Обмен липидов

 

 

 

 

Карнитиновый челнок

 

 

 

 

Бета-окисление жирных кислот

 

 

 

 

Далее окисляется укороченная на два углеродных атома молекула ацил-КоА 

 

 

 

 

Биоэнергетика процесса бета-окисления

 

• Биоэнергетика процесса бета-окисления жирных кислот складывается из произведения числа циклов бета-окисления  на  число молекул АТФ синтезируемых в каждом цикле (5АТФ):    
• (Сn/2 -1) 5 = Х (АТФ)
• Например, при бета-окислении стеариновой кислоты (Cn=18) выход АТФ равен:  (18/2-1)5= 40 АТФ.  
• Выход энергии при полном окислении жирных кислот до углекислого газа и воды складывается из  суммы  энергии  выделенной при бета-окислении (Cn/2-1)5 и энергии высвобождаемой при окислении в цикле Кребса всех  молекул  ацетил-КоА,  образовавшихся при бета-окислении данной жирной кислоты (Сn/2)12:    
• (Сn/2-1)5 + (Cn/2) 12 = Х АТФ
• Например, при полном окислении стеариновой  кислоты (Cn=18) выход АТФ равен:
• (18/2-1) 5 + (18/2)12= 40+108 = 148 АТФ.

 

 

 

 

Оксиление ненасыщенных жирных кислот

 

• Природные ненасыщенные жирные кислоты  имеют  цис-конфигурацию, тогда как  при  окислении насыщенных жирных кислот образующийся еноил-КоА в находится в транс-конфигурации.
• В этой связи, ненасыщенные жирные кислоты до  места  расположения  двойной  связи окисляются    как    насыщенные.   
• Затем    под   воздействием 4,3-цис-2,3-транс-изомеразы двойная связь из положения 3-4  перемещается в  положение 3-2 и приобретает транс-форму,  а далее процесс идет обычным путем.

 

 

 

 

Химизм окислениея ненасыщенных жирных кислот

 

 

 

 

Простагландины (эйкозаноиды) 
и их роль в регуляции метаболизма

 

 

 

 

Синтез простагландинов

 

• Арахидоновая кислота как источник простагландинов подвергается действию фермента циклооксигеназы, входящей в состав полиферментного комплекса - простагландинсинтетазы.
• Циклооксигеназа катализирует этот процесс только в присутствии кислорода.
• В результате образуются биологически активные промежуточные продукты - эндопероксиды простагландинов, называемые также простагландины G2 и Н2 (ПГG2, ПГН2 ).
• В стенке сосудов из  эндопероксида  типа ПГG2 синтезируется простациклин I (ПГI2) - сильнейший природный ингибитор агрегации тромбоцитов.

 

 

 

 

• В большинстве тканей из ПГН2 синтезируются простагландины типа ПГЕ2, ПГF2a, ПГА2, ПГD2 и тромбоксаны. При изомеризации двойной связи в циклопентановом кольце ПГА2 образуются ПГС2 и ПГВ2.
• В лейкоцитах метаболизм арахидоновой кислоты идет по иному пути. 
• С участием фермента липооксигеназы она превращается в нециклические ненасыщенные производные, которые получили название лейкотриенов (ЛТ) типа А,В,С,D,Е  (ЛТА,  ЛТВ, ЛТС, ЛТD, ЛТЕ).

 

 

 

 

 

Биологическое действие простагландинов

 

• Повышая уровень цАМФ в  эндокринных железах, простагландины стимулируют образование и секрецию гормонов (стероидных горомонов, иодтиронинов, инсулина, катехоламинов),
• в жировой ткани простагландины снижают уровень цАМФ и тормозят липолиз подобно инсулину.
• ПГF2а регулируют сокращение гладкой мускулатуры мышц матки, бронхов и кишечника, действуя через цГМФ и ионы Са.  
• ПГD2, ПГG2, ПГН2, ТХА2 и лейкотриены (ЛТ) вызывают сокращение бронхов, ПГЕ - их расслабление.
• ПГF2a и тромбоксан А2 сужают кровеносные сосуды и повышают  артериальное давление, 

 

 

 

 

 

 

• Простациклины (ПГI2) и ПГЕ2 вызывают сосудорасширяющий эффект и падение давления, увеличивают мочевыведение и выведение с мочей натрия.
• Простагландины и особенно ПГF2a, усиливают сокращение матки, маточных труб и вызывают рассасывание желтого тела, тем самым, облегчая прерывание беременности, оказывают родостимулирующее действие.
• В этой связи простагландин ПГFa2 (динопрост, энзопрост F) используют в акушерстве  для  прерывания  беременности и как родостимулирующее средство.
• ПГЕ тормозят секрецию желудочного сока, а ПГF2a - ее усиливают.

 

 

 

 

Биологические эффекты простагландинов

 

• Аллергическая и  анафилактическая  реакции организма связаны  с  ускоренным  образованием в легочной ткани простагландинов (ПГG2, ПГН2) и тромбоксанов (ТХА2) и смеси лейкотриенов (ЛТ).
• Аспирин, индометацин,  диклофенак и др., ингибируя циклооксигеназу,  препятствуют синтезу  простагландинов.
• Глюкокортикоиды, блокируя фосфолипазу А2,  снижают образование простагландинов и оказывают противовоспалительный эффект.
• Простагландин  Е2 препятствует развитию язв желудка и кишечника . Поэтому препараты (особенно глюкокортикоиды, аспирин) подавляющие биосинтез простагландинов, могут вызвать образование язв и желудочно-кишечные кровотечения.

 

 

 

 

• Простагландин Е2 (динопростон, простин Е2) применяют для купирования приступов спазма бронхов, гипертонии и язвенной болезни.
• Простациклин (ПГI2), напротив, является сильнейшим природным ингибитором агрегации тромобоцитов и антитромообразующим веществом.
• Тромбоксан А2 способствует образованию тромбов в сосудах, так как вызывает слипание и агрегацию тромбоцитов.
• Антитромбический эффект  аспирина  и  индометацина объясняется тем, что они тормозят образование тромбоксана и препятствуют агрегации тромбоцитов.

 

 

 

 

 

Биосинтез жирных кислот

 

• Источником для  синтеза жирных кислот служит малонил-КоА, образующийся из ацетил-КоА.
• Ацетил-КоА  доставляется  к  месту синтеза жирных кислот из митохондрий, где он образуется при бета-окислении жирных кислот. 
• Доставка ацетил-КоА из митохондрий в  цитозоль осуществляется либо карнитиновым челночным механизмом, либо с помощью цитрата.  
• В митохондриях из ацетил-КоА и  щавелево-уксусной кислоты (ЩУК) синтезируется цитрат,  который при участии специфической транслоказы митохондриальной  мембраны доставляется в цитозоль.

 

 

 

 

 

 

 

Синтез малонил КоА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Синтез  пальмитиновой  кислоты

 

• Для синтеза  пальмитиновой  кислоты нужно семь таких циклов, соответственно требуется семь  остатков  малонила  и  один ацетил.
• Синтезированная пальмитиновая кислота соединяется с КоА и образуется пальмитоил-КоА.
• Синтез жирных  кислот  с  числом углеродных атомов больше чем у пальмитиновой кислоты может идти в митохондриях и в цитозоле.
• В  митохондриях для этих целей к пальмитоил-КоА присоединяется ацетил-КоА при участии соответствующих  ферментов,  а  в цитозоле используется малонил-КоА.

 

 

 

 

Синтез кетоновых тел

 

• По мере  накопления  жирных кислот, ацетил-КоА расходуется для синтеза кетоновых тел. 
• К  кетоновым  телам  относятся ацетоацетат и бета-гидроксибутират  (ацетоуксусная и бета-оксимаслянная кислоты).
• Синтез кетоновых тел имеет место только в печени,  в других органах он не идет.
• Синтез кетоновых тел начинается с образования ацетоацетил-КоА  из двух молекул ацетил-КоА при участии ацетил-КоА-ацетилтрансферазы:
• СН3
• СН3                 СН3              НS-КоА               |
• | |                        С=О
•            С=О        +       С=О                                         |
•              \                        \         ацетилтрансфераза СН2
•              S-КоА             S-КоА                                      |
•   ацетил-КоА             ацетил-КоА                             С=О
•                                                                                       \
•                                                                                        S-КоА
•                                                                                 ацетоацетил-КоА

 

 

 

 

Далее под воздействием β-гидрокси β-метил глутарил КоА синтетазы при использовании еще одной молекулы ацетил-КоА образуется β-гидрокси β-метилглутарил КоА , которы лиазой разрушается с образованием ацетоацетата - одного из кетоновых тел

 

 

 

 

Восстановление ацетоацетата приводит к образованию второго кетоноого тела β-гидроксибутирата. В случае избытка ацетоацетата в тканях возможно спонтанное декарбоксилирование ацетоацета и образование ацетона

 

 

 

 

Использование кетоновых тел

 

• В сердечной мышце ацетоацетат обменивается с сукцинил-КоА на НS-КоА и, образующиеся  ацетоацетил-КоА  и сукцинат включаются  в общие пути катаболизма как непосредственные источники энергии

 

 

 

 

В норме в крови уровень кетоновых  тел  0,1-0,6  ммоль/л.

 

 

• Повышение их уровня (гиперкетонемия) наблюдается при сахарном диабете и при длительном голодании (2 и 3 фазы  голода), когда имеет место усиленный процесс окисления жирных кислот. 
• Появление кетоновых тел в моче называется кетонурия. Глубокая кетонемия  приводят к метаболическому ацидозу.

 

 

 

 

 

Тема №7: Обмен липидов. 
Цель: Дать представление о катаболических и анаболических путях превращение липоидов и  их биологической роли

 

 

• Основные вопросы лекции:
• 1.Обмен стероидов. Представление о биосинтезе холестерина, регуляция этого процесса. Включение холестерина в ЛПОНП.
• 2.Синтез желчных кислот. Выведение холестерина и желчных кислот из организма.
• 3.Гиперхолестеринемия, причины ее возникновения. Внутрисосудистый липолиз.
• 4.Биохимия атеросклероза. Механизм развития желчнокаменной болезни.
• 5.Представление о биосинтезе и катаболизме фосфолипидов и гликолипидов.
• 6.Понятие о сфинголипидозах.