Материал: 74-79

Биосинтез холестерина – сложная последовательность реакций,

происходящая в цитозоле клеток, которую можно разделить на 3 этапа

При биосинтезе затрачивается 18 молекул АТФ и 13 молекул НАДФН.

I этап. Синтез мевалоновой кислоты: 2 молекулы ацетил-КоА конденсируются

ферментом тиолазой с образованием ацетоацетил-КоА.

Фермент гидроксиметилглутарил-КоА-синтаза присоединяет третий ацетильный

остаток с образованием ГМГ-КоА (3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА). Эта последовательность реакций сходна с начальными стадиями синтеза кетоновых тел

Под действием ГМГ-КоА-редуктазы происходит восстановление ГМГ-КоА до

мевалоната с использованием 2 молекул NАDРН (это регуляторная реакция)

II этап. Образование сквалена: мевалонат превращается в пятиуглеродную

изопреноидную структуру – изопентенил- пирофосфат. Продукт конденсации 2 изопреновых единиц – геранилпирофосфат.

Присоединение ещё 1 изопреновой единицы приводит к образованию

Фарнезилпирофосфата, две молекулы кот. конденсируются с образованием сквалена –УВ из 30 атомов углерода

III этап. Образование холестерола: сквален через стадию образования эпоксида

ферментом циклазой превращается в молекулу ланостерола, содержащую 4 конденсированных цикла и 30 атомов углерода. Далее происходит 20 последовательных р., превращающих ланостерол в холестерол.

Этерификация холстерола: в некот. тканях гидроксильная гр. холестерода

этерифицируется с образованием эфиров холетсерола (они более гидрофобны) под действием ацилКоА: холестеролацилтрансферазы

Регуляция синтеза холестерола:

Регуляторным ферментом является ГМГ-КоА-редуктаза.

1. Фосфорилирование/дефосфорилирование: при увеличении соотношения

инсулин/глюкагон этот фермент дефосфорилируется, переходя в активное состояние. Действие инсулина осуществляется через 2 фермента:

• Фoфосфатаза киназы ГМГ-КоА-редуктазы, кот. превращает киназу в

дефософорилированное неактивное состояние;

• Фoфосфатаза ГМГ-КоА-редуктазы: превращает ГМГ-коА-редуктазц в

дефосфорилированно активное состояние.

Результат: образование дефосфорилированной активной формы ГМГ-КоА-редуктазы.

Абсорбтивный период: синтез холестерола увеличивается.

В этот период увеличивается и доступность исходного субстрата для синтеза холестерола – ацетил-КоА (в результате приема пищи, содержащей углеводы и жиры, так как ацетил-КоА образуется при распаде глюкозы и жирных кислот).

Постабсорбтивный период: синтез холестерола ингибируется.

Глюкагон через протеинкиназу А стимулирует фосфорилирование ГМГ-КоА-редуктазы, переводя ее в неактивное состояние.

2. Ингибирование синтеза ГМГ-редуктазы: конечный продукт метаболического

пути (холестерол) снижает скорость транскрипции гена ГМГ-КоА-редуктазы, подавляя таким образом собственный синтез.

В печени активно идёт синтез жёлчных кислот из холестерола, поэтому и они

(как конечные продукты синтеза) подавляют активность гена ГМГ-КоА-редуктазы

Вопрос 77

Роль липопротеинов низкой и высокой плотности (ЛПНП и ЛПВП) в обмене

холестерина. Биохимические основы развития атеросклероза. Количественное

определение общего холестерина в сыворотке крови.

Клиническое значение определения.

Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) – являются главным переносчиком

холестерина (содержат до 2/3 ХС плазмы крови) от места синтеза к органам-потребителям. Они служат там для синтеза мембран клеток, провитамина D и стероидных гормонов. В лизосомах ЛПНП распадаются и свободный ХС выходит в цитоплазму.

Более 2/3 ЛПНП попадает внутрь клетки при помощи клеточных рецепторов,

остальная часть – нерецепторным путем. Количество поверхностных рецепторов, связывающих ЛПНП, меняется в зависимости от концентрации последних в крови, содержания в них ХС и потребностей клетки в ХС.

• Если в гепатоцитах (или других тканях организма) повышается потребность в

ХС, то в клетках компенсаторно возрастает активность рецепторов к ЛПНП. Через них увеличивается утилизация ХС (в первую очередь, из ЛПНП), что приводит к уменьшению содержания ХСЛПНП и снижению транспорта ХС в стенку артерии

• Когда же ткани не нуждаются в дополнительных количествах ХС, то

концентрация ЛПНП растет, а активность рецепторов к ЛПНП снижается, а это повышает вероятность переноса в артериальную стенку ЛПНП, где они

легко модифицируются (окисление, гликация и др.), оставаясь в ней и оказывая проатерогенный эффект.

Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) – освобождают клетки от ненужного

холестерина, самые плотные и мелкие, по сравнению с ЛПНП содержат больше белка и фосфолипидов и меньше ХС. Синтезируются в печени и тонком кишечнике в виде незрелых предшественников ЛПВП небольшого размера.

В поверхностном слое ЛПВП имеет лецитинхолестеролацилтрансферазу

(ЛХАТ), с помощью этого фермента холестерол, имеющий ОН-гр, выступающую на

поверхности липопротеина, посредством переноса остатка жирной к-ты с лицитина на него, превращается в эфир (холестерид).

Холестерид является гидрофоб. соед., поэтому перемещается в ядро ЛПВП.

Т.о., предшественник ЛПВП нагружается эфирами холестерина, увеличивается в размерах и превращается в частицу сферической формы – зрелый ЛПВП.

Далее он транспортируется в печень, где холестерин используется на синтез

желчных кислот. ЛПВП, благодаря ЛХАТ, забирают холестерин от других липопротеидов и транспортируют его в печень, предотвращая накопление его в клетках.

Атеросклероз – полигенное заболевание, характеризующаяся появлением

атерогенных бляшек на внутренней поверхности сосудистой стенки.

Причина: нарушение баланса между поступлением холестерола с пищей, его

синтезом и выведением из организма. Выведение холестерола ограничено, не превышает 1,2-1,5 г/сут, а поступление с пищей при неправильном питании превышает этот барьер, с возрастом происходит накопление холестерола. Также может быть и генетические дефекты белков и ферментов, участвующих в обмене холестерола. Механизм развития:

• Модифицированные ЛПНП поглощаются макрофагами (этот процесс не

регулируется количеством поглощенного ХС, как в случае его поступления в клетки через специфические рецепторы)

• Макрофаги перегружаются ХС и превращаются в «пенистые клетки», которые

проникают в субэндотелиальное пространств → формирование липидных пятен или полосок в стенке кровеносных сосудов. На этой стадии эндотелий сосудов может сохранять свою структуру.

• При увеличении количества пенистых клеток → повреждение эндотелия.

Повреждение способствует активации тромбоцитов.

• Тромбоциты секретируют тромбоксан, который стимулирует агрегацию

тромбоцитов, а также начинают продуцировать тромбоцитарный фактор роста, стимулирующий пролиферацию гладкомышечных клеток, происходит рост бляшки.

• Прорастание бляшки фиброзной тканью, клетки под фиброзной оболочкой

некротизируются, а ХС откладывается в межклеточном пространстве. На последних стадиях развития бляшка пропитывается солями кальция и становится очень плотной.

• В области бляшки часто образуются тромбы, перекрывающие просвет сосуда, что

приводит к острому нарушению кровообращения в соответствующем участке ткани и развитию инфаркта.

Количественное определение холестерина в сыворотке крови

Метод Илька: холестерин, содержащийся в сыворотке крови, обрабатывается

реактивом Либермана-Бурхарда (смесь уксусного ангидрида, ледяной уксусной кислоты и концентрированной Н2SО4) → холестерин теряет воду и превращается в непредельный углеводород, который с уксусным ангидридом образует зеленое окрашивание. Интенсивность полученной окраски определяется на фотоэлектроколориметре

Клиническое значение определения: ур. холестерина отражает состояние

липидного обмена и может свидетельствовать о различных заболеваниях.

Гиперхолестеринемия отмечается при атеросклерозе, гипертонической болезни,

ишемической болезни сердца, и др. и наиболее документированный фактор риска коронарного атеросклероза.

Гипохолестеринемия возникает при гипертиреозе, голодании,

онкологических заболеваниях.

Вопрос 78

Общая схема источников поступления и путей расходования аминокислот в тканях.

Динамическое состояние белков в организме. Причины необходимости

Постоянного обновления белков организма. «Незаменимые» аминокислоты.

Динамическое состояние белков в организме:

Азотистый баланс – разница между кол-вом азота, поступающего с пищей и

кол-вом выделяемого азота (в виде мочевины и аммонийных солей)

• Положительный – азота в организм поступает больше, чем выделяется

(у детей, выздоравливающих после тяжелых болезней)

• Отрицательный – азота из организма выделяется больше, чем поступает

(при старении, голодании, болезнях)

Азотистое равновесие – равенство количеств поступающего в организм

азота и выделяемого.

Коэффициент изнашивания – минимальное количество белка, постоянно

распадающегося в организме

Физиологический белковый минимум – мин. количество белков в пище,

необходимое для поддержания азотистого равновесия (30-50 г/сут)

Почти все белки тела, включая структурные белки гемоглобин, белки плазмы и

других биологических жидкостей организма, также подвергаются постепенному распаду и синтезу. Например, более половины белков печени, сыворотки крови и слизистой оболочки кишечника подвергается распаду и ресинтезу в течение 10 дней. Медленнее обновляются белки мышц, кожи и мозга.

Незаменимые аминокислоты – АК, которые не синтезируются в организме, а

получаются с пищей (т.к. их синтез включает много стадий и требует больших затрат энергии, что энергетически невыгодно – эволюционно пропала способность их синтезировать)

К ним относится 8 Аминокислот:

1. Валин

2. Изолейцин

3. Лейцин

4. Лизин

5. Метионин

6. Треонин

7. Триптофан

8. Фенилаланин

Для детей незаменимыми также являются аргинин и гистидин (у взрослых они обр. в достаточных количествах)

Вопрос 79

Катаболизм аминокислот. Общие пути распада аминокислот. Трансаминирование

аминокислот. Схема реакций, ферменты, роль витамина В6.

Биологическое значение трансаминирования.

Диагностическое значение определения трансаминаз в сыворотке крови.

Аминокислоты, образующиеся при переваривании белков и поступающие в клетки

тканей, подвергаются катаболизму и анаболизму, а также специфическим реакциям, в результате которых синтезируются биологически активные соединения.

Катаболизм большинства АК начинается с отщепления α-аминогруппы.

Аминокислота теряет аминогруппу в результате двух типов реакций:

• Трансаминирования

• Дезаминирования

Трансаминирование – реакция переноса α-аминогруппы с аминокислоты на α-

кетокислоту, в результате образуется новые кетокислота и аминокислота.

Фермент: аминотрансферазы

Кофермент: пиридоксальфосфат (активная форма витамина В₆).

• Пролин, лизин, треонин не подвергаются трансаминированию.

Аминотрансферазы содержат в кач-ве кофермента пиридоксальфосфат

(производное вит. В6). Катализируют реакции, протекающие по механизму «пинг-понг».

В таких реакциях первый продукт должен уйти из АЦ фермента до того, как второй субстрат сможет к нему присоединиться.

Активная форма аминотрансфераз образуется в результате присоединения

ПФ к аминогруппе лизина прочной альдиминной связью. Также между ферментом и ПФ образуются ионные связи с участием заряженных атомов фосфатного остатка и азота в пиридиновом кольце кофермента.

Пиридоксальфосфат служит переносчиком аминогрупп – его альдегидная группа,

может обратимо присоединять различные амины с образованием шиффовых оснований.

Реакции трансаминирования проходят в 2 стадии:

• На первой стадии к ПФ в активном центре фермента с помощью альдиминной

связи присоединяется аминогруппа от первого субстрата – аминокислоты.

Образуются комплекс «фермент-пиридоксаминфосфат» и кетокислота – первый продукт реакции. Этот процесс включает промежуточное образование 2 шиффовых оснований.

• На второй стадии комплекс «фермент-пиридоксаминфосфат» соединяется с

кетокислотой (вторым субстратом) и снова через промежуточное образование 2 шиффовых оснований передаёт аминогруппу на кетокислоту.

В результате фермент возвращается в свою нативную форму, и образуется новая

аминокислота – второй продукт реакции.

Специфические аминотрансферазы: АЛТ и АСТ

В тканях содержание некот. АК выше, чем других, поэтому они чаще вступают в

р.трансаминирования (глутамат, аспартат, аланин и соотв. им α-кетокислоты)

Общая схема:

Акцептор аминогруппы при трансаминировании – α-КГ, донор аминогруппы – глутамат

Превращаясь в глутамат, он способен передавать эту аминогруппу любой α-кетокислоте

Наиболее распространёнными ферментами в большинстве тканей млекопитающих

являются АЛТ и ACT