54. Желчные пигменты, их взаимосвязь, источник образования в организме и дальнейшая судьба. Роль желчи в переваривании и всасывании жиров.

ЖЕЛЧНЫЕ ПИГМЕНТЫ. К ним относятся билирубин и биливердин, которые представляют собою продукты обмена гемоглобина.

Гемоглобин содержится в эритроцитах, которые в среднем через 120 дней разрушаются. При этом освобождается гемоглобин. В клетках ретикулоэндотелиальной системы происходит его постепенный распад при участии ферментов: 1) разрывается связь в порфириновом кольце, гемоглобин окисляется и образуется пигмент вердоглобин;

2) освобождается железо и белок — глобин, цепь пиррольных колец распрямляется и образуется пигмент зеленого цвета — биливердин;

3) образовавшийся биливердин ферментативным путем восстанавливается в пигмент оранжевого цвета— билирубин.

Из клеток ретикулоэндотелиальной системы билирубин поступает в кровь. Он плохо растворим в воде и легко адсорбируется на белках плазмы крови, следовательно, не может пройти через почечный фильтр и попасть в мочу. Этот пигмент носит названия: нерастворимого (в воде), непрямого (не дает прямой реакции—розового окрашивания—с диазореактивами из-за связи с белками), свободного, неконъюгированного.

Током крови свободный билирубин доставляется в печень, где соединяется с двумя молекулами глюкуроновой кислоты. Образуется комплекс— билирубин-диглюкуронид, хорошо растворимый в воде, дающий прямую реакцию с диазореактивами. Из печеночных клеток растворимый, прямой, связанный (с глюкуроновой кислотой), конъюгированный билирубин поступает в желчные капилляры. Так как концентрация билирубина в клетке меньше, чем в желчном капилляре, то для осуществления его переноса через клеточную мембрану затрачивается энергия. Такой перенос вещества в сторону большей концентрации называется переносом против градиента концентрации.

В составе желчи по общему желчному протоку билирубин поступает в двенадцатиперстную кишку, где под действием ферментов и восстанавливающих микроорганизмов превращается в мезобилиноген. Небольшая часть мезобилиногена (уробилиногеновых тел) всасывается через стенку кишечника в кровь и по воротной вене доставляется в печень, где расщепляется до дипирролов (соединений, содержащих два пиррольных кольца), которые задерживаются печенью и не поступают в общий кровоток.

Большая часть мезобилиногена в кишечнике при участии микроорганизмов восстанавливается в стеркобилиноген. В нижних отделах толстой кишки часть стеркобилиногена всасывается через стенку кишечника в кровь и через систему геморроидальных вен попадает в большой круг кровообращения и затем выводится с мочой (в клинической практике носит название уробилина). Другая часть стеркобилиногена выделяется с калом, сообщая ему цвет и являясь его нормальным пигментом

Роль желчи в процессах пищеварения и всасывания. Щелочи желчи эмульгируют жиры, что способствует перевариванию жиров. Сама желчь усиливает действие липаз поджелудочного и кишечного соков. Нейтрализует кислое содержимое желудка, поступившее в двенадцатиперстную-кишку, и тем самым прекращает действие пепсина, разрушительно действующего на трипсин. Следовательно, желчь косвенно влияет на ферментативное расщепление белков; способствует растворению жирных кислот, что облегчает их всасывание; стимулирует перистальтику кишечника. Кроме того, она обладает бактерицидным действием, подавляя гнилостные процессы в кишечнике.

55 Всасывание конечных продуктов переваривания жиров происходит в тонком кишечнике при этом всасывается 10℅ глицеридов,10℅ моно- и ди- глицеридов и 80℅ глицерина ухо рощи растворим в воде и всасывается самостоятельно. Высшие жирные кислоты в воде не растворимы и всасываются в свободном видение могут. Во в всасывании жирных кислот принимают участие желчные кислоты. Жирные кислоты вступают в соединение с желчными кис 1:2-4 и образуют комплексы-холеиновые кислоты, они всасываются эпителием кишечных ворсинок и в стенке кишечника распадаются на жирные и желчные кислоты. желчные кисл по воротной вене поступают в печень снова входят в состав желчи и попадают в тонкий кишечник, так и происходит круговорот желчи.

В эпителии кишечных ворсинок происходит вновь восстановление жира через продукты гидролиза.

Глицерин соед. с ВЖК образуя нейтральные жиры, которые отличатся от кормового жира, то есть происходит перестройка кормового жира и он приобретает особенности вида животных.

Также происходит и синтез фосфолипидов. Из кишечника 30℅ жира поступает в кровь и 70℅ в лимфу. В крови жир циркулирует в виде хиломикронов (липопротеиновые комплексы) белковая оболочка препятствует слиянию жировых капель. в печени липиды задерживаются на некоторое время, здесь происходит синтез фосфолипидов и через некоторое время печень отдаёт жир в большой круг кровообращения. Жиры крови и лимфы поступают в жировые депо (подкожная жировая клетчатка, сальник и брызжейка) и откладывается в виде запасного жира, его состав зависит от рациона животного.

Часть хиломикронов, которые циркулируют в крови, расщепляется липопротеиновой липазой. Освобождающиеся при этом жирные кислоты утилизируются как источник энергии. Жирные кислоты в первую очередь используются как источник энергии в мышцах.

Промежуточные продукты обмена жирных кислот, так называемые ацетоновые тела, окисляются до конца при участии веществ, образующихся в процессе обмена углеводов.

Обмен липидов в жировых депо. Основная масса липидов и их производных, поступивших из пищевого канала, откладывается в жировых депо - подкожной и околопочечной клетчатке, сальнике, брыжейке, мышечной ткани. Жировая ткань на 95% состоит из липидов. Химический состав резервных жиров определяется составом корма. Так, при кормлении животных жмыхами рв составе жира будут преобладать остатки ненасыщенных жирных кислот. Считают, что любой жир перед тем, как использоваться тканями и клетками, должен обязательно побывать в жировом депо. По мере необходимости жиры и другие липиды из депо поступают в плазму крови, а затем разносятся по всему организму и поступают в ткани и органы где используются как строительный и энергетический материал (при недостатке гликогена). Выход липидов из депо регулируется нервной и гуморальной системами.

Обмен липидов в других органах и тканях. Липиды крови и их составные части поступают в различные органы и ткани. В крови хиломикроны под влиянием гепарина измельчаются до мелких частиц. С током крови поступают в межклеточную жидкость, где и подвергаются расщеплению под влиянием тканевых ферментов. В дальнейшем составные части липидов используются для синтеза липидов, специфичных для органов, тканей и клеток.

Метод меченых атомов

Метод меченых атомов применяется при изучении биохимических процессов, происходящих в живых клетках. Чтобы проследить за превращениями какого- либо вещества, в него вводят радиоактивную метку, т. е. заменяют в его молекуле один из атомов соответствующим радиоактивным изотопом (3Н,32Р,14С). Как известно, по химическим свойствам изотопы одного и того же элемента не отличаются друг от друга, но зато радиоактивный изотоп сигнализирует о своем местонахождении радиоактивным излучением. Это позволяет проследить за определенным химическим веществом, установить последовательность этапов его химических превращений, продолжительность их во времени, зависимость от условий и т. д.

56 Синтез жира в клетках организма происходит главным образом из углеводов: глицерин из фосфороксиацетона (продукт гидролиза, а жирные кислоты синтезируются из ацетилкоэнзима А (продукт окисления глюкозы))

Биосинтез жиров. Он состоит из трех основных этапов: образования глицерина, высших жирных кислот и соединения их в молекулы триглицеридов.

Образование глицерина. Около 60% глицерина образуется из продукта промежуточного обмена углеводов - диоксиацетонфосфата, остальная часть поступает за счет триоз пентозного пути. Под влиянием фермента глицерофосфатдегидрогеназы диоксиацетонфосфат превращается в α-глицерофосфат.

Часть глицерина образуется в результате гидролиза глицеридов клеток и межклеточной жидкости под влиянием липаз.

В дальнейшем глицерин при наличии АТФ и под влиянием фермента глицеролкиназы превращается в α-глицерофосфат.

Фосфорилирование глицерина происходит в большинстве тканей и органов, кроме жировой ткани и слизистой оболочки тонкой кишки, в которой фермент глицеролкиназа отсутствует.

Образование высших жирных кислот. Различают два типа биосинтеза высших жирных кислот: митохондриальный и немитохондриальный. Первый из них протекает в митохондриях клеток многих органов (печени, сердца, мозга, почек) и некоторых тканей (жировой). Реакция катализируется синтетазами, которые локализируются на мембранах органоидов и способны удлинять молекулы активированных остатков высших жирных кислот за счет ацетил-КоА и НАД · H + H+.

Второй тип биосинтеза высших жирных кислот происходит в гиалоплазме различных клеток. В нем участвуют ферменты карбоксилазы, НАДФ∙H2, АТФ и Mg2+. В составе молекул карбоксилаз содержится остаток витамина биотина, способный связывать CO2.

На первом этапе биосинтеза происходит внедрение CO2 в молекулу биотин-фермента под влиянием фермента карбоксилазы.

Затем CO2 переносится на ацетил-КоА, что приводит к образованию малонил-КоА.

Дальше идет наращивание углеводородного радикала жирных кислот за счет малонил-КоА и ацетил-КоА. При этом на каждом этапе цепь жирной кислоты удлиняется на два углеродных атома до образования соответствующих жирных кислот.

Если при биосинтезе образуется пальмитиновая кислота, то химизм взаимодействия ацетил-КоА и малонил-КоА такой.

Установлено, что биосинтез высших жирных кислот происходит с помощью ацилпереносящего белка (АПБ), содержащего простетическую группу, сходную с KoA. При этом ацильные группы ацетил-КоА и малонил-КоА переносятся на тиоловые группы АПБ ферментами ацетил- и малонилтрансферазами. Коферментом является НАДФ · Н2. В дальнейшем вдет наращивание радикала жирной кислоты до величины, необходимой для биосинтеза нужных клетке липидов.

Образование триглицеридов осуществляется в большинстве тканей. Источником для образования служат глицерофосфат и ацил-КоА.

Реакция катализируется мультиферментным комплексом - глицерофосфат-ацилтрансферазой, локализированным в микросомах.

В дальнейшем фосфатидная кислота под влиянием фермента фосфатидатфосфогидролазы превращается в а-, β-диглицерид.

α, β-Диглицерид под влиянием того же мультиферментного комплекса взаимодействует с ацил-КоА, образуя триглицерид.

57 Холин — триметилэтаноламин [(СН3)3 NC2H4OH]; бесцветные гигроскопические кристаллы, растворимые в воде и спирте и нерастворимые в эфире. Впервые выделен из желчи, входит в состав лецитинов и других фосфатидов , источник образования ацетилхолина.

Холин относится к числу наиболее сильных липотропных веществ, предотвращающих жировую инфильтрацию печени. При недостаточности холина в организме возникает жировая дегенерация печени и кровоизлияния в почках.

Производные холина обладают высокой биологической активностью, служат регуляторами обмена веществ в организме.

Холин — гидроокись триметил-β-оксиэтиламина формула [CH2OHCH2N(CH3)3]OH.

Кристаллы холина гигроскопичны, хорошо растворимы в воде, раствор имеет сильно щелочную реакцию. Холин входит в состав лецитина (фосфатидилхолина) и вследствие интенсивного обмена фосфатидов расходуется в организме.

Синтез холина осуществляется метилированием этанолами на за счет метильных групп метионина. При недостатке в пище холина или метионина наблюдается ожирение печени, а у молодых животных, кроме того, поражение почек и геморрагии. Поэтому холин рассматривают как витамин, способный регулировать процессы ассимиляции жировых веществ.

Холин входит в состав ацетилхолина. Последний образуется в организме при ацетилировании холина ферментом холинацетилазой. Холин биологически активен: он способен понижать кровяное давление с последующим небольшим повышением, вызывать слабое сокращение гладкой мускулатуры матки.

При кипячении холина с баритовой водой или при действии гнилостных бактерий от молекулы холина отщепляется вода, что приводит к образованию токсического вещества — нейрина:

[СН2ОНСН2N(СН3)3]ОН→[СН2=СН—N(CH3)3]OH+H2O.

Нейрин сильно ядовит. По химическим свойствам близок к холину.

Ацетилхолин — нейромедиатор, осуществляющий нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе. Четвертичное аммониевое основание. В организме очень быстро разрушается специализированным ферментом — ацетилхолинэстеразой.

58 Патология липидного обмена. Липидный обмен нарушается при многих инфекционных, инвазионных и незаразных болезнях. Часто причиной нарушения обмена бывают неправильно составленные рационы. Патология липидного обмена наблюдается при нарушении нейрогуморальной регуляции процессов переваривания, всасывания, биосинтеза и липолиза. Так, при гипофункциях передней доли гипофиза, щитовидной железы, половых желез возникают патологические отложения жира. При гиперфункциях щитовидной железы и мозгового слоя надпочечников происходит повышенный распад жиров и резкое исхудание организма.

При пониженной выработке липолитических ферментов пищеварительными железами и уменьшении секреции желчи (фасциолез, гепатиты) нарушаются процессы переваривания и всасывания липидов. Это приводит к выделению их с калом и к поносам.

Отсутствие в кормах липотропных веществ (холина и метионина) вызывает жировое перерождение печени, недостаток жирорастворимых витаминов уменьшает всасывание, понижает секрецию желчи, ведет к появлению дерматитов, поносов.

Липидный обмен нарушается при кетозах. Они возникают при сахарном диабете, гепатитах, различных отравлениях. Их причиной может быть неправильное кормление животных. Так, кетозы появляются при избыточном кормлении коров концентратами, при повышенном маслянокислом брожении в преджелудках и после продолжительного голодания. Избыток кетоновых тел (ацетоуксусная кислота, β-оксимасляная кислота, ацетон) обусловлен избытком ацетил КоА, продуктом распада жирных кислот. Ацетил КоА не успевает использоваться в цикле Кребса и конденсируется с образованием кетоновых тел.

В крови здоровых животных кетоновые тела содержатся в небольших количествах, поглощаются тканями (в основном мышечной) и используются как источник химической энергии. У больных кетозами животных возникает ацетонемия. Так, если у клинически здоровых животных в крови в среднем содержится 6,8 мг% кетоновых тел, то при кетозах их количество достигает 48-50мг/%. В моче здоровых животных содержится 9-10 мг/% кетоновых тел, а при кетозах - 250-300 мг/% - возникает ацетонурия. Это приводит к ацидозу, падению продуктивности и гибели животных. У жвачных большая часть кетоновых тел образуется в эпителии преджелудков, меньшая - в тканях печени. У коров во время лактации повышается содержание кетоновых тел в крови.

При кетозах происходит сдвиг щелочного равновесия в кислую сторону, снижается активность ферментов и в целом замедляется обмен веществ.

Часто встречаются нарушения холестеринового обмена. У больных возникает избыток холестерина в крови - гиперхолестеринемия. Во внутренних органах, особенно в тканях печени, наблюдается повышенное отложение холестерина. Возникает "холестериновый цирроз печени". Появляется желчнокаменная болезнь, когда в желчных ходах и желчном пузыре откладываются желчные камни, состоящие на 90-99% из холестерина. В ряде случаев на внутренних стенках кровеносных сосудов, особенно артерий, откладываются частицы холестерина и других веществ. Это приводит к потере сосудами эластичности, закрытию их просвета и возникновению атеросклероза, а в итоге - к разрывам сосудов, возникновению инфарктов и инсультов, обширных кровоизлияний.

59) В-окисление жирных кислот /КНООП/-оксимасляная и ацетоуксусная кислоты, как непременное звено в процессе В-окисления. Судьба уксусной кислоты.

А) окисление молекулы жирной кислоты в тканях организма происходит в β-положении. В результате от молекулы жирной кислоты последовательно отщепляются двууглеродные фрагменты со стороны карбоксильной группы (СООН).

Жирные кислоты, входящие в состав естественных жиров животных и растений, имеют чётное число углеродных атомов. Любая такая кислота, от которой отщепляется по паре углеродных атомов, в конце концов проходит через стадию масляной кислоты. После очередного β-окисления масляная кислота становится ацетоуксусной. Последняя затем гидролизуется до двух молекул уксусной кислоты. 

Жирные кислоты химически пассивны, и в свободной форме окисляться не могут, они превращаются в активную форму под действием АТФ и коэнзим SH.

В одном цикле β-окисления цепочка жирно кислоты укорачивается на 2 атома углерода в виде ацетилкоэнзима А, остаток жирной кислоты снова подвергается β-окислению. И так происходит до тех пор, пока не образуется масляная кислота, которая расщепляется до двух молекул ацетилкоэнзима А.

Вывод: конечными продуктами β-окисления высших жирных кислот : ацетилКОА, который вовлекается в цтк, окисляется до СО2 и воды с выходом 12 молекул АТФ.

1. Прежде, чем проникнуть в матрикс митохондрий и окислиться, жирная к-та должна активироваться в цитозоле. Это осуществляется присоединением к ней коэнзима А с обр-ем ацил-S-КоА. Ацил-S-КоА яв-ся высокоэнергетическим соед-ем. Необратимость реакции достигается гидролизом дифосфата на 2 молекулы фосфорной к-ты.

2. Ацил-S-КоА (более чем 12 углерод) не способен проходить через митохондриальную мембрану, поэтому существует способ его переноса в комплексе с витаминоподобным веществом карнитином. На наружной мемб

3. После св-ия с карнитином ж к-та переносится ч/з мембрану транслоказой. Здесь на внутренней стороне мембраны фермент карнитин-ацилтрансфераза II вновь обр-ет ацил-S-КоА кот вступает на путь β-окисления.ране митохондрий имеется фермент карнитин-ацилтрансфераза I.

В результате каждого цикла отщепляется 2 углевордородных фрагмента до образования 4 углеродного соединения.

Подготовительная реакция

1. ЖК + КоА +АТФ = АцилКоА +АДФ + вода

Бета окисление

1. АцилКоА +ФАД = еноилКоА + ФАДН. Дегидрогеназа

2. еноилКоА + вода = бетагидрокисацилКоА. Еноилгидратаза

3. бетагидроксиацилКоА + НАД = бетакетоацилКоА + НАДН. Дегидрогеназа

4. бетакетоацил+КоА = ацилКоА + ацетил КоА. Тиолаза

5. Связь в-окисления с ЦК и Дц: Таким образом, молекула жирной кислоты в конце концов распадается до продуктов, имеющих всего два углеродных атома, превращающихся в цикле трикарбоновых кислот. Восстановленные коферменты впоследствии вновь окисляются в дыхательной цепи с одновременным образованием макроэргических фосфатов. С точки зрения образования АТР, окисление жирных кислот составляет основной энергетический резерв организма.

 Б) Так как все известные природные жиры содержат, как правило, чётное число атомов углерода, ещё в XIX столетии была выдвинута гипотеза (1904 г), что наиболее распространённый путь окисления жиров состоит из ряда последовательных отщеплений двууглеродных фрагментов. Такое предположение высказал немецкий биохимик Франц Кнопп. После наблюдений за своей собакой он обратил внимание на то, что при содержании в корме жирных кислот, в которых последний атом углерода был связан с фениловой группой, в моче животного появлялась фенилоуксусная кислота. Если же в собачьей пище содержались жирные кислоты с нечётным числом атомов углерода, в моче животного обнаруживалась бензойная кислота. Эти исследования привели к выводу, что при расщеплении жирных кислот в результате 3-окисления образуются двууглеродные фрагменты.

В) Кетоновые тела – продукты неполного окисления масляной кислоты: ацетоуксусная и В-оксимасляная кислоты и ацетон.

β-оксимасляная  кислота >< ацетоуксусная кислота > ацетон.( при окислении β-оксимасляной кислоты ее вторичная спиртовая группа переходит в кетоновую и образуется ацетоуксусная (ацетоноуксусная) кислота; эта реакция обратима. В процессе карбоксилирования ацетоуксусная кислота распадается на ацетон и CO₂. )

Как образуются: Оксимасляная и ацетоуксусная кислоты как промежуточные продукты жирового обмена образуются преимущественно в печени в результате β-окисления высших жирных кислот с четным количеством углеродных атомов. Значительные количества ацетоуксусной кислоты образуются не только при окислении β-оксимасляной кислоты, но и путем конденсации двух молекул уксусной кислоты, отщепляющейся в процессе β-окисления высших жирных кислот или образующейся из пировиноградной кислоты. Ацетоуксусная кислота образуется также в процессе промежуточного обмена аминокислот фенилаланина, тирозина, лейцина, оксипролина и отчасти изолейцина. Ацетоновые тела  окисляются до CO₂ и H₂O не в печени, а в других органах и тканях (легкие, почки, мышцы и др.). Окисление ацетоуксусной кислоты до CO₂ и H₂O осуществляется в цикле трикарбоновых кислот .

Ацетоуксусная и β-оксимасляная кислоты являются нормальными промежуточными продуктами окислительного обмена жирных кислот, обычные компоненты крови, важный энерг материал. В патологических условиях (например, при сахарном диабете, голодании, при недостатке углеводов в пище) они накапливаются в организме и содержатся в повышенных количествах в тканях, органах, крови, моче, обусловливая кетонемию и кетонурию, т.е. выделение кетоновых тел с мочой. Накопление ацетоновых тел в крови ведет к ацидозу.

Избыточное кормление концентратами следствие кетозы. Избыток кетоновых тел в крови обусловлен избытком ацетилКОА. Он не успевает окислиться в цикле Кребса и конденсируется с образованием кетоновых тел.

Содержание кет тел в норме в крови: 6-8 мг/%, кетоз – 48 -50

В моче: 9-10, патология – 250 – 300.

Несбалансированность рационов по сахару приводит к кетозу.

Г) Второй этапом окисления – цикл трикарбоновых кислот, в котором происходит дальнейшее окисление остатка уксусной кислоты, входящей в ацетилкофермент А, до углекислого газа и воды. При окислении одной молекулы ацетилкофермента А выделяется до 12 молекул АТФ. Таким образом, окисление жирных кислот до углекислого газа и воды дает большое количество энергии.

При продолжительных физических нагрузках и избыточном образовании ацетилкофермента А, происходит реакция конденсации уксусной кислоты с образованием кетоновых тел.