Материал: bioorganicheskaya-ximiya.-shpargalki

37а 37. Глицериды и воски, их свойства

Глицериды (ацилглицериды или ацилглицеро@ лы) — сложные эфиры трехатомного спирта глицери@ на и высших жирных кислот. При этерификации жир@ ными кислотами всех трех гидроксильных групп молекулы глицерина образуются триглицериды триа@ цилглицеролы, при этерификации двух или одной гид@ роксильной группы — ди@ и моноглицериды (диацил@ и моноацилглицеролы) соответственно.

Триглицериды составляют основную массу нейт@ ральных жиров. Нейтральные жиры находятся в организ@ ме в двух формах — в форме протоплазматического жи@ ра (внутриклеточного жира) и в форме запасного, резервного, жира, количество которого постоянно ме@ няется.

Жирные кислоты в триглицеридах могут быть насы@ щенными и ненасыщенными. Чаще всего встречаются пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты. Простыми триглицеридами являются те, у которых все кислотные радикалы представлены одной жирной кис@ лотой, смешанные триглицериды имеют разные жирные кислоты в радикалах. Названия смешанных триглицери@ дов составляют в зависимости от входящих в их состав жирных кислот, при этом связь остатка жирной кислоты с соответствующей гидроксильной группой глицерина

Гликолипиды — сложные липиды, содержащие уг@ леводный фрагмент. В животных тканях гликолипиды представлены в основном гликосфинголипидами, со@ стоящими из церамида, построенного из спирта сфин@ гозина и остатка жирной кислоты, остатков сахаров. К гликолипидам относятся галактозилцерамиды глюко@ зилцерамиды. Галактозилцерамиды встречаются в ос@ новном в нервной ткани, содержат гексозу и жирные кислоты с 24 углеродными атомами (лигноцериновую, нервоновую или цереброновую).

Сульфогалактозилцерамиды имеют в своем составе остаток серной кислоты, присоединенный к третьему углеродному атому гексозы. Сульфога@ лактозилцерамиды содержатся в белом веществе мозга. Глюкозилцерамиды содержат вместо остатка галактозы остаток глюкозы. Ганглиозиды содержатся в больших количествах в нервной ткани, выполняют рецепторные функции.

Стероиды — широко распространенные в при@ роде соединения, относящиеся к неомыляемым жи@

38а 38. Определение и классификация фосфолипидов

Фосфолипиды — сложные эфиры многоатомных спиртов глицерина или сфингозина и высших жирных кислот и фосфорной кислоты. В их состав входят также азотсодержащие вещества — холин, этаноламин и се@ рин. Фосфолипиды подразделяются на глицерофос@ фолипиды и сфингофосфолипиды.

Глицерофосфолипиды являются производ@ ными фосфатидной кислоты, состоят из глицерина, жирных кислот, фосфорной кислоты и обычно азот@ содержащих соединений.

R1 и R2 — радикалы жирных кислот, а R3 — радикал азотистого соединения.

При помещении в воду глицерофосфолипиды образуют мицеллы. Глицерофосфолипиды подраз@ деляются в зависимости от характера азотистого основания на фосфатидилфолины (лецитины), фос@ фатидилэтаноламины (кефалины) и фосфатидилсе@ рины.

1. Фосфатидилхолины (лецитины) — глицеро@ фосфолипиды, состоящие из глицерина, остатков жир@ ных кислот и фосфорной кислоты, азотистого основа@ ния — холина.

40а 40. Переваривание, всасывание липидов и жирных кислот

Липиды поступают в организм с пищей животно@ го и растительного происхождения (ежесуточно около 90 г), имеют важное энергетическое значение, участ@ вуют в образовании клеточных мембран, являются растворителями витаминов. С жирами вводятся неко@ торые полиненасыщенные кислоты, которые относят@ ся к категории незаменимых (линолевая, линолено@ вая, арахидоновая). Триацилглицериды содержатся

впищевых жирах, мясе, богатый источник жиров — ку@ риное яйцо. Переваривание липидов происходит

вдвенадцатиперстной кишке, где сосредоточены ли@ паза (сок поджелудочной железы) и конъюгированные желчные кислоты в составе желчи. Желчные кислоты, являясь амфифильными соединениями, ориентируют@ ся на границе раздела жира и воды, погружаясь гидро@ фобной частью молекулы в каплю жира, а гидро@

фильной оставаясь в водной среде, что приводит к снижению поверхностного натяжения и к дроблению капель жира. Всасываться могут негидролизованные жиры и продукты их гидролиза. Около 3/4 липидов вса@ сываются в виде моноацилглицеридов.

Желчные кислоты образуют мицеллы с жирны@ ми кислотами и моноацилглицеридами, что позво@ ляет проникать в клетки слизистой оболочки. В толще слизистой оболочки желчные кислоты высвобождают@ ся, поступают в портальный кровоток, с током кро@ ви — в печень, затем секретируются в желчные ка@ пилляры, используясь повторно.

В клетках кишечника продукты переваривания жи@ ров вступают в процесс ресинтеза, образуя липиды,

холины и фосфатидилэтаноламины встречаются в ор@ ганизме человека и животных в наибольшем количестве, они метаболически связаны друг с дру@ гом и являются главными липидными компонентами мембран клеток.

3.Фосфатидилсерины содержат остаток ами@ нокислоты серина. Они участвуют в синтезе фосфа@ тидилэтаноламинов.

4.Фосфатидилинозитолы в качестве радикала R3 содержат шестиуглеродный циклический спирт инози@ тол. Их гидролиз приводит к отщеплению жирной кисло@ ты в положении 2 с образованием лизофосфолипидов, оказывающих сильное гемолитическое действие.

Наиболее широко распространены сфинголипи# ды — сфингомиелины, находящиеся в мембранах клеток. Особенно богата ими нервная ткань. Сфин@ гомиелины образуют жирная кислота, двух@ атомный ненасыщенный спирт сфингозин, азотистое основание и фосфорная кислота.

37б обозначают цифрами 1, 2 и 3. Физико@химические свойства триглицеридов определяются входящи@ ми в их состав жирными кислотами. Температура плав@

ления триглицеридов повышается по мере увеличения числа и длины остатков насыщенных жирных кислот

иснижается по мере укорочения цепей насыщенных

иувеличения содержания ненасыщенных жирных кис@ лот. Животные жиры содержат большое количество на@ сыщенных жирных кислот, благодаря чему они твердые при комнатной температуре. Растительные жиры (мас@ ла) содержат много ненасыщенных жирных кислот, по@ этому при комнатной температуре они жидкие.

Гидролиз триглицеридов (омыление) может про@ исходить под действием ферментов, кислот или ще@ лочей и приводит к образованию глицерина и смеси жирных кислот.

Воски — сложные эфиры высших жирных кислот

ивысших одно@ или двухатомных спиртов с числом уг@ леродных атомов более 16.

Воски образуют защитную смазку на коже чело@ века и животных, предохраняют растения от высы@ хания, являются нормальными метаболитами неко@ торых микроорганизмов.

40б свойственные данному организму. Ресинтезиро@ ванный жир и частично продукты переваривания жира поступают в лимфатические капилляры и в капил@

ляры портальной системы.

Всего существуют четыре вида липопротеинов: две — хиломикроны и липопротеины очень низкой плот@ ности (ЛПОНП), образуются в кишечнике и представ@ ляющие собой транспортные формы липидов.

Жирные кислоты (ЖК) вовлекаются в процесс β@ окисления, который происходит в митохондриях ске@ летных мышц и миокарде. Превращения жирных кис@ лот начинаются с их активации, т. е. образования ацил@КоА. RCOOH + HSКоА + АТФ → RCO — КоА + АМФ + + фосфат. Реакция катализируется ацил@КоА@синте@ тазой.

Мембрана митохондрий непроницаема для жир@ ных кислот, их перенос обеспечивается карнитином.

Карнитинацилтрансфераза катализирует присо@ единение ацил@КоА к карнитину с образованием ацил@ карнитина, который проникает в митохондрии, где вновь преобразуется в ацил@КоА, а карнитин высво@ бождается.

Ацетильный остаток ацетил@КоА окисляется в лимонно@кислом цикле, укороченная жирная кис@ лота вовлекается в повторный цикл. В реакциях де@ гидрирования (1,2) восстанавливаются кофермен@ ты, они передают атомы водорода на дыхательную цепь, что сопровождается синтезом АТФ.

39б рам. К стероидам относятся гормоны коркового вещества надпочечников, желчные кислоты, ви@ тамины группы D, сердечные гликозиды и др. В oсно@ ве структуры стероидов лежит циклопентанпергидро@

фенантрен.

Стероиды имеют много потенциальных стереои@ зомеров. Каждое из колец A, B и C может принимать пространственные конформации «лодки» либо «крес@ ла». В природных стероидах все кольца находятся

вформе «кресла», являющейся более устойчивой. По отношению друг к другу кольца могут находиться

вцис@ и трансположении. Среди стероидов выделя@ ется группа соединений, называемых стеринами. Для них характерно наличие гидроксильной группы

вположении 3 и боковой цепи в положении 13. Важ@ нейший представитель стеринов — холестерин — яв@ ляется ненасыщенным спиртом, все кольца которого находятся в трансположении.

Синтез ЖК протекает в цитозоле и включает следую@ щие реакции:

1)карбоксилирование ацетил@КоА карбоксилазой, содержащей биотин;

2)перенос ацетильной и малонильной групп на ацил@ переносящий белок при участии ацетил@ и мало@ нил@трансацилаз;

3)конденсацию ацетила и малонила с образованием ацетоацетила@ацилпереносящего белка;

4)восстановление кетона в спирт;

5)отщепление воды;

6)насыщение двойной связи.

Наряду с жирными кислотами и глицерином в сос@ тав сложных липидов входят компоненты, которые используются как строительные блоки в синтезе сложных соединений.

Эйкозаноиды

Ткани животных обладают ограниченной спо@ собностью превращать насыщенные жирные кисло@ ты в ненасыщенные, поэтому в их пище должны присутствовать полиненасыщенные жирные кис@ лоты.

Арахидоновая кислота

Арахидоновая кислота (полиненасыщенная жир@ ная кислота) после освобождения из фосфоглицери@ дов (фосфолипидов) биомембран (в зависимости от ферментативного пути превращения) дает начало простагландинам и лейкотриенам по следующей схеме.

43а 43. Нарушения липидного обмена и обмена жирных кислот

Нарушения переваривания и всасывания липи@ дов могут быть результатом:

1)процессов в поджелудочной железе с дефицитом панкреатической липазы;

2)дефицита желчи в кишечнике;

3)снижения метаболической активности слизистой оболочки кишечника, где локализованы ферменты ресинтеза триацилглицеридов.

Всвязи с этим выделяют панкреатогенную, гепа@ тогенную, энтерогенную стеаторею.

Нарушение метаболизма липидов

Гидрофобные липиды транспортируются кровью в виде надмолекулярных образований — липопротеи@ нов, в состав которых входят триацилглицериды, хо@ лестерин, фосфолипиды и протеины. Основная транспортная форма триглицеридов — ЛПОНП, ре@ синтезированные липиды (триацилглицериды) встраи@ ваются в хиломикроны. При недостаточной активнос@ ти липротеинлипазы крови нарушается переход жирных кислот из хиломикронов плазмы в жировые депо, не расщепляются триглицериды.

Кетонемия и кетонурия

При голодании и сахарном диабете содержание кетоновых тел в крови может значительно повышать@ ся, что сопровождается увеличением содержания ке@ тоновых тел в моче.

Плазменные липопротеины — сложные комп@ лексные соединения, в состав которых, кроме белка, входит липидный компонент. Внутри липопротеино@ вой частицы находится жировая капля, содержащая

42а 42. Регуляция липидного обмена

При физиологических условиях депонирование липидов, их мобилизация, синтез и распад жирных кислот уравновешивают друг друга по скорости про@ текания.

1. При ограниченном потреблении углеводов или нарушении их использования (дефиците инсули@ на) усиливаются мобилизация жирных кислот и их транспорт кровью в печень. Происходит снижение скорости потребления ацетил@КоА путем:

1)вовлечения в цикл трикарбоновых кислот;

2)синтеза жирных кислот в печени.

Скорость потребления ацетил@КоА в ЦТК падает в связи с уменьшением количества промежуточных продуктов обмена углеводов, которые в норме акти@ вируют начальные процессы ЦТК. Торможение син@ теза жирных кислот в печени вызвано замедлением скорости образования продуктов ЦТК и снижением активности ацетил@КоА@карбоксилазы, которая ката@ лизирует превращение ацетила@КоА в малонил@ КоА — первый продукт синтеза жирных кислот. В ре@ зультате больше ацетил@КоА направляется на синтез ацето@ацетил@КоА, который используется для обра@ зования кетоновых тел и синтеза холестерина.

2. При достаточном поступлении углеводов с пи@ щей и нормальном поступлении глюкозы в клетки (что обеспечивается инсулином) увеличивается содержа@ ние метаболитов ЦТК. Два из них (цитрат и изоцитрат) стимулируют ацетил@КоА@карбоксилазу, которая ката@ лизирует образование малонил@КоА — первого про@ дукта на пути синтеза жирных кислот, т. е. ускоряется и синтез последних. Накопление ацетил@КоА тормозит

44а 44. Общие представления о витаминах, понятие антивитаминов

Витамины — незаменимые пищевые факторы, которые, присутствуя в пище в небольших количест@ вах, обеспечивают нормальное развитие организма животных и человека и адекватное протекание биохи@ мических и физиологических процессов. Витамины отличаются от всех других органических веществ тем, что они не используются организмом в качестве источника питания и не включаются в структуру тка@ ней. Недостаточное поступление витаминов в орга@ низм, полное отсутствие их в пище или нарушение их всасывания и транспорта вызывают нарушение про@ цессов обмена и развитие патологии. Авитаминозы — болезни, возникающие при полном выключении из ра@ циона или полном нарушении усвоения какого@либо витамина. Гиповитаминозы — болезни, обусловлен@ ные недостаточным поступлением витаминов с пищей или неполным ее усвоением. Гиповитаминозы встре@ чаются у человека значительно чаще, чем авитамино@ зы. Гипервитаминозы — патологические состояния, связанные с поступлением избыточного количества витаминов в организм. Описаны случаи гипервитами@ нозов A, D, K и др.

При авитаминозах многие расстройства обмена веществ обусловлены нарушениями деятельности или активности ферментных систем, так как многие витамины входят в состав простетических групп фер@ ментов. Академик Н. Д. Зелинский считал, что вита@ мины регулируют обмен веществ не непосредствен@ но, а опосредованно, через ферменты, в состав которых они входят.

42б декарбоксилирование пирувата. Накопление ацетил@КоА — результат интенсивного распада глюкозы и накопления достаточного количества АТФ. Избыток АТФ тормозит в ЦТК дегидрогеназу изоцит@ рата, при этом накапливается его предшественник — цитрат, который переходит из митохондрий в цитоп@ лазму, где распадается до ацетил@КоА. Контроль ско@ рости мобилизации и липогенеза происходит под влиянием гормонов. Активация липолиза происходит под воздействием адреналина и норадреналина, кор@ тикостероидов, глюкагона и гормонов гипофиза — ва@ зопрессина, АКТГ, липотропинов. Одновременно эти гормоны ограничивают стимуляцию липогенеза инсу@ лином, результатом является повышение содержания

жирных кислот в крови.

Обратный процесс — накопление липидов в де@ по — стимулирует инсулин. Он также активирует липо@ генез, обеспечивает транспорт глюкозы в клетку и ее окисление по основному пути. Избыточное поступле@ ние углеводов с пищей, не компенсируемое энер@ гозатратами, сопровождается чрезмерным накопле@ нием липидов. Недостаточное поступление углеводов с пищей или не компенсируемые углеводами энерго@ затраты сопровождаются мобилизацией липидов

ипоявлением кетоза. Синтез ацилтриглицеридов

ифосфолипидов основывается на одинаковых пред@ шественниках — глицерофосфате и жирных кислот, что определяет конкуренцию за эти компоненты. Хо@ лин может лимитировать синтез фосфолипидов.

44б Антивитамины — структурные аналоги витаминов, способные блокировать активные центры ферментов, вытесняя из них соответствую@ щие производные витаминов (коферменты) и вызы@ вая конкурентное ингибирование ферментов. К анти@ витаминам относятся соединения, после введения которых в организм развивается классическая кар@ тина гипо@ или авитаминоза. Антивитамины исполь@ зуют для подавления роста и размножения бактерий, нуждающихся в них. Причины гипо@ и авитаминозов человека и животных подразделяются на экзо@ и эн@ догенные. К экзогенным причинам относится недос@ таточное поступление витаминов в организм. Не@ достаточное или неполноценное питание чаще всего

влечет развитие экзогенных авитаминозов. Эндогенными причинами являются:

1)повышенная потребность в витаминах при некото@ рых физиологических и патологических состояниях (беременности, лактации, тиреотоксикозе, кахек@ сии и др.);

2)усиленный распад витаминов в кишечнике вслед@ ствие деятельности микрофлоры;

3)нарушение процесса всасывания витаминов всле@ дствие нарушения моторной и секреторной функ@ ций кишечника;

4)болезни печени, поджелудочной железы, вызыва@ ющие закупорку желчных путей и нарушение вса@ сывания жиров и жирорастворимых витаминов.

фосфоглицериды

Первый путь называется циклооксигеназным пу@ тем превращения арахидоновой кислоты. Централь@ ным химическим процессом биосинтеза является включение молекулярного кислорода в структуру ара@ хидоновой кислоты, осуществляемое специфически@ ми оксигеназами. Последние под действием изоме@ раз превращаются в первичные простагландины. Их действие опосредовано цАМФ и цГМФ.

Второй путь превращения арахидоновой кисло@ ты — липооксигеназный. Он дает начало синтезу био@ логически активных веществ — лейкотриенов, у них отсутствует циклическая структура, все они содержат по четыре двойные связи, некоторые из них образуют пептидолипидные комплексы с глутатионом.

43б неполярные липиды (триглицериды, этерифи@ цированный холестерин). Из всех липопротенов плазмы атерогенностью обладают в первую очередь ЛПНП и ЛПОНП. Начальный пусковой механизм разви@ тия атеросклеротического процесса — проникновение липопротеидов или продуктов их деградации, богатых холестерином или его эфирами, через эндотелий в субэндотелиальное пространство. Главная причина отложений — гиперхолестеринемия на фоне повреж@ денного эндотелия, последнее вызывается артериаль@ ной гипертензией, воспалительными процессами, ги@ перкоагуляцией, воздействием токсических веществ. Эфиры холестерина оказываются в межклеточном пространстве, инкапсулируются за счет разрастания соединительной ткани и отложения солей, образуя ате@

росклеротические бляшки.

Появление в крови конъюгированных желчных кислот указывает на заболевание печени.

Гиперлипопротеинемии:

1)тип I — результат нарушения лизиса хиломикронов;

2)тип IIа — результат замедления распада ЛПНП;

3)тип IIб напоминает IIа тип, диагностируется при по@ вышении содержания холестерина и триглицеридов;

4)тип III вызывается замедленным распадом ЛПОНП;

5)тип IV характеризуется гиперинсулинемизмом;

6)тип V проявляется ожирением, панкреатитом, ан@ гиопатией.

45а 45. Классификация витаминов

Таблица 1

47а 47. Водорастворимые витамины. Их свойства

Витамин B1

Витамин В1 (тиамин) хорошо растворим в воде, его водные растворы в кислой среде выдерживают нагревание до высоких температур без снижения би@ ологической активности. В нейтральной или щелоч@ ной среде при нагревании витамин В1 быстро разру@ шается. При окислении тиамина образуется тиохром.

Витамин B2

Витамин В2 (рибофлавин) в основе своей молекулы имеет гетероциклическое соединение изоаллоксазин к которому в положении 9 присоединен пятиатомный спирт рибитол.

Специфичными для авитаминоза В2 являются вос@ палительные изменения слизистой оболочки языка (глоссит), губ, роговицы эпителия кожи и др.

Витамин B3

Витамин В3 (пантотентовая кислота) чрезвычай@ но широко распространен в живых объектах, откуда и его название (от гр. pantoten — «повсюду»).

рибофлавин

46а 46. Жирорастворимые витамины. Их свойства

Витамины группы A

Витамин A (ретинол, антиксерофтальмический витамин) существует в трех формах: как то витамины А1, А2 и цис форма витамина А1 (неовитамин А). Рети@ нол представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из первичной спирто@ вой группы, соединенной через два остатка изопрена с шестичленным кольцом (β@иононом).

Витамин А оказывает влияние на проницаемость клеточных мембран и биосинтез их компонентов а также на барьерную функцию кожи и слизистых обо@ лочек. Вероятна причастность витамина А к синтезу белка.

Витамин А играет важную роль в процессе свето@ ощущения.

Симптомами недостаточности витамина А являют@ ся торможение роста, снижение массы тела, специфи@ ческие поражения кожи, слизистых оболочек и глаз.

Витамины группы D

Витамин D (кальциферол, антирахитический вита@ мин) существует в природе в виде нескольких соедине@ ний (различающихся по химическому составу и биологи@ ческой активности) витаминов D2 (эргокальциферола) и D3 (холекальциферола). Известен также витамин D4 (дигидроэргокальциферол). Под действием УФ@излуче@ ния эргостерин через ряд промежуточных продуктов превращается в витамин D2.

Недостаток витамина D в детском возрасте при@ водит к возникновению рахита, в основе развития которого лежат изменения фосфорно@кальциевого

48а 48. Витаминоподобные вещества. Их свойства

Парааминобензойная кислота имеет следую@ щую структуру.

Парааминобензойная кислота необходима для нормального процесса пигментации волос, шерсти, перьев и кожи, так как она активирует тирозиназу — клю@ чевой фермент при биосинтезе меланинов кожи.

Витамин В15 (пангамовая кислота) с химиче@ ской точки зрения представлена эфиром глюконовой кислоты и диметилглицина.

пангамовая кислота

Инозит (инозитол) представляет собой цикли@ ческий шестиатомный спирт циклогексана.

инозит

Инозитол оказывает значительный липотроп@ ный эффект и тормозит развитие дистрофии печени.