Тема: Катаболизм эндогенных липидов. Окисление глицерина и жирных кислот
Цели занятия: Сформировать знание о катаболизме эндогенных липидов (нейтральных жиров и фосфолипидов), представление о механизмах окисления глицерина, и высших жирных кислот, энергетической ценности, регуляции и биологическом значении этих процессов.
Липидные компоненты (экзогенные), поступающие с пищей и эндогенные имеют очень большое значение для жизнедеятельности организма. Прежде всего, они являются энергетическим материалом. Однако не следует забывать и об их пластической функции. На занятии рассматриваются механизмы гидролиза эндогенных липидов и механизмы их окисления до конечных продуктов, обсуждается судьба продуктов гидролиза, рассчитывается энергетическая ценность глицерина и высших жирных кислот.
Хронометраж практического занятия:
1. Вводная беседа. Тестирование исходного уровня знаний— 15 мин.
2. Собеседование по теме занятия, в том числе просмотр и обсуждение видеофрагмента и анимации, решение ситуационных задач – 100 мин
3 Контроль усвоения темы — 15 мин
4. Подведение итогов и задание к следующему занятию — 5 мин.
Продолжительность занятия — 3 академических часа (135 мин.)
Методическое и материально-техническое оснащение(таблицы, схема взаимосвязи обменных процессов, видеофрагменты, анимации)
Содержание темы:
1. Внутриклеточный гидролиз триацилглицеридов. Характеристика липаз. Механизм активации гормончувствительной триацилглицеридлипазы. Судьба продуктов гидролиза триацилглицеридов. Физиологическое значение мобилизации жиров.
2. Внутриклеточное окисление глицерина. Химизм. Энергетическая эффективность процесса.
3. Тканевое окисление высших жирных кислот (β-окисление). Локализация процесса. Механизм активации ВЖК. Перенос ВЖК вматрикс митохондрии. Роль карнитина в этом процессе.
4. Химизм β-окисления. Ферменты, участвующие в этом процессе, их характеристика. Продукты, промежуточные и конечные. Взаимосвязь процесса окисления жирных кислот с тканевым дыханием и циклом трикарбоновых кислот. Энергетическая ценность процесса окисления ВЖК. Особенности β-окисления ненасыщенных жирных кислот. Выведение формулы для расчета энергетической ценности предельных и непредельных жирных кислот с четным количеством углеродных атомов.
5. Регуляция скорости окисления жирных кислот. Значение соотношения АТФ/АДФ и НАДН/НАД⁺, активности ацилкарнитинтрансферазы.
6. Катаболизм фосфолипидов-глицеридов. Биологическое значение цитоплазматических фосфолипаз. Судьба продуктов гидролиза фосфолипидов.
7. Роль бурой жировой ткани в энергетическом обмене у детей. Особенности строения митохондрий бурой жировой ткани.
Базисные знания: из курса органической химии студент должен знать структуры глицерина, насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, триацилглицеридов, фосфолипидов, холестеридов. Из курса биохимии студент должен знать механизмы и энергетическую ценность оксления глюкозы в аэробных условиях, химизм и энергетическую ценность процесса окислительного декарбоксилирования ПВК, цикла Кребса и дыхательных цепей 1-го и 2-го типов
Студент должен уметь:Показать механизм внутриклеточного гидролиза триацилглицеридов. Каскадный механизм активации триацилглицеридлипазы под влиянием глюкогона и адреналина. Знать механизмы окисления глицерина и высших жирных кислот. Уметь вывести и объяснить формулы для расчета энергетической эффективности насыщенных и ненасыщенных жирных кислот с четным количеством углеродных атомов
Учебная карта занятия:
Вводная беседа: Напомнить студентам структуры триацилглицеридов, обратить внимание на то, что они должны знать структуры пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой, линоленовой и арахидоновой кислот. Остановиться на механизме гидролиза триацилглицеридов, роли цитоплазматических липаз, подчеркнуть главенствующую роль триацилглицеридлипазы как фермента, запускающего процесс гидролиза липидов и регулируемого гормонами (адреналин, глюкагон). Предложить студентам описать механизм окисления глицерина и рассчитать его энергетическую ценность. Познакомить студентов с механизмом активации и транспорта ВЖК в матрикс митохондрий, где локализованы ферменты β-окисления. Дать краткую характеристику отдельных стадий β-окисления ВЖК, ферментов и Ко-факторов, катализирующих отдельные реакции. Обратить внимание на взаимосвязь окисления ВЖК с циклом Кребса и дыхательными цепями 1-го и 2-го типов. Вместе со студентами вывести формулы для расчета энергетической эффективности окисления предельных и непредельных жирных кислот с четным количеством углеродных атомов. Предложить студентам рассчитать энергетическую эффективность окисления олеопальмитостеарата. Обсудить особенности строения и функционирования бурой жировой ткани и ее роли в энергетическом обмене у детей.
Разобрать со студентами механизмы внутриклеточного гидролиза фосфолипидов на примере лецитина и фосфатидилинозитола. Охарактеризовать ферменты, участвующие в этом процессе, остановиться на роли продуктов гидролиза фосфолипидов.
Теоретическая часть: тесты.
1.ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОКИСЛЕНИЯ ПАЛЬМИТАТА СОСТАВЛЯЕТ
1. 38 моль АТФ
2. 22 моль АТФ
3. 130 моль АТФ
4. 147 моль АТФ
2. ВЫБЕРИТЕ ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: ПРИ МОБИЛИЗАЦИИ ЖИРОВ
1.Увеличивается содержание жирных кислот в крови
2. Увеличивается содержание ЛПОНП в крови
3. Триацилглицеридлипаза находится в фосфорилированном состоянии
4. Липопротеидлипаза находится в фосфорилированном состоянии
3. УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ: а. СИНТЕЗИРУЕТСЯ В АДИПОЦИТАХ
б. АКТИВИРУЕТСЯ ПУТЕМ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ
в. АКТИВИРУЕТСЯ АПО-С2
г. АКТИВИРУЕТСЯ ИНСУЛИНОМ
1.Триацилглицерид липаза
2.Липопротеидлипаза
3. Обе
4. Ни одна
4.УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ:
а. СИНТЕЗ ПРОИСХОДИТ В ПОСТАБСОРБТИВНОМ ПЕРИОДЕ
б. СИНТЕЗ ПРОИСХОДИТ А АБСОРБТИВНОМ ПЕРИОДЕ
в. ОБЕСПЕЧИВАЕТ ОРГАНИЗМ ЭНЕРГИЕЙ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ГОЛОДАНИИ
г. ОБЕСПЕЧИВАЕТ ОРГАНИЗМ ЭНЕРГИЕЙ В ТЕЧЕНИЕ СУТОК
1. Триацилглицериды
2. Гликоген
3. Оба.
4. Ни один субстрат
Ситуационные задачи:
Задача1.Пальмитиновая кислота, меченая 14С в положении 9, окисляется в условиях нормальной работы цикла Кребса. В каком положении обнаружится метка: а) в ацетил-КоА, б) в лимонной кислоте, в) в бутирил-КоА? Докажите уравнениями реакций.
Задача 2.У спортсмена перед ответственным стартом повысилось содержание глюкозы до 6,5 ммоль/л и уровень свободных жирных кислот до 1,2 ммоль/л (норма – 0,4 – 0,9 ммоль/л). Какова причина этих изменений?
Задача 3.Сердечная мышца использует в качестве "горючего" жирные кислоты, а скелетная мышца - глюкозу. Объясните это различие в субстратах окисления и подсчитайте энергетический эффект окисления одной молекулы глюкозы и одной молекулы стеариновой кислоты.
Задача 4.У человека, длительно не употреблявшего в пищу жиров, но получавшего достаточное количество углеводов и белков, обнаружены дерматит, плохое заживление ран, ухудшение зрения. При назначении терапевтической диеты, содержащей рыбий жир, симптомы исчезли. Объясните возможные причины нарушения обмена.
Задача 5.Яд некоторых змей содержит фосфолипазу А-2. Если к цельной крови добавить небольшое количество яда, то быстро наступает гемолиз. Напишите реакцию, которая будет происходить под действием этого фермента - компонента яда.
Задача 6.У мальчика 6 лет наблюдается быстрая утомляемость, неспособность к выполнению физической работы. При биопсии клеток мышц обнаружили включение триацилглицерина. При определении их количества их концентрация оказалась в несколько раз больше, чем в норме, а концентрация карнитина в 5 раз меньше. Почему при данном заболевании резко снижается способность выполнять длительную физическую нагрузку.
Задача 7. Сравните энергетическую ценность фруктозы и линоленовой кислоты при их окислении до конечных продуктов в аэробных условиях.
Задание на следующее занятие. Анаболизм липидов. Биосинтез жирных кислот. Обмен холестерола. Синтез кетоновых тел. Биохимия атеросклероза