Напишите формулу арахидоновой кислоты. Представьте схему образования из нее биологически активных веществ. Назовите их, какие функции они выполняют.

Арахидоновая кислота содержит 20 углеродных атомов и 4 двойные связи. В естественных условиях молекула арахидоновой кислоты имеет конфигурацию шпильки.

Арахидоновая кислота является субстратом для оксигеназ (ферменты, включающие кислород в состав субстрата).

Перекисное окисление арахидоновой кислоты заключается в присоединении кислорода и образовании перекиси. Под действием активных форм кислорода происходит перемещение двойной связи и включение молекулы кислорода в молекулу арахидоновой кислоты.

Перекиси – нестойкие быстро разрушающиеся вещества. В липиде появляются "ОН"-группы или кетогруппы. В тканях человека и животных имеются два фермента перекисного окисления: ЦИКЛООКСИГЕНАЗА и ЛИПООКСИГЕНАЗА. При окислении с участием циклооксигеназы одновременно с окислением происходит циклизация, при действии липооксигеназы окисление идет без циклизации.

Продукт действия циклооксигеназы: гидроперекись простагландин G₂ (ПГG₂). Затем он преобразуется в другую гидроперекись - ПГН₂. Далее в результате действия других окислительных ферментов из ПГН₂ образуются другие простагландины. Из ПГН₂ образуется ещё 2 тромбоксана (Тх). ПГ и Тх называются "ГОРМОНЫ МЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ". Регулирующий эффект оказывают там же, где образуются.

Простагландины - влияют на проницаемость клеточных мембран. В частности, изменяют проницаемость кровеносных сосудов, влияют на тонус гладкомышечных клеток, на процессы реабсорбции в почках. Некоторые ПГ вызывают сокращение, а некоторые - расслабление мышечных элементов.

Тромбоксаны - регулируют функции тромбоцитов. Стимулируют агрегацию тромбоцитов.

В результате действия липооксигеназы образуется лейкотриен А₄ (ЛТА₄). Это предшественник других лейкотриенов.

Лейкотриены -продуцируются лейкоцитами и регулируют функции лейкоцитов. В частности, вызывают хемотаксис гранулоцитов, стимулируют фагоцитоз. Способны влиять на клеточную проницаемость и на тонус гладких мышц. При различных аллергических заболеваниях (например, при бронхиальной астме) важную роль играет не только выделение гистамина, но и лейкотриенов. Лейкотриены обладают очень длительным воздействием на клетку.

4. Как осуществляется гормональная регуляция липолиза?

Процесс липолиза известен как МОБИЛИЗАЦИЯ ЖИРА.
Мобилизация жира - это реакция гидролиза жира до глицерина и жирных кислот. Это ферментативный процесс.
Осуществляют его два фермента:

1.ЛИПАЗА ЖИРОВОЙ ТКАНИ.

2.МОНОГЛИЦЕРИДЛИПАЗА.

Ключевым ферментом является липаза жировой ткани. Она регулируется гормонами, поэтому она называется «ГОРМОНЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ ЛИПАЗА». Это небольшой белок (мол. масса 82-88 кДа) находится в жировых клетках. Существует в двух формах: фосфорилированной - активной и дефосфорилированной - неактивной.
Фосфорилирование липазы происходит под действием протеинкиназы А. Липаза жировой ткани – является цАМФ-зависимым ферментом. Гормоны, увеличивающие концентрацию цАМФ, усиливают липолиз. Все гормоны, влияющие на мобилизацию жира, делятся на 2 группы:

1.Гормоны прямого действия (адреналин, соматотропный гормон гипофиза, инсулин).

2.Гормоны косвенного действия (глюкокортикостероиды, половые гормоны, лептин).

Адреналин: Мембраны адипоцитов содержат адренорецепторы двух типов (a и b). Взаимодействие адреналина с рецепторами обоих типов вызывает изменение концентрации цАМФ, это влияние разнонаправленное.
a-адренорецептор - связан с ингибирующим G-белком (G_i), свызывающим понижение активности аденилатциклазы. Это приводит к уменьшению концентрации цАМФ и, торможению липолиза.

b-адренорецептор - связан со стимулирующим G-белком (G_s) – эффектом будет стимуляция липолиза.

Соматотропный гормон– стимулирует липолиз, воздействуя через аденилатциклазную систему.
Инсулин: повышает активность внутриклеточной фосфодиэстеразы, что приводит к снижению концентрации цАМФ и угнетению липолиза. Таким образом, инсулин усиливает синтез жира и уменьшает скорость его мобилизации.

Глюкокортикостероиды: рецепторы к ним присутствуют в адипоцитах и содержат в своем составе белки теплового шока. После взаимодействия гормона с рецептором белки теплового шока отделяются, а сам комплекс транспортируется в ядро клетки, где влияет на синтез белков адипоцита. Глюкокортикостероиды на фоне мышечной работы стимулируют липолиз, а в состоянии покоя – ингибируют его. Также при развитии опухоли коры надпочечников или при введении высоких доз препаратов глюкокортикостероидов, наблюдается рост жировых запасов на лице и в верхней части туловища (синдром Иценко-Кушинга).

Половые гормоны: действие этих гормонов связано со стимуляцией синтеза определенных белков. Действие половых гормонов однонаправленное: стимуляция распада жира. Ярким примером является действие тестостерона. Кастрация приводит к увеличению запасов жира.

Лептин - это полипептид, синтезируется в адипоцитах. Лептин – гормон жировой ткани (поэтому жировую ткань можно отнести к эндокринным). Рецепторы к лептину расположены в гипоталамусе и в тканях репродуктивной системы. Лептин снижает выработку нейропептида Y, который вызывает повышение аппетита и усиливает синтез жира(точные механизмы воздействия не известны). Лептин также стимулирует выработку разобщающих белков бурого жира. Суммарный эффект лептина: снижение аппетита и усиление липолиза. Концентрация лептина в крови пропорциональна количеству жировых клеток. Поэтому, можно считать, что лептин передает в головной мозг информацию о количестве жира в организме. Лептин также усиливает репродуктивную функцию человека. В настоящее время ведутся работы над созданием рекомбинантного лептина для лечения ожирения.

5. Какие нарушения липидного обмена наблюдаются при сахарном диабете?

Сахарный диабет — заболевание, при котором наблюдается абсолютный или относительный дефицит инсулина. Нехватка этого пептидного гормона отражается главным образом на обмене углеводов и липидов

1.При сахарном диабете на липидный обмен влияет Инсулин в жировой ткани: он стимулирует синтез жирных кислот из глюкозы, что связано с активацией ацетил-КоА-карбоксилазы, и усиливает генерацию НАДФН + Н+ в ГМП . также инсулин тормозит расщепления жиров и деградации белков в мышцах. Таким образом, недостаточность инсулина ведет к глубоким нарушениям промежуточного метаболизма, что и наблюдается у больных сахарным диабетом.

2.Также при сахарном диабете наблюдается постоянное сильнейшее углеводное голодание, из-за плохого проникновения глюкозы в клетки. Наблюдается активация липолиза и повышается образование кетоновых тел. При тяжелых формах сахарного диабета концентрация кетоновых тел в крови может быть еще выше, и достигать опасных для жизни значений: до 20 ммоль/л и более.

Билет 12 = 27

1. Написать реакции распада глицерина до ПВК. Сколько молекул АТФ может образоваться при распаде глицерола до СО₂ и Н₂О?

Процесс окисления глицерина до СО₂ и Н₂О можно разбить на несколько этапов:

1.Превращение глицерина в 3-фосфоглицериновый альдегид. На этом этапе затрачивается АТФ на фосфорилирование глицерина. Далее фосфоглицерин окисляется фосфоглицеролдегидрогеназой, коферментом которой служит НАД, до фосфодиоксиацетона. Сопряженно с процессом окисления образуется 3 моль АТФ. Фосфодиоксиацетон изомеризуется в 3-фосфоглицериновый альдегид.

2.В превращении 3-фосфоглицериновый альдегид → пировиноградная кислота образуется 10 моль АТФ (см. второй этап гликолиза в аэробных условиях).

3.Окислительное декарбоксилирование ПВК - 3 моль АТФ.

4.Цикл Кребса - 12 моль АТФ.

В сумме энергетические эффекты отдельных этапов превращения глицерина составляют 22 моль АТФ.

2. Фракции липопротеинов: как они обеспечивают транспорт холестерола в организме?

Транспортируют холестерин из тканей в печень липопротеины высокой плотности (ЛВП). Они содержат очень мало липидов и много белка. Синтез ЛВП протекает в печени. Частицы ЛВП имеют форму диска, и в их составе находятся апобелки апоА, апоС и апоЕ. В кровеносном русле к ЛНП присоединяется белок-фермент лецитинхолестеринацилтрансфераза (ЛХАТ) (смотрите рисунок).

АпоС и апоЕ могут переходить от ЛВП на хиломикроны или ЛОНП. Поэтому ЛВП являются донорами апоЕ и апоС. АпоА является активатором ЛХАТ.

ЛХАТ катализирует следующую реакцию:

Это реакция переноса жирной кислоты из положения R₂ на холестерин.

Реакция является очень важной, потому что образующийся эфир холестерина является очень гидрофобным веществом и сразу переходит в ядро ЛВП - так при контакте с мембранами клеток ЛВП удаляют из них избыток холестерина. Дальше ЛВП идут в печень, там разрушаются, и избыток холестерина удаляется из организма.

Нарушение соотношения между количеством ЛНП, ЛОНП и ЛВП может вызывать задержку холестерина в тканях. Это приводит к атеросклерозу. Поэтому ЛНП называют атерогенными липопротеинами, а ЛВП - антиатерогенными липопротеинами. При наследственном дефиците ЛВП наблюдаются ранние формы атеросклероза.