1. Желчные кислоты: общие сведения

Монокарбоновые оксикислоты, относящиеся к классу стероидов. Твердые оптически активные вещества, плохо растворимые в воде. Вырабатываются печенью из холестерина, содержат (у млекопатиющих) 24 атома углерода. У различных животных структура доминирующих желчных кислот видоспецифична. В организме желчные кислоты обычно образуют конъюгаты с глицином (гликолевая кислота) или таурином (таурохолевая кислота).

Первичные желчные кислоты - холевая кислота и хенодезоксихолевая кислота - синтезируются в печени из холестерина, конъюгируются с глицином или таурином и секретируются в составе желчи. Вторичные желчные кислоты, включая дезоксихолевую кислоту и литохолевую кислоту, образуются из первичных желчных кислот в толстой кишке под действием бактерий. Литохолевая кислота всасывается значительно хуже, чем дезоксихолевая. Другие вторичные желчные кислоты образуются в ничтожно малых количествах. К ним относятся урсодезоксихолевая кислота (стереоизомер хенодезоксихолевой кислоты) и ряд других необычных желчных кислот. При хроническом холестазе эти кислоты обнаруживаются в повышенных количествах. В норме соотношение количеств желчных кислот, конъюгированных с глицином и таурином, составляет 3:1; при холестазе часто повышены концентрации желчных кислот, конъюгированных с серной и глюкуроновой кислотами.

Желчные кислоты являются поверхностно-активными веществами. Если их концентрация в водном растворе превышает критическую - 2 ммоль/л, - молекулы желчных кислот образуют агрегаты, называемые мицеллами.

Холестерин плохо растворим в воде; его растворимость в желчи зависит от концентрации липидов и соотношения молярных концентраций желчных кислот и лецитина. При нормальном соотношении этих компонентов образуются растворимые смешанные мицеллы, содержащие холестерин, при нарушенном соотношении происходит осаждение кристаллов холестерина.

Помимо того, что желчные кислоты способствуют экскреции холестерина, они необходимы для всасывания жиров в кишечнике, которое также осуществляется посредством образования мицелл.

Активный транспорт желчных кислот является важнейшим фактором, обеспечивающим образование желчи.

Наконец, в тонкой и толстой кишках желчные кислоты способствуют транспорту воды и электролитов.

Монокарбоновые оксикислоты, относящиеся к классу стероидов. Твердые оптически активные вещества, плохо растворимые в воде. Вырабатываются печенью из холестерина, содержат (у млекопитающих) 24 атома углерода. У различных животных структура доминирующих желчных кислот видоспецифична.

В организме желчные кислоты обычно образуют конъюгаты с глицином (гликолевая кислота) или таурином ( таурохолевая кислота).

Желчные кислоты представляют собой твердые порошкообразные вещества с высокой температурой плавления (от 134 до 223 °С), обладающие горьким вкусом, плохо растворимые в воде, лучше - в спиртовых и щелочных растворах. По химической структуре они принадлежат к группе стероидов и являются производными холановой кислоты (С₂₄Н₄₀О₂). Все желчные кислоты образуются только в гепатоцитах из холестерина.

Среди желчных кислот человека Bergstrom различал первичные (холевая и хенодезоксихолевая, синтезируемые в печени) и вторичные (дезоксихолевая и литохолевая, образующиеся в тонкой кишке из первичных кислот под действием бактериальной микрофлоры кишечника). В желчи человека содержатся также аллохолевая и урсодсзоксихолсвая кислоты - стереоизомеры соответственно холевой и хенодезоксихолевой кислот. В физиологических условиях в желчи свободные желчные кислоты практически не встречаются, так как все они связаны в парные соединения с глицином или таурином. Физиологическое значение конъюгатов желчных кислот заключается в том, что их соли являются более полярными, чем соли свободных желчных кислот, легче секретируются и имеют меньшую величину критической концентрации мицеллообразования.

Печень - единственный орган, способный превращать холестерин в гидроксилзамещенные холановые кислоты, так как ферменты, участвующие в гидроксилировании и конъюгации желчных кислот, находятся в микросомах и митохондриях гепатоцитов. Конъюгация желчных кислот, осуществляемая ферментным путем, происходит в присутствии ионов магния, АТФ, НАДФ, СоА. Активность этих ферментов изменяется соответственно колебаниям скорости циркуляции и состава пула желчных кислот в печени. Синтез последних контролируется механизмом отрицательной обратной связи, т. с. интенсивность синтеза желчных кислот в печени обратно пропорциональна току вторичных желчных кислот в печень. В нормальных условиях синтез желчных кислот в печени у человека низкий - от 200 до 300 мг в день. Преобразование холестерина в желчные кислоты происходит в результате окисления боковой цепи и кар-боксилирования С₂₄~атома. Далее насыщается двойная связь между С₄- и С₆-атомами. Оптическая конфигурация гидроксигруппы при С₃-атоме изменяется: переходит из пара-положения в положение с введением двух гидроксильных групп. По-видимому, все микросомальные реакции гидроксилирования в биосинтезе желчных кислот требуют участия электронно-транспортной цепи, включающей цитохром-Р-450-и НАДФ-Н₂-цитохром-Р~450-оксидоредуктазу.

Этапы, которые приводят к образованию холевой кислоты, отличаются от этапов образования хенодезоксихолевой кислоты. Фактически эти кислоты не превращаются одна в другую, во всяком случае у людей. Реакция процесса образования холевой и хенодезоксихолевой кислот определяется с помощью влияния на активность трех основных гидроксилаз. Первая реакция на пути биосинтеза желчных кислот - гидроксилирование холестерина в 1а-положении - является ступенью, ограничивающей скорость процесса в целом. В 1972 г. было показано существование циклических суточных колебаний активности клеточного ключевого фермента в биосинтезе желчных кислот - холестеринбиосинтезе желчных кислот - холестерин-7а-гидроксилазы, обусловленных изменениями синтеза самого фермента. Оказалось, что изменение скорости синтеза желчных кислот и холестерина в течение суток происходит одновременно с максимумом около полуночи. Время, необходимое для того, чтобы запасы холестерина уравновесились запасами холевой кислоты, равно 3-5 дням, а для дезоксихолевой кислоты - 6-10 дням. Это соответствует тому факту, что холевая кислота - прямой дериват холестерина, а дезоксихолевая кислота - производное холевой кислоты.

Синтезированные в гепатоцитах желчные кислоты экскретируются в желчь конъюгированными с глицином или таурином и по желчевыводящим путям поступают в желчный пузырь, где и накапливаются. В стенках желчного пузыря происходит всасывание незначительного количества желчных кислот - около 1,3%. Натощак основной пул желчных кислот находится в желчном пузыре, а после стимуляции пищей желудка рефлекторно происходит сокращение желчного пузыря и желчные кислоты поступают в двенадцатиперстную кишку. Желчные кислоты ускоряют липолизис и усиливают солюбилизацию и абсорбцию жирных кислот и моноглицеридов. В кишечнике желчные кислоты под влиянием анаэробов в основной массе деконъюгируются и реабсорбируются, главным образом в дистальном отделе тонкой кишки, где и образуются вторичные желчные кислоты путем бактериального дегидроксилирования из первичных. Из кишечника желчные кислоты с током портальной крови вновь попадают в печень, которая абсорбирует практически все желчные кислоты (примерно 99%) из портальной крови; совсем небольшое количество (около 1%) попадает в периферическую кровь. Вот почему, если имеется патология печени, ее способность абсорбировать желчные кислоты из портальной крови и экскретировать их в общий желчный проток может быть снижена. Таким образом, уровень желчных кислот в периферической крови будет повышаться. Значимость определения сывороточных желчных кислот заключается в том, что они, являясь индикаторами холестаза, могут быть у части больных показателем заболевания собственно печени - индикатором гепатодепрессии.

Задача № 60

У экспериментальных животных в период восстановления после получения небольших доз радиоактивного излучения в печени обнаружено существенное увеличение скорости синтеза холестерина. В чем значение этого факта?

Для ответа:

1. Вспомните, какие клеточные структуры в первую очередь подвергаются радиационному облучению.

2. Назовите основные пути использования холестерина.

Ответ к задаче №60

При облучении в первую очередь повреждаются клеточные мембраны. Для их восстановления требуется холестерин.

1. Холестери́н (др.-греч. χολή — желчь и στερεός — твёрдый) — органическое соединение, природный жирный (липофильный) спирт, содержащийся в клеточных мембранах всех живых организмов, за исключением безъядерных (прокариоты). Нерастворим в воде, растворим в жирах и органических растворителях. Около 80% холестерина вырабатывается самим организмом (печенью, кишечником, почками, надпочечниками, половыми железами), остальные 20% поступают с пищей^[1]. 80% холестерина в организме свободные, а 20% — связанные. Холестерин обеспечивает стабильность клеточных мембран в широком интервале температур. Он необходим для выработки витамина D, выработки надпочечниками различных стероидных гормонов, включая кортизол, альдостерон, женских половых гормонов эстрогенов и прогестерона, мужского полового гормона тестостерона, играет важную роль в деятельности нервной и иммунной системы

Задача № 61

Сколько молекул стеариновой кислоты (в качестве источников атомов углерода) необходимо для синтеза 1 молекулы холестерина?

Для выполнения расчетов:

1. Вспомните, из чего синтезируется холестерин?

2. Напишите суммарное уравнение реакции окисления стеариновой кислоты.

3. Напишите схему синтеза холестерина.

Ответ к задаче №61

Для синтеза 1 молекулы холестерина нужно 3*3*2 = 18 молекул ацетил-КоА. Это количество получается при окислении 2 молекул стеариновой кислоты.

Отв1)

. Биосинтез холестерина — образование в живом организме органического спирта холестерина стероидной природы. Синтез холестерина происходит в клетках печени (50 %), кишечнике и коже. В клетке он идёт в гладком эндоплазматическом ретикулуме и цитозоле. Биосинтез холестерина служит основой синтеза других стероидных соединений. Начальные этапы синтеза являются общими с этапами синтеза других изопреноидов.В 1940-е годы Блох с сотр. установил, что все атомы углерода холестерина происходят из ацетата, причём оба атома включаются в одинаковых количествах. В настоящее время установлена следующая цепь биосинтеза холестерина, включающая в себя несколько ступеней. (Образование промежуточных соединений этого пути может происходить и другими способами).

• Превращение трёх молекул активного ацетата в пятиуглеродный мевалонат.

• Превращение мевалоната в активный изопреноид — изопентенилпирофосфат.

• Образование тридцатиуглеродного изопреноида сквалена из шести молекул изопентенилдифосфата.

• Циклизация сквалена в ланостерин.

• Последующее превращение ланостерина в холестерин.

Отв2)

При окислении жирных кислот образуется огромное количество АТФ. На рисунке показано, что 4 атома водорода, высвобождающиеся при отделении ацетил-КоА от цепочки жирной кислоты, выделяются в виде ФАДН2, НАД-Н и Н+, поэтому при расщеплении 1 молекулы стеариновой кислоты образуется, кроме 9 молекул ацетил-КоА, еще 32 атома водорода. В процессе расщепления каждой из 9 молекул ацетил-КоА в цикле лимонной кислоты выделяются еще 8 атомов водорода, что в итоге дает 72 атома водорода. Суммарно при расщеплении 1 молекулы стеариновой кислоты выделяются 104 атома водорода. Из этого общего количества 34 атома выделяются, будучи связанными с флавопротеинами, а остальные 70 высвобождаются в форме, связанной с никотинамидадениндинуклеотидом, т.е. в виде НАД-Н+ и Н+.

Источник: http://meduniver.com/Medical/Physiology/1186.html MedUniver

Отв3)

Задача № 62

Змеиный яд содержит фермент фосфолипазу А₂, которая отщепляет от лецитина жирную кислоту в β-положении, поэтому может вызывать гемолиз эритроцитов. Объясните гемолитическое действие змеиного яда.

Для обоснования ответа:

1. Вспомните строение мембран.

2. Что такое лецитин? Из чего он состоит?

3. Какую роль играет лецитин в построении клеточной мембраны?

Ответ к задаче №62

Нарушается структура лецитина, что лишает его способности образовывать бислой_, который составляет основу клеточных мембран.

1. Строение мембраны

Клеточная мембрана имеет универсальное трёхслойное строение. Её срединный жировой слой является сплошным, а верхний и нижний белковые слои покрывают его в виде мозаики из отдельных белковых участков. Жировой слой является основой, обеспечивающей обособление клетки от окружающей среды, изолирующей её от окружающей среды. Сам по себе он очень плохо пропускает водорастворимые вещества, но легко пропускает жирорастворимые. Поэтому проницаемость мембраны для водорастворимых веществ (например, ионов), приходится обеспечивать специальными белковыми структурами - транспортёрами и ионными каналами.

2. Лецити́ны (от греч. λέκιθος — желток) — это обобщающий термин, используемый в настоящее время в отношении материала, получаемого как побочный продукт рафинации растительных масел путём гидратации. Коммерческий лецитин получают преимущественно из соевого масла. Лецитин представляет собой сложную смесь, содержащую 65-75% фосфолипидов вместе с триглицеридами и небольшим количеством других веществ. Основными фосфолипидами, содержащимися в соевом лецитине являются фосфатидилхолин (19-21%), фосфатидилэтаноламин (8-20%), инозитол-содержащие фосфатиды (20-21%) и фосфатидилсерин (5,9%). Кроме того, лецитин обычно содержит соевое масло (33-35%), свободные жирные кислоты, сложные эфиры, токоферолы, биологические пигменты, стерины и стеролы (2-5%), углеводы (5%)^[1

3.

Лецитин — это биологический антагонист холестерина. Лецитин относится к фосфолипидам (фосфатидам). фосфолипиды — это производные глицерина и жирных кислот, содержащие фосфорную кислоту и азотсодержащее вещество. Они являются составной частью клеточных мембран, участвуют в липидном обмене, в построении нервной ткани. Снижают уровень холестерина в крови. Суточная потребность в фосфатидах — около 10 г. То вещество, которое обычно называют лецитином, содержит лишь треть лецитина и две трети других фосфожиров. Он стабилизирует деятельность нервной системы и печени, стимулирует кроветворение, повышает сопротивляемость организма инфекциям, защищает от воздействия токсических веществ, препятствует развитию атеросклероза.   Лецитина много в гречневой крупе, пшеничных отрубях и зернах, в салате и бобовых, дрожжах, рыбе. Еще лецитин содержится в продуктах, которые богаты холестерином, в основном это молочные продукты, а также яичный желток, из которого он был впервые выделен. Поэтому холестеринсодержащие продукты все же не стоит исключать из рациона.

Задача № 63

У спортсмена перед ответственным стартом в крови повысилось содержание глюкозы до 6,5 ммоль/л и неэстерифицированных жирных кислот (НЭЖК) - до 1,2 ммоль/л (норма 0,4-0,9 ммоль/л). Каковы причины этих изменений?

Для ответа:

1. Вспомните гормональную регуляцию углеводного и липидного обменов.

2. Что является источником НЭЖК в сыворотке крови?

Ответ к задаче №63

β -окисление жирных кислот. Схему процесса напишите, используя учебник или конспект лекции.

Ответ к задаче №26

Спортсмен перед стартом испытывает стресс. Гормоны стресса активируют распад гликогена в печени и липолиз в жировой ткани.

1. У высших организмов обмен углеводов подвержен сложным механизмам регуляции, в которых участвуют гормоны, метаболиты и коферменты. Представленная здесь схема относится к печени, которая занимает в углеводном метаболизме центральное место (см. с. 302). Некоторые из представленных механизмов не действуют в других тканях.

Одной из важнейших функций клеток печени является накопление избыточной глюкозы в виде гликогена и ее быстрое высвобождение по мере метаболической необходимости (буферная функция). После полной мобилизации запасов гликогена печень может поставлять глюкозу за счет синтеза de novo (глюконеогенез, см. сс. 156, 232). Кроме того, как и все ткани, она потребляет глюкозу путем гликолиза. Функции накопления (синтеза) глюкозы в виде гликогена и его распада должны быть взаимосогласованы. Таким образом, совершенно невозможно одновременное протекание гликолиза и глюконеогенеза, как и синтеза и деградации гликогена. Согласование процессов обеспечивается тем, что синтез (анаболизм) и распад (катаболизм) катализируются двумя различными ферментами и контролируются независимо. На схеме показаны только эти ключевые ферменты.

2. Анализ определяет концентрацию свободных жирных кислот в сыворотке крови (ммоль/л). Свободные жирные кислоты (СЖК) являются показателем обмена жиров в оганизме человека. Образуясь при расщеплении жировых отложений, они поступают в кровь, откуда, с помощью белка альбумина, транспортируются в мышцы и печень, где участвуют в образовании необходимых для организма веществ. Так, например, при попадании СЖК в мышцы, они участвуют в синтезе АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), которая является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в организме. При попадании в печень их функция состоит в образовании триглицеридов и фосфолипидов, которые участвуют в синтезе холестерина. В свободном состоянии жирные кислоты в крови находятся в следовых количествах. При ожирении в кровоток поступают избыточные количества СЖК. Дальнейшее будет зависеть от того, в каких именно тканях, не предназначенных для их хранения, будут накапливаться СЖК. Если они накапливаются в скелетных мышцах – это приведет к ИР (инсулинорезистентность), если в печени – к дислипидемии.

Задача № 64

В стационар поступил юноша 24 лет с симптомами ишемической болезни сердца вследствие развития атеросклероза. В ходе обследования обнаружилось, что у больного липопротеины содержат малоактивный фермент лецитинхолестеролацилтрансферазу (ЛХАТ). Почему недостаточность ЛХАТ может привести к развитию атеросклероза?

Для ответа:

1. Напишите реакцию, которую катализирует ЛХАТ.

2. Укажите, какие фракции липопротеинов богаты ЛХАТ?

Ответ к задаче №64

ЛХАТ входит в состав ЛПВП. Он катализирует реакцию эстерификации холестерина, что облегчает его удаление из стенки сосуда.

1. Фермент ЛХАТ катализирует перенос жирной кислоты из второго положения фосфатидилхолина на холестерин с образованием эфира холестерина и лизофосфатидилхолина. Современные данные свидетельствуют о роли этого фермента в образовании основной доли эстерифицированного холестерина плазмы, хотя небольшие количества эфиров холестерина поступают в плазму и в качестве нативных компонентов ЛПОНП и, вероятно, хиломикронов. Предпочтительными субстратами ЛХАТ служат фосфатидилхолин и свободный холестерин, находящиеся в составе ЛПВП, поскольку главный апопротеин ЛПВП апо-А-I является специфическим активатром этого фермента. Сам фермент секретируется печенью и содержится в плазме, лимфе и спинномозговой жидкости. ЛХАТ обладает специфичностью по отношению к жирным кислотам, что определяет преимущественное образование линолеата холестерина. В редких случаях патологии обнаружено отсутствие ЛХАТ.

Задача № 65

Одна из причин развития инфаркта миокарда в пожилом возрасте связана с нарушением структуры рецепторов печени к ЛПНП. К развитию какого заболевания, предшествующего инфаркту миокарда, приводят эти нарушения?

Для ответа вспомните:

1. Что такое ЛПНП, их состав и строение?

2. Какова биологическая роль ЛПНП?

3. Какие нарушения обмена липидов развились в данном случае?

Ответ к задаче №65

Вследствие нарушения структуры рецепторов печени к ЛПНП происходит накопление ЛПНП в крови, что является фактором риска развития атеросклероза.

1.

Липопротеины – это высокомолекулярные водорастворимые частицы, представляющие собой комплекс белков и липидов. В этом комплексе белки вместе с полярными липидами формируют поверхностный гидрофильный слой, окружающий и защищающий внутреннюю гидрофобную липидную сферу от водной среды и обеспечивающий транспорт липидов в кровяном русле и их доставку в органы и ткани. Плазменные липопротеины (ЛП) – это сложные комплексные соединения, имеющие характерное строение: внутри липопротеиновой частицы находится жировая капля (ядро), содержащая неполярные липиды (три-глицериды, эстерифицированный холестерин); жировая капля окружена оболочкой, в состав которой входят фосфолипиды, белок и свободный холестерин. Толщина наружной оболочки липопротеиновой частицы (ЛП-частица) составляет 2,1–2,2 нм, что соответствует половине толщины ли-пидного бислоя клеточных мембран. Это позволило сделать заключение, что в плазменных липопротеинах наружная оболочка в отличие от клеточных мембран содержит липидный монослой. Фосфолипиды, а также неэсте-рифицированный холестерин (НЭХС) расположены в наружной оболочке таким образом, что полярные группы фиксированы наружу, а гидрофобные жирно-кислотные «хвосты» – внутрь частицы, причем какая-то часть этих «хвостов» даже погружена в липидное ядро. По всей вероятности, наружная оболочка липопротеинов представляет собой не гомогенный слой, а мозаичную поверхность с выступающими участками белка. Существует много различных схем строения ЛП-частицы. Предполагают, что входящие в ее состав белки занимают только часть наружной оболочки. Допускается, что часть белковой молекулы погружена в ЛП-частицу глубже, чем толщина ее наружной оболочки (рис. 17.4). Итак, плазменные ЛП представляют собой сложные надмолекулярные комплексы, в которых химические связи между компонентами комплекса носят нековалентный характер. Поэтому применительно к ним вместо слова «молекула» употребляют выражение «частица». 2. Липопротеины низкой плотности (ЛПНП, ЛНП, англ. Low density lipoprotein, LDL) — класс липопротеинов крови, являющийся наиболее атерогенным. ЛПНП образуются из липопротеинов очень низкой плотности в процессе липолиза. Этот класс липопротеинов является одним из основных переносчиков холестерина в крови. Холестерин ЛПНП часто именуется «плохим холестерином» из-за его связи с риском атеросклероза. Частица ЛПНП содержит в качестве белковой компоненты одну молекулу аполипопротеина B-100 (апоB-100), который стабилизирует структуру частицы и является лигандом для ЛПНП рецептора (ЛПНП-Р). Размеры ЛПНП варьируют от 18 до 26 нм[1]. Образование и функция ЛПНП образуются из ЛПОНП в процессе гидролиза последних под действием сначала липопротеинлипазы, а затем печёночной липазы. При этом относительное содержание триглицеридов в частице заметно падает, а холестерина растёт. Таким образом, ЛПНП являются завершающим этапом обмена эндогенных (синтезированных в печени) липидов в организме. Они переносят в организме холестерин, а также триглицериды, каротиноиды, витамин Е и некоторые другие липофильные компоненты. Роль в патологии ЛПНП переносят в организме холестерин, и их повышенный уровень может вызывать жировые отложения в стенках сосудов (как правило, в артериях). Уровень холестерина ЛПНП коррелирует с высоким риском развития атеросклероза и таких его проявлений, как инфаркт миокарда, инсульт и окклюзия периферических артерий. По этой причине холестерин ЛПНП часто называют «плохим холестерином» в противоположность «хорошему холестерину» ЛПВП. Стоит отметить, что мелкие ЛПНП — более атерогенны, чем более крупные. Наследственной формой заболевания с высоким уровнем ЛПНП является наследственная гиперхолестеринемия или гиперлипопротеинемия II типа (различают типы IIa и IIb, классификация Фредриксона). 3. нарушение липидного обмена - Целый ряд заболеваний обусловлен нарушением липидного обмена. Важнейшими среди них следует назвать атеросклероз и ожирение. Заболевания сердечно-сосудистой системы, как следствие атеросклероза, занимают первое место в структуре смертности в мире. Одно из самых распространенных проявлений атеросклероза - поражение коронарных сосудов сердца. Аккумуляция холестерина в стенках сосудов приводит к образованию атеросклеротических бляшек. Они, увеличиваясь со временем в размере, могут перекрывать просвет сосуда и препятствовать нормальному кровотоку. Если вследствие этого кровоток нарушается в коронарных артериях, то возникает стенокардия или инфаркт миокарда. Предрасположенность к атеросклерозу зависит от концентрации транспортных форм липидов крови альфа-липопротеинов плазмы.

Задача №66

Нормальный уровень кетоновых тел в крови и головном мозге у маленьких детей вдвое выше, чем у взрослых. С чем это связано?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Что такое кетоновые тела?

2. Что такое кетоз?

3. Каковы функции кетоновых тел?

Ответ №66

Кетоз у детей первого года жизни является физиологическим, так идет процесс миелинизации нервных волокон.

1. Кето́новые тела́ (синоним: ацето́новые тела, ацето́н [распространённый медицинский жаргонизм]) — группа продуктов обмена веществ, которые образуются в печени из ацетил-КоА^[2]:

• ацетон (пропанон) [H₃C—CO—CH₃]

• ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) [H₃C—CO—CH₂—COOH]

• бета-гидроксимасляная кислота (β-гидроксибутират) [H₃C—CHOH—CH₂—COOH]

2. Кетоз — процесс сжигания жира, инициируемый организмом при дефиците хороших углеводов^[1]. Кетозами называют моносахариды, содержащие кетогруппу в открытой форме. В циклической форме кето-группа может находиться в замаскированном виде (кеталя).

Могут существовать как в циклической (фуранозной или пиранозной), так и в открытой форме.

Простейшим представителем кетоз является дигидроксиацетон. Наиболее распространенной кетозой в природе является фруктоза.

3. Ацетон в плазме крови в норме присутствует в крайне низких концентрациях, образуется в результате спонтанного декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты и не имеет определённого физиологического значения^[2] (в сущности являясь токсическим веществом для головного мозга, циркулирует в мизе́рной концентрации).^{[источник не указан 699 дней]}

Нормальное содержание кетоновых тел в плазме крови человека и большинства млекопитающих (за исключением жвачных) составлет 1…2 мг% (по ацетону). При увеличении их концентрации свыше 10…15 мг% они преодолевают почечный порог и определяются в моче. Наличие кетоновых тел в моче всегда указывает на развитие патологического состояния

Задача №67

У мальчика 6 лет наблюдается быстрая утомляемость, неспособность к выполнению физической работы. При исследовании клеток мышц, взятых путем биопсии, обнаружили большие включения триацилглицеринов: их концентрация оказалась в несколько раз выше нормы, а концентрация карнитина - в 5 раз ниже.

1. Назовите основной источник энергии в мышечной ткани при физической нагрузке.

2. Почему при данном заболевании резко снижается способность выполнять длительную физическую нагрузку?

Ответ к задаче №67

Небелковая аминокислота карнитин является переносчиком длинноцепочечных жирных кислот из цитоплазмы в митохондрию. При её отсутствии нарушается процесс β-окисления жирных кислот, а следовательно, образуется недостаточно энергии для осуществления физической работы.

1. Скелетные мышцы получают энергию в основном из глюкозы и жирных кислот. Она также хранится в значительном количестве в мышечных волокнах в виде гликогена и триглицеридов. Химическая энергия связей углеводов, жиров и белков высвобождается в виде АТФ -источника быстрой энергии. Аденозинфосфаты участвуют в циклах в качестве акцепторов и доноров энергии: запасы АТФ восполняются во время окисления источников энергии и используются при работе скелетных мышц. АТФ состоит из молекулы аденозина, связанной с тремя фосфатными группами. Связи молекулы с фосфатными группами называются ма-кроэргическими, поскольку при их гидролизе (взаимодействии с водой) высвобождается 7,3 ккал энергии. Эта реакция катализируется ферментом, который называется аденозинтри-фосфатаза (АТФаза), а конечным продуктом реакции является молекула аденозина, содержащая две фосфатные группы 1 аденозиндифосфат (АДФ). Дополнительную энергию можно получить при гидролизе второй фосфатной группы; конечный продукт i это аденозинмо-нофосфат (АМФ).

АТФ + Н20 - АТФаза— АДФ + Р + 7,3 ккал/моль

Запасов АТФ достаточно, чтобы обеспечить мышцы энергией на несколько секунд.

В скелетных мышцах человека всего хранится 80 г АТФ. Однако расход АТФ у наиболее выносливых спортсменов может достигать 75-80% от массы тела за счет постоянного восполнения содержания АТФ в мышцах. По мере расходования АТФ синтезируется посредством трех механизмов: быстрый из макроэргических фосфатов (креатинфосфат), средней продолжительности (анаэробный гликолиз) и длительный (окислительное фосфорилирование глюкозы и жирных кислот до воды и С02). Окисление жиров и углеводов - это основной источник повторного синтеза АТФ; это медленный и непрерывный процесс. Быстрое восполнение запасов АТФ поддерживается без кислорода за счет КФ - макроэргического фосфата. Энергия высвобождается при распаде КФ и идет на немедленный синтез АТФ. АТФ и КФ (фосфагенная система) являются важным и необходимым источником энергии для сокращения мышц, особенно при физических нагрузках, для которых необходимо большое количество энергии за малое время, например, при быстром старте спринтеров и прыгунов в высоту. Для длительного аэробного обмена веществ необходимо поддерживать стационарное равновесие между синтезом и распадом АТФ. Поэтому концентрации АТФ и КФ довольно постоянны (примерно 5 ммоль/л и 30 ммоль/л, соответственно). Во время фазы восстановления после мышечного сокращения КФ синтезируется повторно из продуктов его распада креатина и неорганического фосфата за счет АТФ. Энергия, необходимая для восполнения фосфагена, образуется при аэробном обмене веществ.