Катабализм эндогенных липидов. Окисление глицерина и жирных кислот

В ходе подготовки к занятию необходимо сформировать знания 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.

Вопросы к разделу

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 в матрикс 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.

Заполните таблицу 15.

Таблица 15.Катабализм липидов

Восстановите в памяти биологическую роль нейтрального жира и тканевый распад жира.	1. Выпишите основные биологические функции жира в организме человека. 2. Напишите химизм распада тристеарина в жировой клетке с указанием ферментов. 3. Дайте определение понятию “мобилизация жира”.
Изучите гормональную регуляцию мобилизации жира.	1. Схематически изобразите молекулярный механизм жиромобилизующего действия адреналина или норадреналина. Опишите физиологическое значение этого явления.
Изучите пути использования глицерина в клетках.	1. Напишите химизм превращений глицерина в глицеральдегидфосфат с указанием соответствующих ферментов. 2. Рассчитайте энергетическую ценность (в АТФ) полного окисления глицерина до СО2 и Н2О. 3. Представьте схематически возможные пути использования глицерина в клетке.
Изучите тканевое окисление жирных кислот.	1. Напишите фазу активации жирной кислоты и механизм переноса жирных кислот из цитоплазмы в митохондрии. 2. Напишите структуру карнитина. 3. Напишите отдельные этапы b-окисления жирной кислоты с указанием ферментов. 4. Рассчитайте количество АТФ, которое может образоваться при полном окислении: а) капроновой кислоты; б) пальмитиновой кислоты; в) тристеарина.

Примеры ситуационных задач

Задача 1. У спортсмена перед ответственным стартом в крови повысилось содержание глюкозы до 6,5 ммоль/л и уровень СЖК (свободные жирные кислот) до 1,2 ммоль/л (норма 0,4-0,9 ммоль/л). Какова причина этих изменений в крови?

Ответ. Спортсмен перед стартом находится в состоянии стресса, характеризующегося активацией симпато-адреналовой системы. Увеличение уровня адреналина активирует через аденилатциклазную систему фосфорилазу, стимулирующую распад гликогена, увеличение глюкозы в крови и активность гормончувствительной липазы (триациллипазы) жировой ткани. Этот фермент расщепляет триглицериды на глицерин и жирные кислоты, последние, связанные с альбумином плазмы, транспортируются в мышцы, где окисляются с образованием АТФ.

Задача 2. У мальчика 5 лет наблюдается быстрая утомляемость, резко снижена способность к выполнению физических упражнений. При исследовании биоптата мышц обнаружено, что концентрация карнитина в ткани меньше нормы в 5 раз. В цитозоле клеток мышц обнаружены вакуоли жира. Каковы возможные причины такого состояния? Чем обусловлена снижение способности к выполнению физических упражнений у этого мальчика? Для ответа на вопросы объясните роль карнитина в обмене липидов. Объясните, почему при голодании у таких больных сочетаются симптомы гипогликемии и отсутствие кетонемии?

Ответ.Снижение концентрация карнитина может быть связано с несколькими причинами: длительным гемодиализом, в ходе которого организм теряет карнитин, длительной ацидурией, при которой карнитин выводится как основание с органическими кислотами; низкой активностью ферментов синтеза карнитина (генетический дефект синтеза карнитина). Карнитин транспортирует длинноцепочечных жирных кислот в матрикс митохондрий, где происходит их b-окисление. Поэтому при уменьшение концентрации карнитина снижается скорость поступления жирных кислот в матрикс митохондрий и, соответственно замедляется процесс b-окисления жирных кислот. Вследствие этого жир накапливается в мышечных клетках. Окисление жирных кислот - важный источник энергии, поэтому в данном случае способность к выполнению физической работы заметно снижена. При голодании по сравнению со здоровым человеком усиленного синтеза кетоновых тел не происходит из-за недостатка исходного субстрата – ацетил-КоА, в большом количестве образующегося при b-окислении жирных кислот, скорость которого в норме при голодании повышена и снижена при данном заболевании. Скорость же окисления глюкозы при голодании у таких больных в тканях выше, чем при нормальном метаболизме, что и приводит к гипогликемии при отсутствии кетонемии.