- •Моносахариды - это структурная единица любых углеводов
- •Классификация моносахаридов
- •Строение и классификация моносахаридов Производные моносахаридов
- •Строение производных моносахаридов
- •Дисахариды часто присутствуют в пище
- •Строение мальтозы и сахарозы
- •Строение лактозы и целлобиозы у полисахаридов структурная и резервная функция
- •Гомополисахариды
- •Строение крахмала и гликогена
- •Строение целлюлозы Гетерополисахариды
- •Роль целлюлозы в пищеварении
- •У детей свои причуды Особенности переваривания углеводов у детей
- •Патогенез
- •Диагностика
- •Транспорт моносахаридов через мембраны энтероцитов Транспорт из крови через мембраны клеток
- •Пищевые моносахариды должны превратиться в глюкозу
- •Взаимопревращение сахаров
- •Превращение галактозы
- •Превращение галактозы в глюкозу Нарушения превращения галактозы
- •Превращение фруктозы
- •Пути метаболизма фруктозы и ее превращение в глюкозу
- •Наследственная фруктозурия
- •Глюкоза имеет широкие возможности
- •Активация глюкозы
- •Реакции фосфорилирования и дефосфорилирования глюкозы
- •Судьба глюкозы
- •Роль ферментов в расщеплении гликогена Синтез гликогена
- •Аденилатциклазный способ активации фосфорилазы гликогена
- •Кальций-зависимая активация
- •Мышечные гликогенозы
- •Смешанные гликогенозы
- •Агликогенозы
- •Глюкоза крайне важна для энергетики клеток Глюкоза – это субстрат для получения энергии
- •Глюкоза – это источник оксалоацетата
- •Бескислородное окисление глюкозы включает два этапа
- •Гликолиз
- •Первый этап гликолиза
- •Анаэробный гликолиз - самодостаточный процесс
- •Переключение между аэробным и анаэробным окислением происходит автоматически
- •Эффект Пастера
- •Роль лактатдегидрогеназы в клетке
- •Надн гликолиза могут доставляться в митохондрии
- •Челночные системы
- •Глицеролфосфатный челночный механизм
- •Малат-аспартатный челночный механизм
- •Насколько выгодно окисление глюкозы?
- •Расчет атф при анаэробном окислении
- •Аэробное окисление
- •Организм должен уметь синтезировать глюкозу
- •Глюкозо-лактатный (выделен желтым) и глюкозо-аланиновый циклы
- •Синтез глюкозы энергетически дорог
- •Обход десятой реакции гликолиза
- •Упрощенный вариант обхода десятой реакции гликолиза
- •Регуляция глюконеогенеза
- •Гормональные и метаболические факторы, регулирующие гликолиз и глюконеогенез Регуляция гликолиза
- •Глюкоза в крови строго контролируется
- •Организм приспособлен к обезвреживанию этанола
- •Обезвреживание этанола
- •Реакции окисления этанола и ацетальдегида
- •Побочные эффекты обезвреживания этанола
- •Спиртовое брожение
- •Специфические реакции спиртового брожения Для синтеза рибозы и надфн существует специальный путь
- •Пентозофосфатный путь
- •Первый этап
- •Второй этап
- •Особенности пентозофосфатного пути в разных клетках
- •Особенность пентозного шунта при активном синтезе днк Нарушения пентозофосфатного пути есть у многих людей
- •Роль надфн в антиоксидантной системе клетки
- •Функции липидов жестко связаны с их строением
- •Резервно-энергетическая функция
- •Структурная функция
- •Сигнальная функция
- •Защитная функция
- •Липиды очень неоднородны
- •Классификация липидов Свойства и функции липидов зависят от жирных кислот
- •Строение жирных кислот
- •Пищевые источники
- •Роль жирных кислот
- •У эйкозаноидов широкие возможности
- •Синтез эйкозаноидов
- •Синтез эйкозаноидов на примере арахидоновой кислоты
- •Лекарственная регуляция синтеза
- •Триацилглицеролы - это запас энергии
- •Функции триацилглицеролов
- •Строение триацилглицеролов
- •Пищевые источники
- •О гликолипидах известно немного
- •Строение гликолипидов
- •Строение церамида
- •Общее строение гликолипидов у фосфолипидов преобладает структурная функция
- •Пищевые источники фосфолипидов
- •Глицерофосфолипиды
- •Строение преобладающих в организме фосфолипидов
- •Строение менее распространенных фосфолипидов Сфингофосфолипиды
- •Болезни накопления липидов называются липидозы
- •Липидозы
- •Переваривание в кишечнике
- •Роль желчи
- •Кишечно-печеночная рециркуляция желчных кислот в стенке кишечника происходит ресинтез жира Всасывание липидов
- •Нарушение желчевыделения
- •Причины нарушения формирования желчи и возникновения холелитиаза
- •У детей свои причуды Особенности переваривания жира у детей
- •Транспорт липидов - отдельная задача
- •Строение липопротеина
- •Хиломикроны и лпонп переносят триацилглицеролы
- •Характеристика хиломикронов Общая характеристика
- •Функция
- •Метаболизм
- •Обмен таг и фл - это обмен жирных кислот
- •Состояние покоя и отдыха в абсорбтивный период
- •Возможные источники и пути использования жирной кислоты в клетке Голодание, мышечная работа, покой в постабсорбтивный период
- •Триацилглицеролы нужны при нагрузке
- •Общая схема мобилизации таг и использования жирных кислот Активность таг-липазы зависит от гормонов
- •Гидролиз триацилглицеролов липазами жировой клетки
- •Активация триацилглицерол-липазы
- •Последовательность реакций β-окисления жирных кислот Расчет энергетического баланса β-окисления
- •Пример. Окисление пальмитиновой кислоты
- •Окисление нечетных и ненасыщенных жирных кислот Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов
- •Последние реакции окисления жирных кислот с нечетным числом атомов углерода
- •Первые реакции окисления ненасыщенных жирных кислот и роль изомераз Расчет энергетического баланса β-окисления
- •Пример. Окисление линолевой кислоты
- •Кетоновые тела - это способ транспорта ацетильной группы
- •Строение кетоновых тел
- •Синтез кетоновых тел (кетогенез)
- •Реакции синтеза и утилизации кетоновых тел
- •Жиры синтезируются только при наличии энергии
- •Общая схема биосинтеза триацилглицеролов и холестерола из глюкозы
- •Синтез жирных кислот не похож на путь их окисления
- •Поступающий из митохондрий цитрат в цитозоле расщепляется атф-цитрат-лиазой до оксалоацетата и ацетил-sКоА.
- •Образование ацетил-sКоА из лимонной кислоты
- •Активные группы синтазы жирных кислот
- •Реакции синтеза жирных кислот Удлинение цепи жирных кислот
- •Синтез фл и таг тесно связаны
- •Синтез таг - это запасание энергии Синтез триацилглицеролов
- •Реакции синтеза фосфолипидов с использованием фосфатидной кислоты
- •Липотропные вещества
- •Способы регуляции реакций обмена триацилглицеролов Метаболическая регуляция
- •Нарушения обмена таг связаны с образом жизни Жировая инфильтрация (дистрофия, перерождение) печени
- •Принцип лечения
- •Первичное ожирение
- •Вторичное ожирение
- •Принцип лечения
- •Инсулиннезависимый сахарный диабет
- •Принцип лечения
- •Синтез холестерола должен быть согласован с его выведением
- •Биосинтез холестерола
- •Регуляция синтеза
- •Реакция лецитин:холестерол-ацилтрансферазы
- •Транспорт холестерола и его эфиров в организме Липопротеины низкой плотности Общая характеристика
- •Функция
- •Нарушения транспорта липидов - дислипопротеинемии
- •Виды дислипопротеинемий
- •Тип I. Гиперхиломикронемия
- •Тип II. Гипер-β-липопротеинемия
- •Лабораторные показатели:
- •Лабораторные показатели:
- •2 Стадия – стадия начальных изменений
- •Процесс развития атеросклероза (в динамике слева-направо)
- •3 Стадия – стадия поздних изменений
- •4 Стадия – стадия осложнений
- •Основы лечения
- •Медикаменты
Общая схема мобилизации таг и использования жирных кислот Активность таг-липазы зависит от гормонов
Первое, что происходит при использовании нейтрального жира во время голодания и физической нагрузки – это активация фермента, отвечающего за отщепление первой жирной кислоты от триацилглицерола. Фермент называется гормон-чувствительная триацилглицерол-липаза или ТАГ-липаза.
Кроме ТАГ-липазы, в адипоцитах имеются еще диацилглицерол-липаза ( ДАГ-липаза) и моноацилглицерол-липаза (МАГ-липаза), активность которых высока и постоянна, однако в покое эта активность не проявляется из-за отсутствия субстрата. Как только в клетке после работы ТАГ-липазы появляются диацилглицеролы начинает работать постоянно активная ДАГ-липаза, продукт ее реакции моноацилглицерол (МАГ) является субстратом для МАГ-липазы. Образующиеся жирные кислоты и глицерол покидают клетку.
Гидролиз триацилглицеролов липазами жировой клетки
Для регуляции активности ТАГ-липазы обязательно наличие гормонального влияния (адреналин, глюкагон, соматотропин, инсулин и ряд других гормонов).
Активация триацилглицерол-липазы
Гормонзависимая активация ТАГ-липазы адипоцитов адреналином и глюкагоном происходит при напряжении организма (голодание, длительная мышечная работа, охлаждение). Активность ТАГ-липазы зависит главным образом от соотношения инсулин / глюкагон.
В целом последовательность событий активации липолиза выглядит следующим образом:
Молекула гормона (адреналин, глюкагон, АКТГ) взаимодействует со своим рецептором.
Активный гормон-рецепторный комплекс воздействует на мембранный G-белок.
G-белок активирует фермент аденилатциклазу.
Аденилатциклаза превращает АТФ в циклический АМФ (цАМФ) – вторичный посредник (мессенджер).
цАМФ аллостерически активирует фермент протеинкиназу А.
Протеинкиназа А фосфорилирует ТАГ-липазу и активирует ее.
ТАГ-липаза отщепляет от триацилглицеролов жирную кислоту в 1 или 3 положении с образованием диацилглицерола (ДАГ).
Каскадный механизм активации ТАГ-липазы
Кроме гормонов, влияющих на активность аденилатциклазы через G-белки, существуют иные механизмы активации. Например, соматотропный гормон увеличивает количество аденилатциклазы, глюкокортикоиды способствуют синтезу ТАГ-липазы.
Снижение активности ТАГ-липазы
Инсулин препятствует активации липолиза другими гормонами, т.к.
он активирует фермент фосфодиэстеразу, которая гидролизует цАМФ, что останавливает каскадную активацию ТАГ-липазы,
активирует протеинфосфатазы, дефосфорилирующие ТАГ-липазу .
Для сжигания жирных кислот существует свой путь
Окисление жирных кислот (β-окисление)
Для преобразования энергии, заключенной в жирных кислотах, в энергию связей АТФ существует метаболический путь окисления жирных кислот до СО2 и воды, тесно связанный с циклом трикарбоновых кислот и дыхательной цепью. Этот путь называется β-окисление, т.к. происходит окисление 3-го углеродного атома жирной кислоты (β-положение) в карбоксильную группу, одновременно от кислоты отщепляется ацетильная группа, включающая С1 и С2 исходной жирной кислоты.
Элементарная схема β-окисления
Реакции β-окисления происходят в митохондриях большинства клеток организма (кроме нервных клеток). Для окисления используются жирные кислоты, поступающие в цитозоль из крови или появляющиеся при липолизе собственных внутриклеточных ТАГ. Суммарное уравнение окисления пальмитиновой кислоты выглядит следующим образом:
Пальмитоил-SКоА + 7ФАД + 7НАД+ + 7Н2O + 7HS-KoA → 8Ацетил-SКоА + 7ФАДН2 + 7НАДН
Этапы окисления жирных кислот
1. Прежде, чем проникнуть в матрикс митохондрий и окислиться, жирная кислота должна активироваться в цитозоле. Это осуществляется присоединением к ней коэнзима А с образованием ацил-S-КоА. Ацил-S-КоА является высокоэнергетическим соединением. Необратимость реакции достигается гидролизом дифосфата на две молекулы фосфорной кислоты.
Реакция активации жирной кислоты
2. Ацил-S-КоА не способен проходить через митохондриальную мембрану, поэтому существует способ его переноса в комплексе с витаминоподобным веществом карнитином. На наружной мембране митохондрий имеется фермент карнитин-ацилтрансфераза I.
Карнитин-зависимый транспорт жирных кислот в митохондрию
Карнитин синтезируется в печени и почках и затем транспортируется в остальные органы. Во внутриутробном периоде и в первые годы жизни значение карнитина для организма чрезвычайно важно. Энергообеспечение нервной системы детского организма и, в частности, головного мозга осуществляется за счет двух параллельных процессов: карнитин-зависимого окисления жирных кислот и аэробного окисления глюкозы. Карнитин необходим для роста головного и спинного мозга, для взаимодействия всех отделов нервной системы, ответственных за движение и взаимодействие мышц. Существуют исследования, связывающие с недостатком карнитина детский церебральный паралич и феномен "смерти в колыбели".
3. После связывания с карнитином жирная кислота переносится через мембрану транслоказой. Здесь на внутренней стороне мембраны фермент карнитин-ацилтрансфераза II вновь образует ацил-S-КоА который вступает на путь β-окисления.
4. Процесс собственно β-окисления состоит из 4-х реакций, повторяющихся циклически. В них последовательно происходит окисление (ацил-SКоА-дегидрогеназа), гидратирование (еноил-SКоА-гидратаза) и вновь окисление 3-го атома углерода (гидроксиацил-SКоА-дегидрогеназа). В последней, трансферазной, реакции от жирной кислоты отщепляется ацетил-SКоА. К оставшейся (укороченной на два углерода) жирной кислоте присоединяется HS-КоА, и она возвращается к первой реакции. Все повторяется до тех пор, пока в последнем цикле не образуются два ацетил-SКоА.