Тема окиснення жирних кислот в тканинах тварин



Скачати 256.48 Kb.
Дата конвертації26.12.2016
Розмір256.48 Kb.
Біохімія
ТЕМА 1. Окиснення жирних кислот в тканинах тварин.

Триацилглiцероли - найважливiше джерело енергiї органiзму. Розклад лiпiдiв у шлунково-кишковому трактi.Активацiя жирних кислот, три етапи активацiї, потрапляння жирних кислот в мiтохондрiю. Роль карнiтiну.

Бета-окиснення жирних кислот з парною кiлькiстю атомiв вуглецю. Реакцiї та ферменти першоi стадii окислення. Реакцiї дегiдрування, гiдратацiї, другого дегiдрування, тiолiтичного розщеплення. Розрахунки кiлькостi АТР i ацетил-СоА, якi утворюються на першiй стадiї. Друга стадiя окислення жирних кислот через цикл лимонної кислоти. Розрахунки кiлькостi АТР, яка утворюсться з однiєї молекули жирної кислоти.Окислення жирних кислот з подвiйними зв'язками. Необхiднiсть додаткових ферментiв.Окислення жирних кислот з непарною кiлькiстю атомiв вуглецю.Гiпоглiцин i його токсична дiя.Синтез кетонових тiл в печiнцi. Регуляцiя процесу розкладу жирних кислот i утворення кетонових тiл

Конспект лекції

Лекція №1.

Перетворення ліпідів у процесі травлення

Обмін ліпідів– багатоступеневий процес який складається з процесів травлення в харчовому тракті, всмоктування, транспортування в тканинах організму, внутріклітинного окислення і біосинтезу.

Поскільки ліпази (ферменти що розщеплюють жири) мають оптимум дії рН=7.8–8.1, то процеси розщеплення ліпідів сторго локалізовані в кишково–шлунковому тракті.




Відділ харчового тракту

Оптимум дії (рН)

Процеси

Ротова порожнина

6.5–7

Процеси розщеплення відсутні

Шлунок

1.5–2–

Розщеплення білків . Звільнення ліпідів з ліпопротеїдних ком-плексів.

12–пала кишка та відділи тонкого кишечника

7.5–8.5

Основне місце розщеплення ліпідів.

Зважаючи на гідрофобність ліпідів та водорозчинність ліпаз, необхідною умовою розщеплення ліпідів є їх диспергування (подрібнення) та емульгування (збільшення площі поверхні). Центральною речовиною в процесах розщеплення ліпідів є жовч – в‘язка рідина світло-жовтого кольору з гірким смаком та специ-фічним запахом. Міститься в жовчному міхурі. До її складу входять жовчеві кислоти (холева та дезоксихолева), холестерин, вищі жирні кислоти, три-гліцериди – фактори емульгування; ферменти і гормони – сприяють розщеп-ленню ліпідів; жовчні пігменти і продукти розпаду гемоглобіну. Жовч забез-печує перистальтику тонкого кишечника і нейтралізацію харчового хімусу – фактори диспергування, активацію ліполітичних ферментів, проникність стінок кишок, транспорт продуктів ліполізу, бактеріостатичну дію на кишкову мікро-флору, виведення ядів із організму.

Розщеплення тригліцеридів відбувається за допомогою жовчі у 12-палому ки-шечнику та тонкій кишці під впливом ліпаз, що мають оптимум дії рН=7.8–8.5, за слідуючою схемою:

CH2–O–C(O)–C17H35 CH2–OH 2C17H35COOH

CH–O–C(O)–C17H33 ліпаза CH–OH + C17H33COOH

CH2–O–C(O)–C17H35 CH2–OH

В 12-палій кишці, в основному, розщеплюються фосфогліцериди під впливом фосфоліпаз (А,В,С,Д). Останні характеризуються строгою специфічністю своєї дії: Фосфоліпаза А–каталізує розрив складноефірних зв‘язків між гліцерином та ненасиченими кислотами, фосфоліпаза В– між гліцерином і насиченою кис-лотою, фосфоліпаза С–між гліцерином і фосфорною кислотою а фосфоліпаза Д розщеплює тільки фосфохолін.

CH2–O–C(O)–C17H35 CH2–O–С(О)–C17H35

CH–O–C(O)–C17H33 фосфоліпаза А, Н2О CH–OН + C17H33COОН

CH2–O–P–O–CH2–CH2–N(CH3)3 СН2–О–Р–О–СН2–СН2–N(CH3)3

HO O HO O

CH2–O–C(O)–C17H35 СН2–ОН

CH–OH фосфоліпаза В, Н2О СН–ОН + C17H35COOH

CH2–O–P–O–CH2–CH2–N(CH3)3 СН2–О–Р–О–СН2–СН2–N(CH3)3

HO O HO O

CH2–OH фосфоліпаза С, Н2О CH–OH+HO–P–O–CH2–CH2–N(CH3)3

CH2–OH фосфоліпаза Д, Н2О Н3РО4 + НО–СН2–СН2–N(CH3)3



Стериди під дією ферменту холестеринестерази розпадаються до стеринів і вищих жирних кислот згідно схеми:

В результаті ферментативного розщеплення ліпідів, в порожнині тонкої кишки утворюються на 80 % продукти повного гідролізу (гліцерин, вищі жирні кислоти, азотисті основи і фосфорна кислота) та 20 % продукти часткового гідролізу (ди– і тригліцериди).

Із просвіту тонкого кишечника продукти розщеплення потрапляють у клітини епітелію . Даний процес проходить із затратами енергії. Необхідно враховувати що: гліцерин, гліцеринфосфорні кислоти, азотисті основиі фосфорна кислота – добре розчинні у воді – легко проникають в епітеліальні клітини; вищі жирні кислоти, холестерин, дигліцериди – погано розчиняються у воді. В епітеліальні клітини потрапляють у комплексі з жовчевими кислотами, утворюючи водороз-чинні холеїнові кислоти.

В епітеліальних клітинах тонкого кишечника відбувається розпад холеїнових кис-лот, синтез специфічних для організму ліпідів та процеси синтезу транспортних форм для специфічних ліпідів (поскільки більша їх кількість гідрофобна). Серед транспортних форм специфічних ліпідів виділяють слідуючі:



–Ліпопротеїди – рухливий комплекс фосфатидів з білками;

–ліпопротеїди – рухливий комплекс холестерину та його ефірів з білками;

хіломікрони – рухливий комплекс діаметром 150–200 нм, що складається з ново-синтезованих (специфічних) тригліцеридів і вітамінів, зовнішньою обгорткою яких є білкова молекула.

На відміну від вуглеводів котрі відразу потрапляють у кров, транспортні форми ліпідів розносяться по організму завдяки лімфатичній системі. При контакті з кровоносними судинами останні під впливом спеціальних ферментів розпада-ються на ліпідний та білковий компоненти. Білковий компонент током лімфи по-вертається до клітин епітелію тонкого кишечника де утворює нові транспортні форми, а ліпідна фракція током крові розноситься до клітин організму де відбу-ваються процеси їх внутріклітинного окислення.

При виконанні інтенсивної, довготривалої м‘язевої роботи енергетичні затрати організму покриваються за рахунок енергії окислення ліпідів.
Окислення гліцерину
Проходить у дві стадії за участью різних ферментних систем.

1.Утворення гліцеринфосфорної кислоти за допомогою фермену гліцеролкінази:

CH2–OH CH2–OH

CH–OH АТФ АДФ CH–OH

CH2–OH CH2–O–P=O

HO OH


2. Утворення диоксіацетонфосфату та фосфогліцеринового альдегіду за допомо-гою НАД-залежних та ізомеразних ферментних систем:

CH2–OH СH2–OH HC=O

CH–OH НАД+ НАДНН C=O ізомераза HC–OH

CH2–O–P=O CH2–O–P=O HC–O–P=O

HO OH HO OH H HO OH

гліцеринфосфорна кислота диоксіацетонфосфат фосфогліцериновий альдегід



ОТЖЕ: енергетичний ефект окислення гліцерину до ФГА становить 2 молекули АТФ, а повного окислення до вуглекислого газу і води через ФГА – 22 молекули АТФ. Фосфогліцериновий альдегід – спільний метаболіт для ліпідного і вугле-водневого обмінів – використовуються для біосинтезу жирів, фосфогліцеридів і стеридів що проходять у печінці.

В основі сучасних уявлень про механізм біологічного окислення вищих жирних кислот лежить теорія запропонована Кноппом у 1904 році. Він експериментально довів що, окислення ВЖК має характер поступового, циклічного 6-стадійного процесу.



Перші дві стадії – підготовчі, полягають у активації молекул ВЖК з утворенням їх активованої ацильної форми, ацил–КоА.

Наступні чотири – циклічні, являють собою власне окислення ацил–КоА з утво-ренням ацетил–КоА, яка доокислюється в циклі реакцій трикарбонових кислот (циклі Кребса) до вуглекислого газу і води.

Підготовча стадія:

C13H27 С13Н27 C13H27

CH2 АТФ Н4Р2О7 СН2 НS–KoA CH2

CH2 СН2 CH2 + АМФ

COOH С=О О C=O

О–Р–О–А S–KoA

ОН

пальмітинова кислота пальмітил-аденілат пальмітил-КоА



Циклічне окислення:

C13H27 С13Н27 C13H27 С13H27

CH2 ФАД+ ФАДНН СН HOH CH–OH НАД+НАДНН C=O

CH2 СН CH2 CH2

C=O С=О C=O C=O

S–KoA S–KoA S–KoA S–KoA

пальмітил-КоА ненасичена форма оксиформа кетоформа

пальмітил-КоА пальмітил-КоА пальмітил-КоА

C13H27 CH3

C=O + C=O

S–KoA S–KoA

ацильний залишок ацетил–КоА

Ацильний залишок далі доокислюється в 4-х стадійному циклі до повного роз-паду молекули на ацетил–КоА, який доокислюється в циклі Кребса. Повне окис-лення пальмітинової кислоти з утворенням восьми молекул ацетил–КоА прохо-дить за сім раз чотирьохстадійного циклу з виділенням 75=35 молекул АТФ. При окисленні однієї молекули ацетил–КоА в циклі Кребса виділяється 12 моле-кул АТФ, а поскільки з молекули пальмітинової кислоти утворюється 8 молекул ацетил–КоА, то енергетичний ефект їх окислення становить 812=96 молекул АТФ. Загальний енергетичний ефект окислення однієї молекули пальмітинової кислоти становить 96+ 35 –1 = 130 молекул АТФ.

Поскільки при окисленні ВЖК перетворень зазнає –вуглецевий атом кислот-ного ланцюга, то процес отримав назву –окислення вищих жирних кислот. В основному проходить в клітинах печінки.

Активне окислення жирів приводить до накопичення ацетил–КоА (кількість утвореного ацетил–КоА значно більша ніж можливість його окислення в циклі Кребса). Надлишкові кількості ацетил–КоА вступають між собою у різноманітні взаємодії, що приводить до утворення кетонових тіл (ацетооцтова, –гідрокси-масляна кислоти, ацетон, вихідні форми для синтезу холестерину).
Обмін кетонових тіл
O

CH3–C=O + CH3–C=O CH3–C–CH2–C=O + HS–KoA

S–KoA S–KoA S–KoA

ацетил–КоА ацетил–КоА ацетоацетил–КоА

–H2O

–HS–KoA


O

CH3–C–CH2–C=O

OH

(ацетооцтова кислота)



–CO2 НАДНН НАД+

CH3–C–CH3 CH3–CH–CH2–COOH

O OH

ацетон –гідроксимасляна кислота



Ацетооцтова і –гідроксимасляна кислоти–нормальні проміжні продукти обміну ліпідів. Окислюючись в міокарді та скелетних м‘язах являються важливими енер-гетичними субстратами.

Ацетон– проміжний продукт при патологічному обміні ліпідів (голодування, цукровий діабет). Підвищений рівень кетонових тіл у крові приводить до аци-дозу (зміщення активної реакції у «кислу сторону»).

Ацетил–КоА є також вихідною речовиною для синтезу ізопреноїдів, а значить і стероїдів. Біосинтез стеринового скелету поділяється на три етапи: синтез мева-лонової кислоти; синтез сквалену; перетворення сквалену в холестерин.


ТЕМА 2. Бiосинтез лiпiдiв.

Бiосинтез лiпiдiв як активний процес, який вiдбувасться в тканинах тварин i рослин: бiосинтез запасних лiпiдiв i постiйне поновлення мембранних лiпiдiв. Субклiтинна локалiзацiя процесу. Вiдмiннiсть процесу синтезу жирних кислот вiд iх розкладу. Утворення малонiл-СоА, челноковий механiзм переносу ацетильних груп з мiтохондрiї в цитозоль. Синтазна система для жирних кислот, iї структура та механiзм дiї: конденсацiя, кетовiдновлення, дегiдратацiя, насичування. Процеси елонгацii пальмiтоiл-СоА, десатурацiя жирних кислот в тваринних та рослинних органiзмах. Незамiннi жирнi кислоти. Синтез арахiдонової кислоти та iї похiдних.

Регуляцiя бiосинтезу жирних кислот. Бiосинтез триацилглiцеролiв, фосфолiпiдiв. Загальнi попередники та запасний шлях. Генетичнi дефекти лiпiдного обмiну, лiзосомнi хвороби.

Бiосинтез холестеролу та стероiдiв. Принципова схема бiосинтезу iзопреноiдiв.



Конспект лекції

Лекція 2.

Синтез мевалонової кислоти. Дві молекули активованої оцтової кислоти (аце-тил–КоА) об‘єднуються утворюючи ацетоацетил–КоА:

O

CH3–C=O + CH3–C=O CH3–C–CH2–C=O + HS–KoA



S–KoA S–KoA S–KoA

ацетил–КоА ацетил–КоА ацетоацетил–КоА

Розгалудження ланцюга відбувається при конденсації молекули ацетоацетил–КоА із слідуючою молекулою ацетил–КоА:

О H3C OH O

CH3–C–CH2–C=O + CH3–C=O –HS–KoA HOOC C C

S–KoA S–KoA CH2 CH2 S–KoA

Утворена –окси––метилглутарова кислота в умовах відновлення двома моле-кулами НАДНН відщеплює HS–KoA, в результаті чого карбонільна група пере-творюється в спиртову з утворенням мевалонової кислоти, яка є ключовою сполукою для синтезу ізопреноїдів:

H3C OH O H3C OH

HOOC C C 2НАДНН 2НАД HOOC C CH2

CH2 CH2 S–KoA –НS–KoA CH2 CH2 OH

3,5-диоксі-3-метилвалеріанова кислота

(мевалонова кислота)



Утворення активного ізопрену та його перетворення в сквален. Послідовне фосфорилювання мевалонової кислоти молекулами АТФ приводить до утво-рення «активного ізопрену» (ізопентенілпірофосфату). При конденсації ізопенте-нілпірофосфату з 3,3–диметилалілпірофосфатом утворюється геранілпірофосфат, дві молекули якого утворюють сквален шляхом відновлювальної конденсації в присутності НАД-залежних дегідрогеназних систем. Дана стадія протікає в роз-чині цитоплазми за відсутності кисню:

H3C OH H3C OH

HOOC C CH2 АТФ АДФ HOOC C CH2

CH2 CH2 OH CH2 CH2 OФ

5-фосфомевалонова кислота

H3C OH H3C OH

HOOC C CH2 АТФ АДФ HOOC C CH2

CH2 CH2 OФ CH2 CH2 O–Ф–Ф

5-пірофосфомевалонова кислота

H3C OH H3C

HOOC C CH2 АТФ АДФ C CH2

CH2 CH2 OФ–Ф –СО2 –Н2О CH2 CH2 O–Ф–Ф

ізопентенілпірофосфат

H3C H3C

C CH2 C CH2

CH2 CH2 OФ–Ф CH3 CH O–Ф–Ф

ізопентенілпірофосфат 3,3-диметилалілпірофосфат

H3C H3C

C CH2 + C CH2 –Н4Р2О7

CH2 CH2 OФ–Ф CH3 CH O–Ф–Ф

ізопентенілпірофосфат 3,3-диметилалілпірофосфат

Перетворення сквалену в холестерин. На стадії окислення відбувається цик-лізація і утворюються ланостерин і холестерин. При цьому відбувається наси-чення подвійних зв‘язків і окислювальне відщеплення метильних груп при четвертому і чотирнадцятому атомах вуглецю у вигляді СО2. Циклізація сквалену в структуру що нагадує стероїди, як і послідуючі реакції, протікає на поверхні ендоплазматичного ретикулуму:

Біосинтез стероїдних гормонів

Вихідною сполукою в біосинтезі стероїдних гормонів є холестерин. Із ньо-го послідовно утворюються прегненолон і прогестерон. Прогестерон – ключова сполука в синтезі всіх стероїдних гормонів. Сам по собі володіє значною біоло-гічною активністю як гормон жовтого тіла (гестаген). Прегнандіол, що виділя-ється із сечею,– неактивний продукт розпаду прогестерону.

Біосинтез стероїдних гормонів, що починається з прогестерону, каталізу-ється стереоспецифічними ферментами (гідроксилазами). В назву гідроксилази входить номер який вказує номер вуглецевого атома по якому відбувається при-єднання гідроксильної групи.

Відщеплення бокового ланцюга у молекулі прогестерону приводить до утворення андростендіону, при відновленні якого утворюється тестостерон.

Тестостерон і його аналоги володіють анаболічною активністю. Використанню цих сполук в якості лікувальних анаболічних препаратів зашкоджує їх чітко ви-ражена андрогенна дія.

Біосинтез гліцерину

Вихідною речовиною для даного процесу є фосфодиоксіацетон, який віднов-люється НАД-залежними дегідрогеназами до фосфогліцеринової кислоти. Остання під дією ферменту гліцерофосфатази розщеплюється з утворенням глі-церину і фосфорної кислоти:

CH2–OH СН2–ОН

C=O OH НАДНН НАД+ СН–ОН ОНгліцерофосфатаза

CH2–O–P=O СН2–О–Р=О

OH ОН


СН2–ОН

СН–ОН + Н3РО4

СН2–ОН
Лекція 3.
Біосинтез вищих жирних кислот

Проходить за участю двох типів ферментних систем: мітохондріальної і цитоплазматичної.



Мітохондріальна – забезпечує подовження вуглець-вуглецевого ланцюга вже існуючої кислоти шляхом приєднання молекули ацетил–КоА.

Цитоплазматична – забезпечує синтез нової молекули кислоти з молекули аце-тил–КоА. Для її роботи необхідним є наявність НАДФ та біотин–залежних фер-ментних систем, синтетази жирних кислот, АТФ, гідрокарбонатних аніонів.

Процес умовно поділяють на підготовчу і основну стадії.



Підготовча стадія полягає в активації молекули вуглекислого газу (СО2), і її вза-ємодії з молекулою ацетил–КоА з утворенням активної форми малонової кислоти (малоніл–КоА). Закінчується взаємодією щойноутвореної малонової кислоти з новою молекулою ацетил–КоА з утворенням фермент–субстратного комплексу. Дану стадію регулює ферментна система – синтетаза вищих жирних кислот:

Основна стадія – полягає в перетворені фермент-субстратного комплексу у фрагмент жирної кислоти:

CH3 СH3 CH3 СH3

C=O НАДНН НАД+ CH–OH –H2O CH НАДНН НАД+ CH2

CH2 CH2 CH CH2

C=O HS C=O HS C=O HS C=O HS

S–Ф S–Ф S–Ф S–Ф

Новоутворений фрагмент переноситься на переферичну тіолову групу, а до центральної приєднується нова молекула малоніл –КоА, утворюючи новий фер-мент-субстратний комплекс:

CH3 CH3 COOH CH3 CH2

CH2 + CH2 CH2 CH2

CH2 C=O CH2 C=O HS

C=O S–KoA C=O

S–Ф S–Ф S

HS –HS–KoA COOH

CH2 Ф

C=O


S

Приєднання фрагментів малоніл–КоА відбувається до тих пір, поки молекула жирної кислоти не набере необхідну кількість вуглецевих атомів. Після цього фермент-субстратний комплекс розщеплюється на власне фермент і активну форму кислоти:

CH3 CH3

CH2 CH2 HS

CH2 7 CH2 7 + Ф

C=O C=O HS

S

HS

пальмітил–ферментний комплекс пальмітил–КоА ферментний комплекс



Отже: ацетил–КоА – основна вихідна речовина а малоніл–КоА – основний мета-боліт процесу синтезу вищих жирних кислот. Для утворення молекули пальміти-нової кислоти ферментативні реакції основної стадії повторюються 7 раз, а для утворення стеаринової кислоти – вісім разів. Одноненасичені кислоти синтезу-ються з відповідних насичених кислот, а поліненасичені (лінолева, ліноленова, арахідонова) в організмі не синтезуються.

Біосинтез тригліцеридів
Трьохстадійний процес. Вихідною речовиною для синтезу є похідне гліцерину – гліцеринфосфорна кислота та активовані форми вищих жирних кислот.

  1. Утворення фосфатидної кислоти:

CH2–OH CH2–O–C(O)–C17H35

CH–OH + 2 C17H35COSKoA –HS–KoA CH–O–C(O)–C17H35

CH2–O–P=O CH2–O–P=O

HO OH HO OH



  1. Ферментативне розщеплення фосфатидної кислоти за допомогою фосфо-ліпази С:

CH2–O–C(O)–C17H35 CH2–O–C(O)–C17H35

CH–O–C(O)–C17H35 H–OH CH–O–C(O)–C17H35 + H3PO4

CH2–O–P=O CH2–OH

HO OH


3.Утворення тригліцериду:

CH2–O–C(O)–C17H35 O=C–C17H35 CH2–O–C(O)–C17H35

CH–O–C(O)–C17H35 + KoAS CH–O–C(O)–C17H35

CH2–OH –HS–KoA CH2–O–C(O)–C17H35

Поскільки фосфатиди і нейтральні жири мають подібну будову, то деякі етапи синтезу для них подібні. Спільним метаболітом для обох процесів є ,–ди-гліцериди.
Біосинтез фосфогліцеридів
1.Фосфорилювання азотистої основи:

OH

(CH3)3–N–CH2–CH2–OН АТФ АДФ (CH3)3–N–CH2–CH2–O–P=O



OH

2.Активування фосфохоліну з утворенням цитидиндифосфохоліну:

OH О О

(CH3)3–N–CH2–CH2–O–P=O ЦТФ Н4Р2О7 (CH3)3–N–CH2–CH2-O-P-O-Р-О-Ц



OH ОН ОН

3.Утворення фосфатиду:

CH2–O–C(O)–C17H35 O O

CH–O–C(O)–C17H35 + (CH3)3–N–CH2–CH2-O-P-O-Р-О-Ц

CH2–OH OH OH –ЦМФ

CH2–O–C(O)–C17H35

CH–O–C(O)–C17H35

CH2–O–P–O–CH2–CH2–N(CH3)3

O OH



Методичні рекомендації до лабораторних робіт

Лабораторна робота № 1
ТЕМА: ВИЗНАЧЕННЯ КОНСТАНТ ЖИРIВ

Мета роботи: ознайомитися з константами жирів та методами їх визначення.

Ліпіди (від грец. lipos - жир) - група органічних сполук різної хімічної будови, які входять до складу живих організмів. За біологічними ознаками ліпіди поділяють на резервні (ацилгліцериди), які використову-ються для енергетичних потреб, та структурні (всі інші групи ліпідів). В організмі ліпіди виконують структурну, енергетичну, метаболічну та захисну функції. В організмі дорослої людини міститься близько 10-12 кг ліпідів, з них 2-3 кг структурних ліпідів, а решта - резервних.

За хімічною природою ліпіди є переважно складними ефірами вищих жирних кислот (насичених та ненасичених) з гліцерином або іншими спиртами. Ліпіди поділяють на дві групи - прості та складні. До простих ліпідів належать гліцериди ( ацилгліцериди) - складні ефіри гліцерину і вищих жирних кислот, стериди (ефіри стеринів), воски (ефіри одно-атомних спиртів), прості діольні ліпіди (ефіри двохатомних спиртів). До складних ліпідів належать гліколіпіди (глікосфінголіпіди, глікозілді-гліцериди), фосфоліпіди (гліцерофосфоліпіди, фосфосфінголіпіди, орнітоліпіди - ефіри діольних спиртів та амінокислоти орнітину).

Фізико-хімічні властивості жирів залежать від їх складу. Якщо в складі жирів переважають насичені жирні кислоти, такі жири мають тверду консистенцію і високу температуру плавлення (жири тварин). При переважанні в складі жирів ненасичених жирних кислот вони матимуть низьку температуру плавлення і рідку консистенцію (жири рослин). Усі ліпіди не розчинні у воді і добре розчинні в неполярних розчинниках - бензині, ацетоні, хлороформі, ефірі. У водному середовищі ліпіди утворюють бішарові гексагональні або міцелярні структури.

Основними хімічними реакціями, характерними для ліпідів, є гідроліз, омилення, гідрогенізація та дегідрогенізація. Для ліпідів характерні такі хімічні константи, як йодне, кислотне і ефірне числа та число омилення, які визначають насиченість, якість та інші показники.
Кислотне число. Кислотне число показує кількість міліграмів гідроксиду калію (або натрію), необхідного для нейтралізації вільних жирних кислот, що міститься в 1 г ефіру.
Матеріали та реактиви: 0.1 н спиртовий розчин гідроксиду калію; суміш етілового спирту з діетиловим ефіром (1:1); 1%-ний спиртовий розчин фенолфталеїну; 1%-ний спиртовий розчин тімолфталеїну; жир.
Хід роботи

У суху конічну колбу (50 мл) внести 1 г жиру, попередньо розчиненого в 10 мл нейтральної суміші спирту та ефіру. Суміш спирту з ефіром нейтралізують 0,1 н спиртовим розчином гідроксиду калію при наявності 50 мкл розчину фенолфталеїну до слаборожевого забарвлювання. Після цього вливають у колбу з жиром. Розчин жиру титрують 0,1 н спиртовим розчином гідроксиду калію (індікатор - фенолфталеїн) до виникнення рожевого забарвлення, котре не зникає протягом 0.5 - 1 хв.

При визначенні кислотного числа жирів темного кольору використовують розчин тімолфталеїну.

Кислотне число (К. Ч.) обчислюють за формулою:


А K 5,611

K. Ч. = ---------------------- ,

ж
де А - кількість 0,1 н спиртового розчину гідроксиду калію (мл),

витраченого на титрування жиру;

К - поправочний коефіцієнт до титру 0,1 н розчину гідроксиду калію;

5,611 - титр 0,1 н розчину гідроксиду калію;

ж - кількість жиру (г).

Лабораторна робота №2.

Число омилення. Число омилення показує, скільки міліграмів гідроксиду калію потрібно витратити для нейтралізації як вільних, так і зв'язаних (у ефірі) кислот, що містяться в 1 г жира.

Матеріали та реактиви: 0,5 н спиртовий розчин гідроксиду калію;

0,5 н розчин соляної кислоти; 1%-ний спиртовий розчин фенолфталеїну; жир.


Хід роботи
У конічну колбу розміром 50 мл внести 0,5 г олії або жиру, додати

6 мл 0,5 н спиртового розчину гідроксиду калію. Після цього колбу закрити пробкою із зворотним холодильником та нагрівати на водяний бані протягом 35-40 хв, кілька разів розмішувати вміст колби (необхідно не допускати бурхливого кипіння води в бані). У кінці розчин у колбі стає однорідним, прозорим.

Гарячий розчин у колбі відразу відтитрувати 0,5 н соляною кислотою (індікатор - фенолфталеїн) до зникнення рожевого забарвлення. Паралельно провести контрольний дослід із такою ж кількістю розчину гідроксиду калію, але без жиру (конторольний дослід необхідний для перевірки титру розчину гідроксиду калію, тому що під час зберігання титр може змінюватися.

Число омилення розраховують за формулою:

(с - о) К 28,055

Ч. О. = ---------------------------- ,

ж

де с - кількість 0,5 н розчину соляної кислоти (мл), витраченої на



титрування в контрольному досліді;

о - кількість 0,5 н соляної кислоти, витраченої на титрування проби

із жиром;

К - поправочний коефіцієнт до титру 0,5 н розчину гідроксиду калію;

28,055 - титр 0,5 н розчину гідроксиду калію;

ж - кількість жирів (г).


Ефірне число. Ефірне число - це кількість міліграмів гідроксиду калію, котра потрібна для нейтралізації жирних кислот, звґязаних в ефіри в 1 г жиру.

Ефірне число розраховують за формулою:


Е.Ч. = Ч.О. - К.Ч.

Йодне число. Йодним числом називається кількість грамів йоду, котра приєднується до 1 г жира. Воно зазначає, скільки ненасичених кислот існує у жирі, що є мірою його стійкості до окислення. Йодне число є показник, характерний для кожного виду свіжого жиру. Йод приєдну-ється головним чином до подвійних звґязків.

При проведенні цієї лабораторної роботи студентам потрібно бути дуже обережними, тому що для визначення йодного числа по Гюблю застосовують дуже отруйний реактив - сулему (HgCl2).


Лабораторна робота № 3
ТЕМА: ВИЗНАЧЕННЯ КIЛЬКОСТI ХОЛЕСТЕРИНУ У СИРОВАТЦI КРОВI

Мета роботи: ознайомитися з основним представником стеринів - холестерином та методами його визначення.

Холестерин - ненасичений одноатомний поліциклічний спирт, похідне циклопентанпергідрофенатрену.

Холестерин належить до тваринних стеринів - зоостеринів. Його виявлено в усіх живих організмах. Основна маса холестерину міститься в нервовій тканині, печінці, еритроцитах, надниркових залозах. У плазмі крові холестерин зустрічається в першу чергу, як етерифікований з вищими жирними кислотами, він входить до складу хіломікронів,  - і  - ліпо-протеїдів, відіграє важливу роль у транспорті жирних кислот.

Функції холестерину в організмі різноманітні. Він є вихідною сполукою для синтезу великої кількості біологічно активних сполук - стероїдних та статевих гормонів, вітамінів, жовчних кислот. Важлива роль належить холестерину в утворенні клітинних мембран. В організми людини і тварин холестерин надходить з продуктами харчування (0,2 - 1,2 г). Крім того, значна частина холестерину синтезується в організмі: за добу утворю-ється близько 1 г холестерину, причому 80% - в печінці.

В крові людини вміст холестерину становить 150-200 мг/л. У крові деяких тварин він регулюється за принципом зворотнього звґязку. У людини цей механізм відсутній, тому при надмірній кількості холестерину в денному раціоні його вміст в крові значно збільшується, що призводить до відкладання на стінках судин та жовчного міхура. Надмірне відкладання холестерину є причиною атеросклерозу та жовчно-камґяної хвороби.
Принцип методу Iлька. Присутні в сироватці крові холестерин та його ефіри дають кольорове забарвлення при обробці суміші оцтового ангідриду, сірчаної та оцтової кислот.

Матеріали та реактиви: Льодяна оцтова кислота, концентрована сірчана кислота, оцтовий ангідрид, етиловий спирт, сироватка крові.

Кислотна суміш: у суху колбу внести 10 мл льодяної оцтової кислоти та

50 мл оцтового ангідриду, потім при постійному перемішуванні та охолодженні додати 10 мл концентрованої сірчаної кислоти. Суміш повинна бути безбарвною або з слабким жовтуватим відтінком. Зберігати суміш треба в холодильнику в темній щільно закритій склянці.



Калібровочний розчин: 116 мг холестерину розчинити у 2 мл хлороформу та довести обґєм до 50 мл етиловим спиртом. Приготований розчин містить холестерин в концентрації 6 ммоль /л.
Обладнання: штатив з пробірками, піпетки, термостат, фотоколо-риметр.
Хід роботи

До 2.1 мл кислотної суміші повільно по стінці пробірки долити

0.1 мл сироватки крові без ознак гемолізу, перемішати і залишити на 20 хв у термостаті або водяній бані при температурі 37оС. Після цього проби фотометрувати у кюветах розміром 0,5 см проти розчину кислотної суміші при 625 нм.

Калібровочна крива: у чотири пробірки внести 0,05-0,2 мл калібровочного розчину та додати кислотної суміші до загального обґєму

2,2 мл (дивиться табл.). Перемішати та залишити на 20 хв при температурі 37оС так же, як і дослідні проби, а потім фотометрувати.



№ Холестерин Кількість калібровочного Кількість кислотної Е625

ммоль/л розчину (мл) суміші (мл)

1 3 ммоль/л 0,05 2,15

2 6 ммоль/л 0,1 2,1

3 9 ммоль/л 0,15 2,05

4 12ммоль/л 0,2 2,0


Примітка: а) домішок води приводить до змутнення розчину;

б) сліди гемолізу та жовтушність досліджуваної сироватки крові

будуть завищувати значення результатів.

Принцип методу Златкис-Зака. Вільний та ефірзвґязаний холестерин окислюється хлорним залізом в присутності оцтової, сірчаної та фосфорної кислот з утворенням ненасичених продуктів, забарвлених у червоно-фіолетовий колір. Фосфорна кислота підвищує стійкість реактива, що містить хлорне залізо.
Матеріали та реактиви: Льодяна оцтова кислота; концентрована сірчана кислота; 85% -на орто-фосфорна кислота; хлорне залізо; сироватка крові.

Розчин хлорного заліза: 1,25 г FeCl3 6H2O розчинити у 40 мл орто-фосфорної кислоти, нагріваючи до повного розчинення препарату, потім охолодити і довести обґєм до 50 мл орто-фосфорною кислотою.

Кольоровий реактив: до 4 мл розчину хлорного заліза додати концентровану сірчану кіслоту в такій кількості, щоб загальний обґєм був 50 мл.

Калібровочний розчин: 58 мг холестерину розчинити у 50 мл льодяної оцтової кислоти. Розчин містить холестерин у концентрації

3 ммол/л.


Хід роботи
До 1.3 мл оцтової кислоти обережно додати 0,05 мл сироватки крові, вміст перемішати, а потім додати 1 мл кольорового реактива, добре перемішати і залишити на 30 хв при кімнатній температурі, після чого фотометрувати при довжині хвилі 530 нм у кюветі розміром 1 см проти суміші кислот без сироватки крові.

Для накреслення калібровочного графіку замість дослідженого матеріалу взяти 0,5-0,2 мл калібровочного розчину, до якого додати оцтову кислоту до загального обґєму 1,35 мл, після перемішування додати 1 мл кольорового реактиву. Через 30 хв фотометрувати як і дослідні проби.


Індивідуальні завдання

до лабораторних робіт.

Лабораторна робота № 1.

1. Надати загальна характеристика і класифікація ліпідів.

2. Розповісти будова та фізико-хімічні властивості жирів.

3. Надати характеристику складних ліпідів.

4. Надати характеристика будови та функції фосфоліпідів.
Лабораторна робота №2 .


  1. Надати характеристику констнтам жірів.

  2. Надати характеристику методів визначення констант.


Лабораторна робота № 3 .

1. Охарактеризувати структуру та функції холестерину.

2. Дати характеристику класифікації ліпопротеїнів сироватки крові.

3. Які фактори ризику виникнення атеросклерозу?

4. Назвіть принципи методу визначеня холестерину..

Індивідуальні завдання

з курсу «Біохімія» за темою «Метаболізм ліпідів».

1. Зазначити роль ліпідів в організмі.

2. Розповісти про перетравлювання та всмоктування ліпідів у

травному каналі.

3. Що таке емульгування жирів?

4. Описати механізм окислення ліпідів із парним числом атомів

вуглецю та енергетику процесу окислення жирних кислот.

5. Характеризувати біосинтез жирних кислот та мультіферментний

комплекс синтетази жирних кислот.

6. Зазначити шляхи використання жирів у клітинах тканин організму

людини.

7. Визначити процес регуляції обміну ліпідів.



8. Визначьте енергетичний ефект повного окислення пальмітинової і стеаринової кислот, трипальмитату.

9. Якщо приняти, що 1 моль АТР забеспечує синтез 10,5 г сухих речовин клітини, то яка кількість клітин ( в грамах) може бути утворена на 1 г пальмітинової кислоти при умові, що уся АТР витрачається на ріст клі-тин?

10. Порівняйте енергетичне рівняння реакцій катаболизму 6 атомів жирної кислоти та гексози, якщо у кожному разі катаболізм іде до ство-рення СО2 та Н2О.

11. Охарактеризуйте рівняння реакцій анаболічного та катаболічного процесів коротколанцюгових жирних кислот:


СН3-СН2-СН2-СОО- = 2 СН3-СОО-
Чи будуть ці реакції просто оборотними? У чому їх різниця? Які специфічні фактори дозволяють їм бути незалежними один від одного?

12. Напишіть схему синтезу наступних фосфоліпідів: фосфатидилетаноламіну, фосфатидилсерину, фосфатидилхоліну.



Перелік навчальної лiтератури


  1. Штеменко Н.І., Соломко З.Ф., Авраменко В.І. Органічна хімія та основи статичної біохімії. Дніпропетровськ , ДНУ.- 2004.- 686с.

  2. Ленинджер А. Основы биохимии. В 3-х т. М: Мир, 1985.

  3. Марри Р. и др. Биохимия человека. В 2-х т. М Мир, 1993

  4. Мецлер Д. Биохимия. В 3-х т. М: Мир, 1980.

  5. Биохимия. Сборник задач и упражнений. Киев: Вища школа, 1988.

  6. Филлипович Ю.Б., Севастьянова Г.А., Щеголева Л.И. Упражнения и задачи по биологической химии. М: Просвещение, 1986.

  7. Боєчко Ф.Ф. Бiохiмiя. Вища школа, Київ. 1995р.

  8. Крылова Н. Н. Лясковская Ю. Н. Биохимия мяса. М. Пищепромиздат, 1954

  9. Кононский А. И. Биохимия животных. Київ: Вища школа, 1984

  10. Алейникова Г.Л., Рубцова Г.В. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. М: Высшая школа, 1988.

  11. Кушманова О.Д., Ивченко Г.М. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. Под ред А.А.Покровского. М: Медицина, 1971.

  12. Тихомиров А.О., Шепеленко В.М. Навчально-методичний посібник до курсу “Основи біохімічних досліджень”. Дніпропетровськ ДНУ 2007 рік.

  13. Навчально-методичні рекомендації з “Біологічної хімії”. ДНУ Кафедра біофізики та біохімії. 2007

  14. В.М,Шепеленко , А.О. Тихомиров, Н.І. Штеменко навчально-методичний посібник до курсу “Біоорганічна хімія”. Дніпропетровськ 2007.

  15. Методичні вказівки до написання дипломних робот. 2002 рік Біологія.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка