральдегид-3-фосфат, а затем расщепляютсядалее до единственной двууглеродной формы — ацетильной группы, входящей в состав ацетил-КоА. Двадцать различных аминокислот также дают при расщеплении лишь несколько конечныхпродуктов, а именно ацетил-КоА, α-кетоглутарат, сукцинат, фумарат и оксалоацетат. Продукты,образовавшиеся на второй стадии, вступают в третью стадию, которая для них всех являетсяобщей и на которой они в конечном счете окисляются до CO2 и воды.Процесс анаболизма также включает три стадии. Исходными веществами, илистроительными блоками служат для него соединения, поставляемые третьей стадиейкатаболизма. Таким образом, третья стадия катаболизма является в то же время первой,исходной, стадией анаболизма. Синтез белка, например, начинается на этой стадии с α -кетокислот, являющихся предшественниками α -аминокислот. На второй стадии анаболизма α -кетокислоты аминируются аминогруппой доноров с образованием α -аминокислот, а на третьей, заключительной, стадии аминокислоты объединяются в пептидные цепи. Продукты метаболизма выводятся с мочой, фекалиями, выдыхаемым воздухом и потом. Специфические вещества задерживаются или удаляются из организма в той степени, в какой это необходимо для поддержания гомеостаза, при этом вместе со шлаковыми продуктами распада выводятся потенциально полезные вещества. Небольшие количества этих веществ выводятся из организма в виде кишечных газов, волос, ногтей, десквамированного эпителия кожи, кожного сала, ушной серы, слизи из полости носа и влагалища, слюны, слез, семенной жидкости и менструальных выделений. Уровни потерь этих веществ опубликованы в работах.

43. Митохондриальное окисление. Дегидрирование субстратов и окисление водорода как источник энергии для синтеза АТФ. Структура и функции переноса электронов, окислительно-восстановительный потенциал структурных компонентов цепи. Нарушение функции цепи переноса электронов при гипоксиях и других патологических состояниях.

Система митохондриального окисления - мультиферментная система, постепенно транспортирующая протоны и электроны на кислород с образованием молекулы воды.Все ферменты митохондриального окисления встроены во внутреннюю мембрану митохондрий. Только первый переносчик протонов и электронов - никотинамидная дегидрогеназа расположена в матриксе митохондрии. Этот фермент отнимает водород от субстрата и передает его следующему переносчику. Полный комплекс таких ферментов образует «дыхательную цепь», в пределах которого атомы водорода отнимаются от субстрата, затем передаются последовательно от одного переносчика к другому, и, наконец, передаются на кислород воздуха с образованием воды.Существует строгая последовательность работы каждого звена в цепочке переносчиков. Эта последовательность определяется величиной редокс-потенциала (окислительно-восстановительного потенциала, сокращенно - овп) каждого звена. ОВП - это химическая характеристика способности вещества принимать и удерживать электроны. Вещества с положительным ОВП окисляют водород (отнимают от него электроны), вещества с отрицательным ОВП окисляются самим водородом. Самый низкий ОВП имеет начальное звено цепи, самый высокий - у кислорода, расположенного в конце цепочки переносчиков. Таким образом, передача водорода идет от более низкого к более высокому ОВП. На одной из стадий происходит разделение атомов водорода на Н⁺ и электроны. Протоны остаются временно в окружающей среде, а электроны идут дальше по цепи и в ее конце используются для активации О₂. Кислород является конечным акцептором электронов.O₂ + 4e -----> 2O^-2 (полное восстановление кислорода). Все реакции, происходящие в дыхательной цепи, сопряжены. Переносчики водорода и электронов расположены в строгом порядке, в соответствии с величиной их редокс-потенциала.В настоящее время различают три варианта дыхательных цепей: Главная дыхательная цепь - это три мультиферментных комплекса, встроенных во внутреннюю мембрану митохондрии. Обозначаются они латинскими цифрами – I, III и IV. Сокращенная (укороченная) дыхательная цепи. Известны два субстрата. Главным из них является сукцинат (янтарная кислота). Сукцинатдегидрогеназа – это комплекс II, который в укороченном варианте цепи является начальным звеном окисления. В составе комплекса – простетическая группа ФАД и FeS_II. От ФАД^.Н₂ два атома водорода переносятся на KoQ. Значит, первое звено, которое имеется в полной цепи - исключается. Перепад окислительно-восстановительного потенциала между ФАД и KoQ невелик. Поэтому переноса H⁺ в межмембранное пространство в этой точке не происходит. DmH⁺ также создается, но меньший, чем в полной цепи. Значит, меньше и эффективность фосфорилирования - коэффициент Р/О=2. Аналогичным образом окисляется и второй субстрат – ацил-КоА (активная форма любой жирной кислоты): Максимально сокращенная (максимально укороченная) дыхательная цепь. Она представлена только цитохромной частью. Эксперименты показали, что здесь может быть окислен только один субстрат - аскорбиновая кислота, с участием фермента, восстановленные эквиваленты включаются в цепь на уровне цитохрома С цитохромоксидазы (цитохром аа₃), но в реальных условиях такого окисления практически не происходит. Образуется вода и 1 молекула АТФ. Коэффициент Р/О=1.

44. Окислительное фосфорилирование, его сопряжение с дыхательной цепью. Химиоосмотическая теория Митчела. Коэффициент Р/О. Разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Биологические разобщители как регуляторы окислительного фосфорилирования. Нарушения энергетического обмена: гипоксические состояния.

Окислительное фосфорилирование и дыхательный контроль. Функциядыхательной цепи – утилизация восстановленных дыхательных переносчиков, образующихся в реакциях метаболического окисления субстратов(главным образом в цикле трикарбоновых кислот). Каждая окислительнаяреакция в соответствии с величиной высвобождаемой энергии ≪обслуживается≫ соответствующим дыхательным переносчиком: НАДФ, НАД илиФАД. Соответственно своим окислительно-восстановительным потенциалам эти соединения в восстановленной форме подключаются к дыхательнойцепи. В дыхательной цепи происходит дискриминация протонов и электронов: в то время как протоны переносятся через мембрану,создавая ΔрН, электроны движутся по цепи переносчиков от убихинолак цитохромоксидазе, генерируя разность электрических потенциалов, необходимую для образования АТФ протонной АТФ-синтазой. Таким образом,тканевое дыхание ≪заряжает≫ митохондриальную мембрану, а окислительное фосфорилирование ≪разряжает≫ ее.Разность электрических потенциалов на митохондриальной мембране, создаваемая дыхательной цепью, которая выступает в качестве молекулярного проводникаэлектронов, является движущей силой для образования АТФ и других видовполезной биологической энергии. Механизмы этих превращенийописывает хемиосмотическая концепция превращения энергии в живых клетках. Онабыла выдвинута П. Митчеллом в 1960 г. для объяснения молекулярного механизма. Согласно хемиосмотической концепции, движение электронов по дыхательной цепи является источником энергии для транслокации протоновчерез митохондриальную мембрану. Возникающая при этом разностьэлектрохимических потенциалов (ΔμH+) приводит в действие АТФ-синтазу,катализирующую реакцию

АДФ + Рi = АТФ.

В дыхательной цепи есть только 3 участка, где перенос электроновсопряжен с накоплением энергии, достаточным для образования АТФ, на других этапах возникающая разность потенциалов для этогопроцесса недостаточна. Максимальная величина коэффициента фосфорилирования, таким образом, составляет 3, если реакция окисления идетс участием НАД, и 2, если окисление субстрата протекает через флавиновыедегидрогеназы. Теоретически еще одну молекулу АТФ можно получитьв трансгидрогеназной реакции (если процесс начинается с восстановленногоНАДФ):Обычно в тканях восстановленный НАДФ используется в пластическомобмене, обеспечивая разнообразные синтетические процессы, так что равновесие трансгидрогеназной реакции сильно сдвинуто влево.Эффективность окислительного фосфорилирования в митохондриях определяется как отношение величины образовавшегося АТФ к поглощенному кислороду:АТФ/О или Р/О (коэффициент фосфорилирования). Экспериментально определяемые значения Р/О, как правило, оказываются меньше 3. Это свидетельствует о том,что процесс дыхания не полностью сопряжен с фосфорилированием. Действительно,окислительное фосфорилирование в отличие от субстратного не является процессом,в котором окисление жестко сопряжено с образованием макроэргов. Степеньсопряжения зависит главным образом от целостности митохондриальной мембраны, сберегающей разность потенциалов, создаваемую транспортом электронов. Поэтой причине соединения, обеспечивающие протонную проводимость (как 2,4-динитрофенол), являются разобщителями.

45. Свободно-радикальное окисление. Токсичность кислорода: образование активных форм кислорода, их действие на липиды и другие вещества клетки. Механизм защиты: антиоксидантные системы

Свободнорадикальное окисление – важный и многогранный биохимический процесс превращений кислорода, липидов, нуклеиновых кислот, белков и других соединений под действием свободных радикалов, а перекисное окисление липидов (ПОЛ) – одно из его последствий. Свободные радикалами (СР) представляют собой соединения, имеющие неспаренный электрон на наружной орбите и обладающие высокой реакционной способностью. К числу первичных СР относятся супероксидный анион-радикал, окись азота, а вторичными СР являются гидроксильный радикал, синклетный кислород, перекись водорода, пероксинитрит. Образование СР тесно связано, с одной стороны, с появлением свободных электронов при нарушениях процессов окисления в дыхательной цепи, превращении ксантина, синтезе лейкотриенов и простогландинов. Эти реакции зависят от активности ксантиноксидазы, дегидроротатдегидрогеназы, льдегидоксидазы, холестериноксидазы, ферментов цитохрома Р-450. Синтез супероксид — аниона инициируется ангиотензином II, который образуется из ангиотензина I под действием ангиотензинпревращающего фермента. Его активность в сосудах больных с выраженным атеросклерозом особенно высока. Причина этого явления пока неясна. Оксид азота образуется при окисленииL-аргинина под действием NO-синтетазы при участии кальмодулина. В литературе представлены данные о том, что синтез NO при атеросклерозе не нарушен, но его дефицит может возникать при увеличении его соединения с супероксид – анионом. Оно завершается синтезом пероксинитрита с большими патогенными потенциями, в том числе и образованием окисленных форм ЛПНП. С другой стороны, для синтеза вторичных СР используется водород НАДФ-Н, НАД-Н — его донаторов. Супероксид — анион может восстанавливать Fe3+ в Fe2+, при взаимодействии которого с перекисью водорода, перекисями липидов и гипохлоритом образуются высокотоксичные вторичные радикалы. Из всех СР наибольшей активностью обладают гидроксильный радикал и пероксинитрит. Активность СР ограничивается антиоксидантами, которые разрывают цепи молекул при реакциях СРО, разрушают молекулы перекисей. К числу ферментных антиоксидантов относятся супероксиддисмутаза (СОД), глютатионпероксидаза, каталаза, находящиеся в клеточных структурах. Неферментные антиоксиданты – витамины Е, К, С, убихиноны, триптофан, фенилаланин, церулоплазмин, трансферрин, гаптоглобин, глюкоза, каротиноиды – блокируют активность СР в крови.

46. Микросомальное окисление. Структурные компоненты и функции оксидаз, монооксигеназ и диоксигеназ. Значение микросомального окисления для организма: обезвреживание природных и искусственных экотоксикантов.

Свободное окисление. Одна из задач свободного (несопряженного) окисления – превращения природных или неприродных субстратов, называемыхв этом случае ксенобиотиками (ксено – несовместимый, биос – жизнь). Ониосуществляются ферментами диоксигеназами и монооксигеназами. Окисление протекает при участии специализированных цитохромов, локализованных чаще всего в эндоплазматическом ретикулуме, поэтому иногда этотпроцесс называют микросомальным окислением. В реакциях свободного окисления участвуют также кислород и восстановленные дыхательные переносчики (чаще всего НАДФН). Акцепторомэлектронов является цитохром Р-450 (иногда цитохром b 5). Окислениесубстрата протекает по следующей схеме:

SH + O2 –>SOH.

Механизм действия оксигеназ включает изменение валентности входящих в ихсостав ионов двухвалентных металлов (железа или меди). Диоксигеназы присоединяют к субстрату молекулярный кислород, активируя его за счет электрона атомажелеза в активном центре (железо при этом становится трехвалентным). Оксигенация протекает как атака субстрата образующимся супероксид-анионом кислорода.Одной из биологически важных реакций такого типа является превращение β-каротина в витамин А. Монооксигеназы требуют участия в реакции НАДФН, атомыводорода которого взаимодействуют с одним из атомов кислорода, посколькутолько один электрон связывается с субстратом. К широко распространенныммонооксигеназам относятся разнообразные гидроксилазы. Они принимают участиев окислении аминокислот, оксикислот, полиизопреноидов.В процессе свободного окисления вследствие особенностей используемых цепей передачи электронов не происходит образования АТФ; биологическая роль этих процессов заключается в метаболизме ряда природныхи ксенобиотических субстратов. В последнем случае свободное окислениевыполняет важную функцию модификации чужеродных соединений.

47. Основные углеводы пищи. Переваривание углеводов в ротовой полости и желудочно-кишечном тракте, амилолитические ферменты слюны, поджелудочной железы, гидролиз дисахаридов. Всасывание моносахаридов (механизм всасывания).

По количеству углеводных остатков УВ разделяются на 3 основных класса: 1. моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза и др.); 2. дисахариды (мальтоза, сахароза, лактоза); 3. полисахариды (гомополисахариды крахмал, гликоген, клетчатка). Крахмал – резервный гомополисахарид растений, построенный из остатков α-глюкозы. Крахмал представляет собой смесь двух гомополисахаридов: амилозы и амилопектина. В амилозе остатки глюкозы связаны α-1,4-гликозидными связями, в точках ветвления амилопектина - α-1,6-гликозидными связями. Молекулярная масса крахмала – 10⁶-10⁷. Гликоген – резервный гомополисахарид высших животных и человека, построенный из остатков α–Д-глюкозы. Гликоген содержится практически во всех органах и тканях человека и животных; наибольшее его количество находится в печени и мышцах. Молекулярная масса гликогена 10⁷ – 10⁹и выше. Гликоген по своему строению близок к амилопектину. Остатки глюкозы связаны α-1,4-гликозидными и α-1,6-гликозидными связями (в точках ветвления). В молекуле гликогена имеется большее число α-1,6-гликозидных связей по сравнению с крахмалом. Клетчатка – это единственный гомополисахарид, который не переваривается в ЖКТ человека, т.к. пищеварительные железы человека не вырабатывают β–глюкозидазу. Однако клетчатка выполняет ряд важных функций: 1. способствует формированию кала; 2. усиливает перистальтику кишечника; 3. является адсорбентом, с которым из кишечника выводятся излишки холестерина, соли тяжелых металлов. Роль углеводов: 1. Энергетическая (глюкоза – основной источник энергии для организма. При сгорании 1 г УВ выделяется 4 ккал энергии). 2. Структурно-функциональная (УВ – обязательный компонент гликопротеинов и протеогликанов, которые выполняют разнообразные функции: гормональную, рецепторную, защитную, ферментативную и др.). 3. Метаболическая (пентозы участвуют в синтезе нуклеиновых кислот и нуклеотидных коферментов).Суточная потребность в углеводах составляет 400-500 г. Переваривание углеводов - это совокупность процессов поэтапного ферментативного гидролиза полисахаридов домоносахаридов, которые всасываются в кишечнике, разносятся током крови к печени и другим тканям организма, где подвергаются различным метаболическим превращениям. Переваривание УВ начинается в ротовой полости под действием фермента амилазы слюны (оптимум рН=6,8-7,2), которая гидролизует в крахмале α -1,4-гликозидные связи с образованием декстринов. Всасывание УВ из просвета кишечника в энтероцит и из энтероцита в кровь происходит:1) облегченной диффузией с участием переносчиков; 2) вторично активным транспортом (симпортом с ионами натрия) с использованием энергии K, Na-АТФ-азы. Быстрее всех всасываются глюкоза и галактоза. От кишечника всосавшиеся моносахариды транспортируются в печень, где происходит до 90% превращений моносахаров. Поступление глюкозы в клетки сердечной, скелетных мышц и жировой ткани регулируется инсулином.

48. Потребность ребенка в углеводах. Своеобразие переваривания и всасывания углеводов в желудочно-кишечном тракте у ребенка.

49. Обмен галактозы, фруктозы, маннозы. Взаимопревращение моносахаров в организме. Наследственные нарушения обмена моносахаридов: галактоземия, непереносимость фруктозы.

Нарушения, связанные с недостаточностью ферментов, которые принимают участие в переваривании и всасывании УВ. 1. Непереносимость лактозы: а) врожденная. Дефект по лактазе в просвете тонкого кишечника. Большой осмотический эффект невсосавшейся лактозы вызывает приток жидкости в тонкий кишечник, поэтому клиническими симптомами являются вздутие живота, тошнота, судороги, боль и водная диарея. Наследуется по аутосомно-рецессивному типу. б) приобретенная (временная). Может быть, и у взрослых вследствие инфекционных заболеваний или интенсивного лечения антибактериальными препаратами. 2. Нарушения обмена фруктозы: а) Фруктоземия (наследственная непереносимость фруктозы). Недостаточность фермента кетозо-1-фосфат-альдолазы приводит к резкому увеличению концентрации фруктозо-1-фосфата в клетках печени, вследствие чего развиваются хроническая недостаточность функций печени и почек, гипогликемия, диарея, рвота, боли в животе.б) Эссенциальная фруктозурия. Причина: недостаток фруктокиназы. Следствие: нарушение фосфорилирования фруктозы приводит к повышению содержания фруктозы в крови и аномальному выведению фруктозы с мочой. Это нарушение не вызывает патологических симптомов. 3. Нарушения обмена галактозы: а) Галактоземия. Причина: недостаток фермента гексозо-1-фосфатуридилтрансфераза печени. Больные дети плохо растут, прием молока вызывает рвоту и понос. Происходит увеличение печени и желтуха. При этом заболевании увеличивается концентрация галактозы и галактозо-1-фосфата.Галактоземия сопровождается галактозурией. У детей галактоземия приводит к умственной отсталости и катаракте хрусталика. Определяющим диагностическим критерием служит отсутствие в эритроцитах гексозо-1-фосфатуридилтрансферазы.б) Недостаток галактокиназы. Происходит накопление галактозы и ее превращение в галактитол. Следствие: раннее развитие катаракты.

50. Анаэробный распад глюкозы. Этапы этого процесса. Гликолитическая оксиредукция, субстратное фосфорилирование. Энергетическая ценность анаэробного распада глюкозы. Регуляторные механизмы, участвующие в этом процессе.

Гликолиз – синоним молочнокислого брожения – сложный ферментативный процесс превращения глюкозы до двух молекул молочной кислоты, протекающий в тканях человека и животных без потребления кислорода. Гликолиз включает 11 ферментативных реакций, протекающих в цитоплазме клетки. Реакции гликолиза проходят в 2 стадии. В ходе первой стадии – энергопотребляющей – используются 2 АТФ в 1-ой и 3-ей реакциях. В процессе 7-ой и 10-ой реакций второй стадии – энергодающей – образуются 4 АТФ. Из 11 реакций - 3 необратимые (1-ая, 3-я и 10-ая).

51. Анаэробный гликолиз, повышенная активность анаэробного распада глюкозы у ребенка раннего возраста. Биохимические критерии гликолиза. Связь с возникновением ацидоза.

Значение анаэробного гликолиза: 1. каждая молекула глюкозы в анаэробных условиях снабжает клетку 2-мя молекулами АТФ; 2. промежуточные метаболиты гликолиза (фосфоглицериновый альдегид, фосфодиоксиацетон, фосфоглицерат, пируват) могут использоваться клеткой в обмене липидов и белков; 3. пируват и НАДН используются в реакциях аэробного окисления глюкозы; 4. восемь реакций гликолиза из 11 обратимые, поэтому возможен синтез глюкозы из лактата (глюконеогенез). Эффект Пастера. Подавление анаэробного гликолиза аэробным окислением глюкозы. Факультативные анаэробы потребляют больше глюкозы, т.к. энергоотдача гликолиза – всего 2 АТФ. При добавлении О2 в среду потребление глюкозы резко уменьшается, т.к. возрастает количество АТФ, которое блокирует активность гексокиназы и фосфофруктокиназы. Спиртовое брожение. В процессе спиртового брожения молекула глюкозы в анаэробныхусловиях превращается в пируват, который затем декарбоксилируется и восстанавливается приучастии НАДН с образование этанола. Особенности гликолиза и его нарушения у детей. У новорожденного аэробные процессы преобладают над аэробными. Это продолжается в течение первого месяца, пока фетальный Hb F не заменится на взрослый HbА. У детей высокая скорость аэробных процессов, в ходе которых вырабатывается АТФ, необходимая для синтетических процессов и роста. Детям требуется больше УВ в пище в качестве источника энергии. В детском организме анаэробные механизмы распада глюкозы и получения энергии подключаются при стрессах быстрее, чем у взрослых. Это свидетельствует о лучшей адаптации организма к экстремальным ситуациям. В подростковом возрасте еще не совершенны процессы гормональной регуляции (действие инсулина, глюкагона, адреналина). Распад гликогена может идти быстро, расход глюкозы большой. Но если не восполняется количество глюкозы в крови, легко наступает гипогликемия.

52. Аэробный распад глюкозы: этапы этого процесса и его энергетика. Физиологическое значение аэробного распада глюкозы.

Аэробный путь окисления глюкозы и его энергетика. Аэробный путь окисления глюкозы происходит в 3 этапа: 1. окисление молекулы глюкозы до 2 молекул пирувата; 2. окислительное декарбоксилирование пирувата (с образованием 2 молекул ацетил-КоА); 3. реакции цикла Кребса, где каждая молекула ацетил-КоА сгорает с образованием 12 АТФ. 1-ый этап. Окисление молекулы глюкозы до 2 молекул пирувата - это первые 10 реакций гликолиза. Суммарная реакция 1 этапа:

Глюкоза + 2 НАД⁺+ 2 АДФ → 2 пирувата + 2 НАДН + Н⁺ + 2 АТФ

2-ой этап. Окислительное декарбоксилирование пирувата (с образованием 2 молекул ацетилКоА) происходит в матриксе митохондрий и осуществляется мультиферментным комплексом пируватдегидрогеназой. В его состав входят 3 фермента и 5 коферментов: 1. Пируватдекарбоксилаза – кофермент тиаминпирофосфат (активная форма витамина В1). 2. Дегидролипоилацетилтрансфераза – кофермента: в активном центре – липоевая кислота (витаминоподобное вещество), из матрикса митохондрий используется Коэнзим А (КоА~SH). 3. Дигидролипоилдегидрогеназа – коферменты: в активном центре – ФАД, из матрикса митохондрий используется – НАД. Суммарная реакция:

2 Пируват + 2 НАД⁺ + КоА → 2 ацетил-КоА + 2 НАДН + Н⁺

Каждый восстановленный НАД в митохондриях отдает протоны и электроны в полную ц.п.э., где образуется 2 х 3 АТФ = 6 АТФ. Таким образом, ценность второго этапа – 6 АТФ. Эти реакции происходят только в аэробных условиях! 3-ий этап. Реакции цикла Кребса, где каждая молекула ацетил-КоА сгорает с образованием 12 АТФ. Следовательно, энергетический выход третьего этапа (в расчете на молекулу глюкозы) – 2 х 12 АТФ = 24 АТФ. Энергетическая ценность аэробного окисления глюкозы: 1 этап – 8 (6) АТФ 2 этап – 6 АТФ 3 этап – 24 АТФ Итого: 38 (36) АТФ (разница в 2 АТФ зависит от челнока, который переносит протоны и электроны из цитозоля от НАДН, образованного в 6-ой реакции гликолиза в митохондрии в ц.п.э.). Аэробное окисление глюкозы является главным источником энергии для большинства клеток организма.

53. Интенсификация процесса прямого окисления глюкозы у детей раннего возраста. Причины этого явления.

54. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы. Этапы и стадии этого процесса. Окислительная стадия пентозного цикла. Значение пентозофосфатного пути превращения глюкозы для организма.

55. Биосинтез глюкозы (глюконеогенез) из неуглеводных продуктов. Основные этапы, три обходных реакции гликолиза. Значение процесса. Гормональная регуляция глюконеогенеза. Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени (цикл Кори).

Биосинтез глюкозы (глюконеогенез) из молочной кислоты. Глюконеогенез – обращение реакций гликолиза. Из 11 реакций гликолиза 3 необратимы (1-ая, 3-я и 10-я):

1. глюкоза → глюкозо-6 фосфат

2. фруктозо-6-фосфат → фруктозо-1,6-дифосфат

3. фосфоенолпируват → пируват

Для этих реакций существуют обходные пути. Первый обходной путь начинается в матриксе митохондрий. Пируват проникает сквозь мембрану митохондрий в матрикс митохондрии, затем пируват подвергается карбоксилированию под действием фермента пируваткарбоксилаза (с использованием биотина и энергии АТФ). В результате этой реакции образуется оксалоацетат.Затем оксалоацетат превращается в малат, чтобы выйти из митохондрий в цитозоль клетки для дальнейшего превращения. В цитозоле малат обратимо превращается в оксалоацетат (под действием цитозольной малатдегидрогеназы). Образовавшийся оксалоацетат под действием фермента фосфоенолпируваткарбоксикиназы (при участии биотина и энергии ГТФ) превращается в фосфоенолпируват. В дальнейшем реакции глюконеогенеза идут до образования фруктозо-1,6-дифосфата (обратимые реакции гликолиза). Второй обходной путь: Фруктозо-1,6-дифосфат + Н2О → фруктозо-6-фосфат + Фн (реакциюкатализирует фруктозо-1,6-бифосфатаза) Третий обходной путь: Глюкозо-6-фосфат + Н2О → глюкоза + Фн (реакцию катализирует глюкозо-6-фосфатаза) В процессе глюконеогенеза 7-я реакция гликолиза (1,3-дифосфоглицерат + АДФ ↔ 3-фосфоглицерат + АТФ) расходуется 2 АТФ. В ходе синтеза глюкозы используются макроэргические соединения: 4 АТФ и 2 ГТФ. Регуляция глюконеогенеза происходит с участием гормонов и с участием метаболитов.

1. Гормональная регуляция. Глюкокортикоиды проникают в клетку, усиливают биосинтез ферментов глюконеогенеза, способствуют повышению уровня сахара в крови.

2. Метаболическая регуляция. Ацетил-КоА стимулирует пируваткарбоксилазу, осуществляющую реакцию превращения пирувата в ЩУК и далее в глюкозу. АТФ участвует в процессах карбоксилирования, стимулирует глюкозо-6-фосфатазу и фруктозо-1,6-бисфосфатазу, усиливает процессы глюконеогенеза. Витамин Н (биотин) – кофермент пируваткарбоксилазы. Фруктозо-2,6-дифосфат ингибирует фруктозо-1,6-бисфосфатазу.

Цикл Кори. В процессе анаэробного гликолиза в скелетных мышцах образуется лактат, который выходит из клеток в кровь, доставляется в печень, где включается в реакции глюконеогенеза с образованием глюкозы. Глюкоза выходит в кровь, доставляется к тканям, где используется как источник энергии. Цикл Кори выполняет две важные функции: 1) обеспечивает утилизацию лактата в реакциях глюконеогеназа; 2) предотвращает накопление лактата и развитие лактоацидоза (смещение рН в кислую сторону)

56. Глюконеогенез у детей. Лабильность этого процесса у ребенка.

57. Свойства и распространение гликогена как резервного полисахарида. Биосинтез гликогена, мобилизация гликогена. Регуляция обмена гликогена гормонами и аллостерическая регуляция. Особенности распада гликогена в печени и мышцах. Гликогенозы и агликогенозы

Гликоген – высокомолекулярный полимер, построенный из остатков глюкозы, связанных α-1,4- и α-1,6-гликозидными связями. В большом количестве содержится в печени и мышцах. Гликоген упакован в гранулы, размер которых 100 – 400 А. В гранулах находятся ферменты синтеза и распада гликогена. Распад гликогена происходит в интервалах между приемами пищи; этот процесс ускоряется при физических нагрузках. Гликогенолиз происходит за счет отщепления остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата. Фермент гликогенфосфорилаза расщепляет α-1,4-гликозидные связи в гликогене в результате остаются 4 остатка глюкозы до места ветвления (α-1,6-гликозидная связь). Олигосахаридтрансфераза переносит фрагмент гликогена (состоящий из трех остатков глюкозы) на неразветвленный участок цепи, остается один остаток глюкозы, связанный α-1,6-гликозидной связью. Фермент α-1,6-глюкозидаза отщепляют мономерный остаток глюкозы. Суммарная реакция: Глюкозо-1-фосфат изомеризуется в глюкозо-6-фосфат под действием фосфоглюкомутазы. Образующийся глюкозо-6-фосфат вступает в реакции гликолиза (или пентозного цикла) клеток мышц и мозга, а в клетках печени, почек и кишечника происходит дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата с образованием глюкозы и фосфорной кислоты (под действием фермента глюкозо-6-фосфатазы). Далее глюкоза поступает в кровь и разносится с кровью к тканям. Гормональная регуляция обмена гликогена осуществляется адреналином, глюкагоном и инсулином. Адреналин и глюкагон активируют распад гликогена и тормозят его синтез.Гормональная регуляция опосредуется общими механизмами через ц-АМФ, который активирует цитозольные ферменты протеинкиназу, киназу фосфорилазы и киназу гликогенсинтазы. Киназы при участии АТФ фосфорилируют ферменты гликогенфосфорилазу и гликогенсинтазу. Фосфорилаза активна в фосфорилированном состоянии, поэтому под действием адреналина и глюкагона активируется распад гликогена, а гликогенсинтаза, напротив, в фосфорилированном состоянии становится неактивной, поэтому синтез гликогена под действием адреналина и глюкагона тормозится. Под действием инсулина активируются ферменты фосфодиэстераза и фосфопротеинфосфатазы. Фосфодиэстераза разрушает ц-АМФ; фосфопротеинфосфатазы катализируют дефосфорилирование ферментов гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы. Фосфорилаза в дефосфорилированном состоянии становится неактивной и процесс распада гликогена прекращается, а гликогенсинтаза, напротив, активируется, поэтому под действием инсулина активируется синтез гликогена. Заболевания, связанные с обменом гликогена: гликогенозы и агликогенозы. 1. Болезнь Гирке (недостаток глюкозо-6-фосфатазы печени). Клиническая картина: увеличение печени уже в период новорожденности, гипогликемия между приемами пищи, гипогликемия, сохраняющаяся при действии адреналина и глюкагона, нарушение жирового обмена (усиливается отложение жира в подкожной клетчатке и внутренних органах). 2. Болезнь Форбса-Кори (дефицит фермента амило-1,6-глюкозидазы печени): неполное расщепление гликогена, гепатомегалия, мышечная слабость, гипогликемия. Эта болезнь не угрожает жизни ребенка, хотя может привести к задержке физического развития и полового созревания. У некоторых больных в подростковом возрасте отмечается умеренная миопатия, т.к. понижена мышечная утилизация гликогена. 3. Болезнь Андерсена (недостаток активности «ветвящего» фермента в печени): гепатоспленомегалия, цирроз печени, прогрессирующая печеночная недостаточность - длинные неразветвленные цепи плохо разрушаются; развивается цирроз печени. Эта болезнь встречается крайне редко и всегда приводит к ранней смерти. 4. Болезнь Херса (недостаток активности печеночной фосфорилазы): гепатомегалия, умеренная гипергликемия, ацидоз. Данная патология встречается крайне редко и только у мальчиков. 5. Болезнь Мак-Ардля (недостаток мышечной фосфорилазы): спазмы мышц при нагрузке, преходящая миоглобинурия. Агликогенозы – наследственное заболевание, вызванное дефектом гликогенсинтазы. В печени почти или полностью отсутствует гликоген, выражена гипогликемия (0,39 – 0,67 ммоль/л). Характерный симптом – у детей судороги обычно по утрам. Их можно предупредить частым кормлением ночью. Гипогликемия новорожденных. Наблюдается у всех новорожденных из-за прекращения поступления крови через плаценту (преходящая гипогликемия). Коррекция происходит быстро и самостоятельно. У новорожденных, матери которых страдают сахарным диабетом, может быть тяжелая гипогликемия – проявление функционального гиперинсулинизма, устраняемое только введением глюкозы

58. Своеобразие метаболизма гликогена в печени у ребенка. Патология обмена гликогена (гликогенозы).

Биосинтез гликогена. При голодании гликоген распадается до небольшого фрагмента, содержащего 4-6 остатков глюкозы, связанных α-1,4-гликозидными связями. Этот фрагмент гликогена называется «затравкой» (или праймером); на нем начинается процесс биосинтеза гликогена. Глюкоза вступает в синтез гликогена в «активной» форме УДФ-глюкозы. В период пищеварения глюкоза поступает в клетку и фосфорилируется с образованием глюкозо-6-фосфата под действием фермента гексокиназы (или глюкокиназы в печени), затем изомеризуется в глюкозо-1-фосфат под действием фосфоглюкомутазы. Глюкозо-1-фосфат превращается в УДФ-глюкозу под действием фермента УДФ-глюкуронилтрансферазы. Реакция, катализируемая гликогенсинтазой, возможна лишь в том случае, когда в цепи «затравки» гликогена содержится более 4-6 остатков глюкозы:

УДФ-глюкоза + гликоген (n) → гликоген (n+1) + УДФ, где n ≥ 4-6.

УДФ-глюкоза взаимодействует с нередуцированным остатком цепи. Ветвление гликогена осуществляется ферментом амило-1,4-1,6-глюкозилтрансферазой(«гликогенветвящий» фермент). Этот фермент присоединяет полисахаридную цепочку (n ≥7) спомощью α-1,6-гликозидной связи (точка ветвления). В месте ветвления находится 10-12 остатков глюкозы, от ближайшего места ветвления не менее 4 остатков глюкозы.

Значение ветвления: увеличивается растворимость, ускоряется рост полисахаридной цепи.

59. Регуляция углеводного обмена: саморегуляция, нейрогуморальная регуляция. Механизм действия глюкозы, адреналина, инсулина и глюкокортикоидов на обмен углеводов. Уровень глюкозы крови в норме. Гипергликемия и гипогликемия. Нарушения обмена углеводов при сахарном диабете. Биохимическая диагностика сахарного диабета

В регуляции постоянства концентрации сахара в крови главную роль выполняет печень. При избыточном поступлении углеводов в организм в печени происходит накопление гликогена, а при недостаточном поступлении, наоборот, гликоген, в ней распадается до глюкозы. Таким образом поддерживается нормальное количество сахара.Постоянство содержания глюкозы в крови, гликогена в печени регулируется нервной системой. На обмен углеводов оказывает влияние кора больших полушарий головного мозга. Доказательством этого является повышение сахара в моче у студентов после трудного экзамена. Центр углеводного обмена находится в гипотоламусе и продолговатом мозге. Влияние гипоталамуса и коры больших полушарий на углеводный обмен осуществляется преимущественно посредством симпатической нервной системы, которая вызывает усиленную секрецию адреналина надпочечниками.Большое значение в углеводном обмене имеют железы внутренней секреции — поджелудочная, щитовидная, надпочечники, гипофиз и др., которые под действием ЦНС регулируют ассимиляцию и диссимиляцию углеводов.Гормон поджелудочной железы инсулин переводит глюкозу в гликоген и тем самым уменьшает количество сахара в крови.Адреналин и гликогон увеличивают расщепление гликогена в печени, в мышцах, вследствие чего увеличивается содержание сахара в крови.Следовательно, инсулин — это сахаропонижающий гормон, гликогон — сахароповышающий.При снижении концентрации сахара в крови возбуждается центр углеводного обмена в гипоталамусе, который дает импульсы поджелудочной железе, и она увеличивает выработку глюкагона до тех пор, пока содержание глюкозы за счет распада гликогена не увеличится до нормального уровня.

60. Лабильность уровня глюкозы в крови у детей раннего возраста. Наклонность к гипогликемии. Своеобразие учета результатов нагрузной пробой сахара у детей.

Нарушение углеводного обмена. Сахарный диабет. Важным показателем гомеостаза является концентрация глюкозы в крови. В норме концентрация глюкозы в крови 3,3 – 5,5 ммоль/л. Больше 5,5 ммоль/л – гипергликемия. В норме сахар в моче отсутствует. Почечный порог для глюкозы – 10 ммоль/л или 180 мг% в крови. Для уточнения диагноза сахарный диабет проводят тест на толерантность к глюкозе. Тест на толерантность к глюкозе (метод сахарной нагрузки). Перед проведением теста в течение 3-х дней рекомендуется низкоуглеводная диета. В день анализа пациенту натощак дают выпить раствор 100 г глюкозы/100 мл воды. Концентрацию глюкозы определяют в трех пробах крови: натощак, через 60 и через 120 минут после «Сахарной нагрузки». Результат на фоне здоровья: натощак менее 5,55 ммоль/л, через 60 мин. – менее 8,88 ммоль/л, через 120 мин. – менее 6,66 ммоль/л. На основе полученных данных строят «сахарные кривые»: Особенности сахарной нагрузки у детей. До 6 лет дают 1,5 г/кг веса, от 6 до 12 – 2 г/кг веса, после 13 лет по 2,5 г/кг веса. Наличие гипергликемии через 2 часа после начала исследования, глюкозурия и обнаружение кетоновых тел в моче – триада симптомов для постановки диагноза сахарный диабет. Содержание глюкозы в моче определяют пробой Бенедикта.

61. Пищевые жиры, их гидролиз. Всасывание продуктов переваривания. Роль желчных пигментов в переваривании и всасывании липидов. Транспорт ресинтезированных в кишечнике жиров. Использование жиров, включенных в транспортные липопротеины: липопротеинлипазы. Гиперлипопротеинемия.

Жиры, или триглицериды — природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов. В живых организмах выполняют структурную, энергетическую и др. функции. Наряду с углеводами и белками, жиры — один из главных компонентов питания. Жидкие жиры растительного происхождения обычно называют маслами. Гидролиз жиров. Расщепление жиров на глицерин и жирные кислоты проводится обработкой их щёлочью — (едким натром), перегретым паром, иногда — минеральными кислотами. Этот процесс называется омылением. Липопротеинлипаза — фермент, относящийся к классу липаз. ЛПЛ расщепляет триглицериды самых крупных по размеру и богатых липидами липопротеинов плазмы крови — хиломикронов и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП или ЛОНП)). ЛПЛ регулирует уровень липидов в крови, что определяет её важное значение в атеросклерозе. Гиперлипидемия (гиперлипопротеинемия) —аномально повышенный уровень липидов и/или липопротеинов в крови человека. Нарушение обмена липидов и липопротеинов встречается довольно часто в общей популяции. Гиперлипидемия является важным фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний в основном в связи со значительным влиянием холестерина на развитие атеросклероза. Кроме этого, некоторые гиперлипидемии влияют на развитие острого панкреатита.

62. Особенности переваривания и всасывания жиров в организме ребенка.

Расщепление триглицеридов в пищеварительном тракте. Слюна не содержитрасщепляющих жиры ферментов. Следовательно, в полости рта жиры неподвергаются никаким изменениям. У взрослых людей жиры проходятчерез желудок также без особых изменений. В желудочном соке содержитсялипаза, получившая название желудочной, однако роль ее в гидролизепищевых триглицеридов у взрослых людей невелика. Во-первых, в желудочном соке взрослого человека и других млекопитающих содержаниелипазы крайне низкое. Во-вторых, рН желудочного сока далек от оптимумадействия этого фермента (оптимальное значение рН для желудочнойлипазы 5,5–7,5). Напомним, что значение рН желудочного сока около 1,5.В-третьих, в желудке отсутствуют условия для эмульгирования триглицеридов, а липаза может активно действовать только на триглицериды,находящиеся в форме эмульсии. Поэтому у взрослых неэмульгированныетриглицериды, составляющие основную массу пищевого жира, проходятчерез желудок без особых изменений. Вместе с тем расщепление триглицеридов в желудке играет важную роль в пищеварении у детей, особенногрудного возраста. Слизистая оболочка корня языка и примыкающейк нему области глотки ребенка грудного возраста секретирует собственнуюлипазу в ответ на сосательные и глотательные движения (при кормлениигрудью). Эта липаза получила название лингвальной. Активность лингвальной липазы не успевает ≪проявиться≫ в полости рта, и основнымместом ее воздействия является желудок. Оптимум рН лингвальной липазыв пределах 4,0–4,5; он близок к величине рН желудочного сока у такихдетей. Лингвальная липаза наиболее активно действует на триглицериды,содержащие жирные кислоты с короткой и средней длиной цепи, чтохарактерно для триглицеридов молока. Иными словами, жир молока –самый подходящий субстрат для этого энзима. У взрослых активностьлингвальной липазы крайне низкая.Расщепление триглицеридов в желудке взрослого человека невелико, нооно в определенной степени облегчает последующее переваривание ихв кишечнике. Даже незначительное по объему расщепление триглицеридовв желудке приводит к появлению свободных жирных кислот, которые, неподвергаясь всасыванию в желудке, поступают в кишечник и способствуюттам эмульгированию жиров, облегчая таким образом воздействие на нихлипазы панкреатического сока.После того как химус попадает в двенадцатиперстную кишку, преждевсего происходит нейтрализация попавшей в кишечник с пищей солянойкислоты желудочного сока бикарбонатами, содержащимися в панкреатическом и кишечном соках. Выделяющиеся при разложении бикарбонатовпузырьки углекислого газа способствуют хорошему перемешиванию пищевой кашицы с пищеварительными соками. Одновременно начинаетсяэмульгирование жира. Наиболее мощное эмульгирующее действие на жирыоказывают соли желчных кислот, попадающие в двенадцатиперстнуюкишку с желчью в виде натриевых солей. Большая часть желчных кислотконъюгирована с глицином или таурином. Желчные кислоты представляют собой основной конечный продуктметаболизма холестерина.В желчи человека в основном содержатся холевая (3,7,12-триоксихолановая), дезоксихолевая (3,12-диоксихолановая) и хенодезоксихолевая (3,7-диоксихолановая) кислоты (все гидроксильные группы имеют α-конфигурацию и поэтому обозначены пунктирной линией).Кроме того, в желчи человека в малых количествах содержатся литохолевая (3α-оксихолановая) кислота, а также аллохолевая и уреодезоксихолевая кислоты – стереоизомеры холевой и хенодезоксихолевой кислот.Как отмечалось, желчные кислоты присутствуют в желчи в конъюгированной форме, т.е. в виде гликохолевой, гликодезоксихолевой, гли-кохенодезоксихолевой (около 2/3 – 4/5 всех желчных кислот) или таурохолевой, тауродезоксихолевой и таурохенодезоксихолевой (около 1/5 – 1/3 всехжелчных кислот) кислот. Эти соединения иногда называют парными желчными кислотами, так как они состоят из двух компонентов – желчнойкислоты и глицина или таурина. Соотношения между конъюгатами обоихвидов могут меняться в зависимости от характера пищи: в случае преобладания в ней углеводов увеличивается относительное содержание глициновых конъюгатов, а при высокобелковой диете – тауриновых конъюгатов. Считают, что только комбинация соль желчной кислоты + ненасыщенная жирная кислота + моноглицерид придает необходимую степень эмульгирования жира. Соли желчных кислот резко уменьшают поверхностноенатяжение на поверхности раздела жир/вода, благодаря чему они не толькооблегчают эмульгирование, но и стабилизируют уже образовавшуюсяэмульсию.

63. Химизм окисления жирных кислот, его связь с митохондриальным окислением. Энергетика окисления жирных кислот. Значение этого процесса для организма. Нарушение окисления жирных кислот при авитаминозах.

Окисление жирных кислот протекает в печени, почках,скелетных и сердечной мышцах, в жировой ткани. В мозговой тканискорость окисления жирных кислот весьма незначительна; основным источником энергии в мозговой ткани служит глюкоза. Жирные кислоты, входящие всостав естественных жиров животныхи растений, имеют четное число углеродных атомов. Любая такая кислота,от которой отщепляется по паре углеродных атомов, в конце концовпроходит через стадию масляной кислоты. После очередного β-окислениямасляная кислота становится ацетоуксусной. Последняя затем гидролизуется до двух молекул уксусной кислоты. Доставка жирных кислот к месту их окисления – к митохондриям –происходит сложным путем: при участии альбумина осуществляется транспорт жирной кислоты в клетку; при участии специальных белков– транспорт в пределах цитозоля; при участиикарнитина – транспорт жирной кислоты из цитозоля в митохондрии.Процесс окисления жирных кислот складывается из следующих основных этапов. Активация жирных кислот. Свободная жирная кислота независимо отдлины углеводородной цепи является метаболически инертной и не можетподвергаться никаким биохимическим превращениям, в том числе окислению, пока не будет активирована. Активация жирной кислоты протекает нанаружной поверхности мембраны митохондрий при участии АТФ, коэнзимаA (HS-KoA) и ионов Mg2+. Реакция катализируется ферментом ацил-КоА-синтетазой:

R—COOH + HS-KoA + АТФ + R—CO—S-KoA + АМФ + РРi.

Жирная кислота Ацил-КоА-синтетаза

Транспорт жирных кислот внутрь митохондрий. Коэнзимная формажирной кислоты, в равной мере как и свободные жирные кислоты, необладает способностью проникать внутрь митохондрий, где, собственно,и протекает их окисление. Переносчиком активированных жирных кислотс длинной цепью через внутреннюю митохондриальную мембрану служиткарнитин. Ацильная группа переносится с атома серы КоА на гидроксильную группу карнитина с образованием ацилкарнитина, который диффундирует через внутреннюю митохондриальную мембрану: Нарушение переноса жирных кислот в митохондрии. Скорость переноса жирных кислот внутрь митохондрий, а следовательно и скорбеть процесса р-окисления, зависит от доступности карнитина и скорости работы фермента карнитинацилтрансферазы I. р-Окисление могут нарушать следующие факторы:

• длительный гемодиализ, в ходе которого организм теряет карнитин;
• длительная ацидурия, при которой карнитин выводится как основание с органическими кислотами;
• лечение больных сахарным диабетом препаратами сульфонилмочевины, ингибирующими карнитинацилтрансферазу I;
• низкая активность ферментов, синтезирующих карнитин;

Невозможность использовать жирные кислоты как источники энергии приводит к увеличению скорости окисления глюкозы. В результате у детей развивается гипогликемия - причина внезапной детской смертности (10% от общего числа умерших новорождённых). Если такие дети выживают, то после голодания в течение 6-8 ч у них развиваются гипогликемические приступы (слабость, головокружение, рвота, потеря сознания). Введение глюкозы приводит к исчезновению симптомов.Во всех случаях, когда нарушается β-окисление, жирные кислоты накапливаются в клетках и распадаются по пути ω-окисления, которое в норме идёт с очень низкой скоростью. Окисление происходит по метильному ω-атому углерода, и в результате образуются дикарбоновые кислоты, выделяющиеся с мочой. Определение этих кислот в моче может служить диагностическим признаком нарушения β-окисления.

64-65. Биосинтез и окисление глицерина в тканях, их этапы. Энергетика окисления глицерина. Взаимосвязь глицерина с углеводным обменом. Синтез жирных кислот, этапы этого процесса. Строение и функция синтетазы жирных кислот. Взаимосвязь синтеза жирных кислот с обменом углеводов и аминокислот. Образование ненасыщенных жирных кислот. Незаменимые жирных кислоты, их роль в метаболизм

Окисление жирных кислот и глицерина. Катаболизм липидов. В организме человека (70 кг) находится около 12-15 кг жира. Этот запас ТАГ обеспечивает поддержание основного обмена в течении нескольких недель. Жировая ткань очень метаболически активна и реагирует на изменения в обмене веществ. Особенно тесно связана с печенью, сердечной и скелетными мышцами (50% энергии получают при окислении липидов), т.к. в молекуле ТАГ основная доля – высшие жирные кислоты. Окисление происходит в матриксе митохондрий. Сначала жирная кислота активируется: 1.В цитоплазме каждой кислота активируется с использованием КоА-SH и энергии АТФ. 2.Активная жирная кислота- ацил-КоА – из цитозоля транспортируется в матрикс митохондрий (МХ). КоА-SH остается в цитозоле, а остаток жирной кислоты - ацил- соединяется с карнитином - карнитин выделен из мышечной ткани) с образованием ацил-карнитина, который поступает в межмембранное пространство МХ. Их межмембранного пространства митохондрий комплекс ацил-карнитин переносится в матрикс МХ. При этом карнитин остается в межмембранном пространстве. В матриксе ацил соединяется с КоА-SH. Окисление. В матриксе МХ образуется активная жирная кислота, которая в дальнейшем подвергается реакциям окисления до конечных продуктов. При бета- окислении окисляется группа-СН2- в бета- положении жирной кислоты до группы-С-. При этом на двух стадиях происходит дегидрирование: при участии ацилдегидрогеназы (флавиновый фермент, водород переносится на убихинон) и бета-оксиацилдегидрогеназа (акцептор водорода НАД+). Затем бета кетоацил-КоА при действии фермента тиолазы, распадается на ацетил КоА и ацил-КоА, укороченный на 2 углеродных атома по сравнению с исходным. Этот ацил-КоА вновь подвергается бета-окислению. Многократное повторение этого процесса приводит к полному распаду жирной кислоты до ацил-КоА. Окисление жирных кислот. Включает 2 этапа: 1.последовательное отщепление от С-конца эжкислоты двухуглеродного фрагмента в виде ацет