Восстановительное аминирование
Этот процесс противоположен дезаминированию. Он обеспечивает связывание аммиака кетокислотами с образованием соответствующих кетокислот.
Ферментная система обеспечивает аминирование a-кетоглутаровой или щавелевоуксусной кислоты с образованием глутаминовой или аспсрагиновой кислоты.
СООН СООН
СН2 СН2
С=О + N Н3 + 2Н СН-NН2 + Н2О
СООН СООН
Щавелевоуксусная Аспарагиновая
кислота кислота
При обезвреживании аммиака неорганическими и органическими кислотами происходит образование аммонийных солей. Этот процесс осуществляется впочках. Образовавшиеся аммонийные соли выводятся из организма с мочой и потом.
Синтез мочевины.Одним из эффективных методов обезвреживания аммиака является синтез мочевины. Впервые схемы синтеза мочевины была предложена российским биохимиком М.В.Ненцким, однако, в дальнейшем экспериментального подтверждения его теория не нашла.
В экспериментальных работах М.В.Залесского и С.С.Салазкина на животных (лаборатория акад.И.П.Павлова) было установлено,что печень является органом, в котором происходит обезвреживания аммиака. Английский биохимик Ханс Адольф Кребс внес большой вклад в современную теорию синтеза мочевины. Он установил, что этот процесс носит циклический характер, указал на роль орнитина в нем.
|
|
|
По теории Кребса, синтез мочевины начинается взаимодействием орнитина с аммиаком и оксидом углерода. При этом образуется цитруллин, который взаимодействует с еще одной молекулой аммиака с выделением аргинина. Последний гидролизуется аргиназой на орнитин и мочевину. Орнитин в этих реакциях выполняет роль катализатора. За открытие этого цикла Х.А.Кребс был удостоен Нобелевской премии. Подсчитано, что в состоянии азотистого равновесия организм взрослого человека потребляет и соответственно выделяет 15г азота; из экскретируемого с мочой азота на долю мочевины приходится около 85%, креатинина–5, аммонийных солей-3, мочевой кислоты-1, других его форм-6.
Лекция № 6 “Основные представления об обмене липидов”
План лекции
1. Расщепление липидов в пищеварительноом тракте человека.
2. Обмен липидов в тканях
3. Регуляция обмена липидов.
Обмен липидов
В тканях организма происходит непрерывное обновление липидов. Основную массу липидов тела человека составляют триглицериды, которыми особенно богата жировая ткань. В виде включений триглицериды имеются в большинстве тканей и органов. Поскольку липиды выполняют энергетическую функцию, то процессы их обновления связаны с мобилизацией и депонированием их в процессе образования энергии. Обмен фосфолипидов недостаточно изучен, но имеется мнение, что их обновление связано прежде всего с процессами восстановления структуры мембран.
|
|
|
Катаболизмлипидов
Обновление липидов тканей и органов организма требует предварительного внутриклеточного ферментативного их гидролиза. Для этого необходимы липолитические ферменты и эмульгаторы (детергенты).
Гидролиз триглицеридовпроходит в два этапа. На первом этапе происходит гидролиз внешних сложноэфирных связей, ускоряет этот процесс фермент липаза. Гидролизу подвергаются только молекулы эмульгированных жиров. Основными эмульгаторами жиров в организме человека являются желчные кислоты.
Гидролиз жиров в незначительной тепени начинается в желудке, а в основном происходит в тонком кишечнике. Первичное эмульгирование происходит в кишечнике под влиянием пузырьков углекислого газа, выделяющихся при нейтрализации соляной кислоты желудочного сока. При продвижении пищи в полости кишечник жиры дробятся на мелкие капли, которые эмульгируются с помощью желчных кислот и моноацилглицеролов.
|
|
|
К желчным кислотам относятся в основном следующие производные холановой кислоты: холевая, дезокстхолевая, хенодезоксихолевая, литохолевая, их натриевые соли
В клетках организма человека функционирует несколько видов липаз, имеющих разную локализацию и оптимум рН. В лизосомах локализованы кислые липазы (липазы, проявляющие максимальную активность в кислой среде), в цитоплазме — нейтральные, в микросомах — щелочные. Активация липаз происходит по механизму фосфорилирования — дефосфорилирования, как и у гликогенфосфорилазы. Гидролиз триглицеридов называется липолизом.
В результате гидролиза триглицеридов образуется глицерин и три молекулы высших жирных кислот.образовавшиеся желчные кислоты плохо растворяются в воде и всасываются ворсинками кишечника то лько вкомплексе с желчными кислотами. После всасывания этот комплекс разрушается. Постоянная циркуляция желчных кислот, вырабатываемых печенью в ограниченном количестве (2,8-3,5 г) в сутки, обеспечивает большое количество всасываемых жиров.
Гидролиз фосфатидов. Фосфатиды распадаются на соответствующие структурные компоненты: глицерин, ВЖК, фосфорную кислоту и азотистое основание. Процессы гидролиза сложноэфирных связей в молекуле фосфатидов ускоряются различными по специфичности фосфолипазами. В зависимости от того, гидролиз какой сложноэфирной связи катализирует фосфолипаза, ее называют А1 , А2, С, D.
|
|
|
Продукты гидролиза триглицеридов и фосфатидов подвергаются дальнейшим метаболическим превращениям.
Обмен глицеринаможет осуществляться несколькими путями. Значительная часть образовавшегося при гидролизе липидов глицерина используется для ресинтеза триглицеридов. Второй путь обмена глицерина — включение продукта его окисления в гликолиз или в глюконеогенез. Независимо от пути обмена начальным этапом является процесс фосфорилирования глицерина, донором фосфатной группы является молекула АТФ.
Большая часть а- глицерофосфата используется для синтеза триглицеридов. Обмен глицерина тесно связан с гликолизом, во второй этап которого вовлекаются его метаболиты.
Окисление жирных кислот.В 1904 г. Ф. Кнооп показал, что в митохондрии в ходе окисления происходит постепенное уменьшение на два углеродных атома с карбоксильного конца высшей жирной кислоты. Ф. Кнооп назвал механизм окисления ВЖК b-окислением. Дальнейшие исследования, проведенные А. Ленинджером, Ф. Линеном, Д. Грином, С. Очоа и другими учеными, уточнили и развили представления о b-окислении высших жирных кислот.
Первым этапом распада жирных кислот является их активирование; этот процесс катализируется ацил-КоА-синтетазой, которая локализована в мембранах эндоплазматической сети и в наружной мембране митохондрий.
Поскольку процесс активирования ВЖК идет вне митохондрий, то далее необходим транспорт ацила через мембрану внутрь митохондрий. Транспорт происходит с участием находящегося на внешней стороне мембраны карнитина, на который передается ацил с ацил-КоА из цитоплазмы клетки. Затем ацилкарнитин диффундирует через мембрану митохондрии и передает свой ацил ко-энзиму А, находящемуся в матриксе митохондрии. Перенос ацила между КоА и карнитином является ферментативным процессом, катализируемым ацил-КоА-карнитин-трансферазой.
В матриксе митохондрии происходит процесс b-окисления. Первой стадией b-окисления ВЖК является окисление ацил-КоА путем отщепления двух атомов водорода от a- и b-углеродных атомов ацила коферментом соответствующей дегидрогеназы. Далее происходит присоединение молекулы воды таким образом, что ОН-группа присоединяется к b-, а атом водорода — к a -углеродному атому. На следующей стадии идет окисление b-оксиацил-КоА, ката лизируемое дегидрогеназой, в результате действия которой обра зуется b-кетоацил~КоА.
На последней стадии b-окисления происходит негидролитический распад b-кетоацил-КоА и перенос ацила, укороченного на два углеродных атома по сравнению с первоначальным, на молекулу КоА.
Ацил-КоА, образовавшийся на последнем этапе, вновь подвергается b-окислению, проходя все описанные выше стадии. Следовательно b-окисление — это циклический процесс. Конечным продуктом yS-окисления высших жирных кислот является ацетил-КоА, дальнейший обмен которого зависит от состояния организма. Однако в какой бы путь обмена он не вступал, результатом будет освобождение КоА, запасы которого в клетке ограничены. b-Окисление ВЖК является одним из основных источников
получения энергии для синтеза АТФ в животной клетке.
Образование кетоновых тел.Одним из процессов, в котором происходит регенерирование свободного КоА из его ацильных производных, является образование ацетоуксусной кислоты. В этом процессе принимают участие три молекулы ацетил-КоА, Сначала происходит конденсация двух молекул ацетил-КоА с образованием b-кетобутирил-КоА. На второй стадии происходит высвобождение КоА из b-кето бутирил-КоА. Для этого процесса нужна еще одна молекула ацетил-КоА.
Образовавшийся b-окси-b-метилглутарил-КоА далее подвергается негидролитическому расщеплению, в результате образуется ацетоуксусная кислота.
В результате конденсации трех молекул ацетил-КоА образуется молекула ацетоуксусной кислоты и высвобождаются две молекулы КоА.
Ацетоуксусная кислота при восстановлении дает b-оксимасляную кислоту.
Ацетоуксусная и b-оксимасляная кислоты синтезируются в печени и поступают с кровью к мышечной и другим тканям, которые утилизируют их в цикле Кребса. Нарушения в обмене жиров сопровождаются накоплением ацетоуксусной и b-оксимасляной кислот в крови. Ацетоуксусная кислота может превращаться в ацетон.
Ацетоуксусная, b-оксимасляная кислоты и ацетон получили название кетоновых тел. Усиленное образование их называется кетозом. Состояние организма, при котором происходит избыточное накопление кетоновых тел в крови, называют кетонемией, а выделение их с мочой — кетонурией. Среди многих причин патологического накопления кетоновых тел особенно важными считают дефицит поступающих с пищей углеводов (относительно окисляющихся липидов) и нарушение обмена углеводов и жирных кислот при недостатке инсулина.
Лекция № 8 «ВИТАМИНЫ»
План лекции
1. Определение, понятие о витамерии, авитаминозе, гиповитаминозе, гипервитаминозе. Номенклатура и классификация витаминов.
2. Жирорастворимые витамины.
3. Водорастворимые витамины.
8.1. Открытие витаминов было связано с изучением роли в жизнедеятельности организма веществ, получаемых с пищей. В процессе развития российской науки был накоплен значительный практический и теоретический материал по витаминам. Первые основы практической витаминологии были заложены русскими землепроходцами и мореходами. Это были сибирские казаки И.И. Ребров, С.И. Дежнев, В. Д. Поярков, Е.П. Хабаров и другие. Описания жизни и деятельности этих пионеров отечественной географии содержат факты, говорящие об их борьбе со страшным бичом всех путешественников того времени — цингой — и об использовании в целях профилактики и лечения хвойных растений и различных трав.
В 1820 г. морской врач П.С. Вишневский в книге «Опыт морской военной гигиены или описание средств, способствующих сохранению здоровья людей, служащих на море» впервые в мире за 60 лет до открытия витаминов высказал мысль о существовании вещества, способствующего правильной жизнедеятельности организма.
В 1880 г. Н.И. Лунин впервые доказал, что помимо известных необходимых компонентов пищи — белков, жиров, углеводов, воды и минеральных веществ — нужны какие-то дополнительные вещества, без которых организм не может нормально существовать. Позднее выводы Н.И. Лунина были подтверждены другими учеными. По предложению польского исследователя К. Функа, проводившего опыты по выделению из рисовых отрубей активного начала (1911—1912 гг.), эти дополнительные факторы пищи были названы витаминами (аминами жизни), поскольку выделенное им из рисовых отрубей вещество содержало аминогруппу. С тех пор термин укоренился в науке, хотя в химической структуре многих витаминов аминогруппа отсутствует.
Витамины — это группа разнообразных по структуре органических веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма, синтез которых в организме отсутствует или ограничен.
Источником витаминов для человека служит пища и кишечные бактерии. Последние сами синтезируют многие витамины и являются важным источником их поступления в организм.
Классификация витаминов. По растворимости в воде и жировых растворителях витамины делят на две группы: водорастворимые и жирорастворимые.
По физиологическому действию на организм человека витамины принято делить на следующие группы:
1. повышающие общую реактивность организма (В1 , В2, РР, А, С).
2. антигеморрагические (С, Р, К)
3. антианемические (В12 , В , С)
4. антиинфекционные (С, А)
5. регулирующие зрение (А,В2, С)
Для каждого витамина существует буквенное обозначение, химическое и
физиологическое название .
Отдельные витамины представляют группу близких по химической структуре соединений. Варианты одного и того же витамина называют витамерами. Они обладают специфическим действием, но отличаются по силе биологического эффекта. Некоторые витамины поступают в организм с пищей в виде неактивных предшественников — провитаминов, которые в тканях превращаются в биологически активные формы витаминов.
Нарушение баланса витаминов в организме проявляется как в виде недостатка, так и избытка. Частичный недостаток витамина называется гиповитаминозом, полное отсутствие какого-либо витамина -- авитаминозом. Избыточное накопление в тканях витамина (или витаминов), сопровождающееся клиническими и биохимическими признаками нарушений, называется гипервита-минозом Это явление характерно для жирорастворимых витаминов.
Водорастворимые витамины
Большинство водорастворимых витаминов, поступающих с пищей или синтезируемых кишечными бактериями, проявляют активность после образования соответствующих коферментов в ходе метаболизма.
Витамин B1 (тиамин). По химическому строению тиамин представляет собой сложное соединение, включающее пиримидиновое и тиазольное кольца. В организме витамин В1, находится в форме пирофосфорного эфира — тиаминдифосфата. Он является коферментом декарбоксилазы, катализирующих декарбоксилирование кетокислот. Около 0% всего тиамина организма содержится в мышцах, 40% — во внутренних органах, преимущественно в печени. При недостатке тиамина нарушается нормальное превращение углеводов, наблюдается повышенное накопление в организме кетокислот. Цепь метаболических нарушений, вызванных недостатком тиамина в клетках, приводит и к функциональным расстройствам в различных органах и системах. Со стороны пищеварительной системы это выражается в резкой потере аппетита, снижении секреции желудочного сока и соляной кислоты, атонии, диарее. Характерным признаком служит резкая атрофия мышечной ткани и как следствие — снижение сократительной способности скелетных, сердечной и гладких мышц.
Нарушения со стороны нервной системы проявляется постепенным снижением периферической чувствительности, утратой некоторых периферических рефлексов, сильными болями по ходу нервов, судорогами, расстройством высшей нервной деятельности.
Тиамином богаты хлеб грубого помола, горох, фасоль, а также мясные продукты.
Витамин В2(рибофлавин) обнаружен во всех тканях и органах организма человека. Он встречается как в свободном виде, так и в соединении с белком, является коферментомдегидрогеназ,ускоряющих реакции окисления янтарной кислоты, жирных кислот, переноса электронов и протонов в дыхательной цепи и т. д.
Недостаточность витамина В2 проявляется в снижении содержания коферментных форм его в тканях, прежде всего фдавинмоно-нуклеотида (ФМН). Гиповитаминоз В2 клинически проявляется сухостью слизистых оболочек губ, трещинами в углах рта и на губах, повышенным шелушением кожи, конъюктивитами, светобоязнью.
Источником витамина В2 являются печень, почки, желток куриного яйца, творог.
Витамин В3, (пантотеновая кислота) входит в составкоэнзима А(КоА) — кофермента ряда ферментов, катализирующих превращение ацилов.
При недостатке витамина В3 в организме человека поражаются кожные покровы и слизистые оболочки внутренних органов, наблюдаются дегенеративные изменения ряда органов и тканей (особенно желез внутренней секреции), потеря волосяного покрова, депигментация волос и другие патологические явления.
Источником пантотеновой кислоты являются дрожжи, печень, яичный желток, зеленые части растений.
Витамин В5 (никотиновая кислота, никотинамид), в отличие от других витаминов, в небольшом количестве синтезируется в организме из аминокислоты триптофана.
Витамеры витамина В5 — никотиновая кислота и никотинамид — обладают разной биологической активностью: никотиновая кислота является провитамином, а никотинамид обладает антипелларгическим действием, предохраняет от заболевания пеллагрой и излечивает уже возникшее заболевание.
Коферментные формы витамина В5, — никотинамидаденинди-нуклеотид (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ) — определяют биохимические функции витамина в организме, среди которых главные:
•Перенос водорода в окислительно-восстановительных реакциях.
•Участие в синтезе органических соединений.
Источником витамина В5 являются мясные, особенно богата ими печень, и многие растительные продукты.
Витамин В6 (пиридоксин) представляет собой сочетание трех витамеров: пиридоксола, пиридоксаля и пиридоксамина.
В тканях организма основной коферментной формойвитамина В6 является пиридоксальфосфат; он входит в состав декарбоксилаз аминокислот и аминотрансфераз.
Недостаточность в пище витамина В6 приводит к нарушениям белкового обмена, т. к. реакции переаминирования аминокислот с кетокислотами обеспечивают организм свободными аминокислотами, необходимыми для биосинтеза различных белков.
Пиридоксиновая недостаточность особенно ярко проявляется у детей. Она сопровождается повышенной возбудимостью центральной нервной системы и периодическими судорогами.
Источником витамина В6 для человека служат кишечные бактерии и пища. Богаты витамином В6 зерновые и бобовые, а также мясные продукты и рыба.
Витамин В12(цианокобаламин). Химическая структура витамина В|2 очень сложна; в составе этого витамина присутствует атом Со.
Витамин В12 в природе существует в нескольких формах, некоторые из них являются коферментами. Кобамидные ферменты ускоряют важнейшие реакции углеводного, липидного и азотистого обменов. Недостаток витамина В12 приводит к нарушению кроветворения в костном мозге, вследствие чего возникает анемия, поэтому витамин В12 называют антианемическим.
Растения не содержат витамина В12. Его источником для человека являются мясо, молоко, яйца.
Витамин С (аскорбиновая кислота). Аскорбиновую кислоту можно рассматривать как производное углевода L-гулозы. Она является донором водорода в окислительно-восстановительных реакциях, следовательно, существует в двух формах — окисленной и восстановленной.
Аскорбиновая кислота участвует в процессах превращения ароматических аминокислот с образованием некоторых нейромедиаторов, в синтезе кортикостероидов, в процессах кроветворения и в образовании коллагена — главного внеклеточного компонента соединительной ткани.
Недостаточность аскорбиновой кислоты приводит к заболеванию, называемому цингой. Это заболевание выражается в повышении проницаемости и хрупкости кровеносных сосудов, что приводит к подкожным кровоизлияниям. При недостатке витамина С снижается возможность использования запасов железа для синтеза гемоглобина в клетках костного мозга, что приводит к развитию анемии. На основе возникших биохимических нарушений развиваются внешние признаки проявления цинги: расшатывание и выпадение зубов, кровоточивость десен, отеки и боли в суставах, бледность (анемичность) кожных покровов, поражение костей.
Аскорбиновая кислота широко распространена в природе. Свежие фрукты и овощи являются основным источником аскорбиновой кислоты для человека. Особенно богаты ею плоды шиповника.
Витамин Н(биотин). Необходимость биотина для жизнедеятельности организма отражена в самом его названии (в переводе с греческого биос означает жизнь). Биотин — гетероциклическое соединение, в структуре которого можно выделить имидазольный и тиофеновый циклы, боковая цепь представлена остатком валериановой кислоты.
Витамин Н в качестве кофермента входит в состав ферментов,
ускоряющих реакции карбоксилирования. При недостатке этого витамина у человека наблюдается ряд патологических изменений: воспаление кожных покровов, выпадение волос, усиление выделения жира сальными железами кожи (себоррея). Предотвращение себорреи послужило основанием для названия биотина антисеборрейнымвитамином.
Потребность организма человека в биотине покрывается за счет биосинтеза его кишечными бактериями. Некоторая часть витамина Н поступает с пищей. Богаты биотином горох, соя, цветная капуста, грибы, яичный желток, печень.
8.3. Жирорастворимые витамины
ВитаминА (ретинол) представляет собой непредельный одноатомный спирт, состоящий из b-иононового кольца и боковой цепи из двух остатков изопрена.
Витамин А имеет витамеры А1, и А2;. Витамин А1, найденный у пресноводных рыб, содержит дополнительную двойную связь в b-иононовом кольце. В тканях организма, например в печени, витамин А часто находится в форме сложных эфиров с пальмитиновой кислотой. В такой форме он наиболее устойчив и может запасаться впрок.
Все формы витамина А регулируют нормальный рост и диффе-ренцировку клеток развивающегося организма; участвуют в фотохимическом акте зрения.
Признаком недостаточности витамина А является нарушение темновой адаптации и ночная слепота. Кроме того, возможна задержка роста в молодом возрасте, помутнение и размягчение роговицы.
Источником витамина А для человека служат прежде всего продукты животного происхождения. Наиболее богата им печень различных рыб, особенно трески и морского окуня. Много витамина А в печени, желтке яиц, сметане, цельном молоке. В растительных продуктах содержатся каротиноиды, являющиеся провитаминами А. Каротиноиды в организме превращаются в активные формы витамина А.
Витамин D(кальциферол). Для витамина D, как и для витамина А, характерна витамерия. Наиболее распространенными витамерами являются D2 (эргокальциферол) и D3, (холекальциферол); в химическом отношении их можно рассматривать как производные стеролов. Витамин D регулирует транспорт ионовкальция и фосфора через клеточные мембраны. Недостаточность витамина D проявляется в виде заболевания, называемого рахитом. При рахите заторможено всасывание ионов кальция и фосфатов в кишечнике. Вследствие этого их уровень в крови снижается и нарушается минерализация костей, т. е. отложения минеральных веществ на вновь образовавшуюся коллагеновую матрицу растущих костей не происходит. У страдающих рахитом наблюдается деформация костей конечностей, черепа и грудной клетки.
Относительная недостаточность витамина D возможна и при нормальном его поступлении в организм. Она проявляется при заболеваниях печени и особенно почек, так как эти органы принимают участие в образовании активных форм витамина D.
При избыточном приеме витамина D как у детей, так и у взрослых развивается витаминная интоксикация. Уровень кальция и фосфатов в крови резко повышается, что приводит к кальцификации внутренних органов (легких, почек, сосудов и др.) и деминерализации костей.
Витамином D богаты продукты животного происхождения: печень, сливочное масло, молоко. Витамин D содержится также в дрожжах и растительных маслах.
Витамин Е(токоферол). Название витамина Е происходит от греческих слов токос — потомство и феро — несу, что указывает на участие этого вещества в регуляции процесса размножения. Витамин Е существует в виде витамеров: a-, b- и g-токоферолов. По строению они очень близки. Самым активным являтся a-токоферол. Наибольшая концентрация токоферола наблюдается в жировой ткани, в печени и в скелетных мышцах. Витамин Е является одним из сильных природных антиоксидантов, препятствуя развитию цепных неуправляемых реакций пероксидного окисления ненасыщенных липидов в биологических мембранах и тем самым стабилизируя мембраны.
Гиповитаминоз Е у человека практически не встречается.
Источниками витамина Е являются растительные масла, капуста,салат, зерновые продукты.
Витамин К (филлохинон) по химической природе является хиноном с боковойизопреноидной цепью. Существует два ряда витаминов К: филлохиноны (витамины К1-ряда) и менахиноны (витамины К2-ряда).
Витамин К регулирует в организме процесс свертывания крови, способствует синтезу компонентов свертывающейся системы крови.
Источником витамина К является прежде всего растительная пища: капуста, тыква, томаты, зеленые части растений; из пищи животного происхождения богата витамином К печень.
Витамин Q (убихинон) можно рассматривать как производное бензохинона с длинной изопреноидной цепью.
В организме человека функционирует убихинон с десятью изо-преноидными остатками — Q10. Убихиноны являются коферментамиоксидоредуктаз, которые катализируют процессы переноса атомов водорода и электронов. В связи с этим убихиноны могут находиться в двух формах — окисленной и восстановленной.
Источником витамина Q являются ткани как животных, так и растений. Особенно богаты им сердечная мышца и печень.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 644; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!