Раздел VIII. Обмен и функции липидов

 

Занятие № 23

 

ТЕМА. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ ЛИПИДОВ. УЧАСТИЕ ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ В ПРОЦЕССЕ УСВОЕНИЯ ЛИПИДОВ.

 

Цель занятия: 1.Повторить физико-химические свойства и био-логическую роль липидов.

2.Знать процессы переваривания и всасывания липидов, роль желчных кислот.

3.Ознакомиться с методами качественного определения желчных кислот и активности липаз.

Исходный уровень знаний:

- строение и свойства высших жирных кислот;

- строение и свойства нейтральных жиров;

- строение и свойства сложных липидов;

- биологическая роль липидов;

- классификация и номенклатура ферментов.

Содержание занятия.

I.2.Строение и свойства природных высших жирных кислот на примере пальмитиновой, олеиновой, линолевой и других кислот.

Классификация липидов.

Физико-химические свойства и биологическое значение триацилглицеринов.

Особенности строения и биологическая роль фосфолипидов.

Особенности строения и биологическая роль сфинголипидов.

Особенности строения и биологическая роль стероидов.

Переваривание и всасывание липидов.

Физиологическое значение желчных кислот.

 

II.1. Работа № 1. ВЛИЯНИЕ ЖЕЛЧИ НА АКТИВНОСТЬ

ЛИПАЗЫ.

Липаза - малоспецифичный фермент, действующий на многие жиры при рН=9,0, гидролитически расщепляющий эфирную связь в a-положении (т.е. в крайнем положении).

 

Принцип метода.

Скорость действия липазы в отдельных порциях молока можно узнать по количеству жирных кислот, образующихся при гидролизе жира за определенный промежуток времени. Количество жирных кислот (ЖК) определяют титрованием щелочью в присутствии фенолфталеина. В случае добавления в пробу желчи липаза активируется и гидролиз жиров молока протекает с большей скоростью. Результаты определения выражают в миллилитрах титрованного раствора щелочи. Строят графики, где по оси ординат откладывают количество 0,05 N раствора щелочи в миллилитрах, пошедшей на нейтрализацию жирных кислот, а на оси абсцисс - время в минутах.

 

Порядок выполнения работы.

Реактивы (мл)	Колба № 1	Колба № 2
Молоко	10,0	10,0
5% р-р панкреатина	1,0	1,0
Дистиллированная вода	1,0	-
Желчь	-	1,0
Быстро перемешать и поместить в термостат при t=380С

 

Каждые 15 мин из обеих колб переносить в стаканчики по 1,0 мл смеси и сразу титровать 0,05 N раствором NaОН до слаборозового окрашивания, не исчезающего в течение 30 сек. Всего провести 4 определения. По полученным данным построить 2 графика в одной системе координат.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ:

 

мл

0,05 N р-р NaOH

 

0 15 30 45 время в мин

ВЫВОД:

 

Работа № 2. ДЕЙСТВИЕ ФОСФОЛИПАЗ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ

ЖЕЛЕЗЫ.

В поджелудочной железе и ее соке содержится несколько фосфолипаз - ферментов, ускоряющих гидролиз фосфолипидов, в частности, лецитина. Лецитин под действием фосфолипаз А₁, А₂, С и D расщепляется на глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислоту и холин. Точки приложения действия фосфолипаз на лецитин (фосфатидилхолин):

фосфолипаза А₁

 

фосфолипаза А₂ СH₂-O-CO-R

|

R-CO-О-CH

|

CH₂-O-PO-O-CH₂-СH₂-N(CH₃)₃

|

OH

 

фосфолипаза С фосфолипаза Д

 

Принцип метода.

Об активности фосфолипаз поджелудочной железы судят по появлению свободной фосфорной кислоты, способной образовывать желтый осадок при нагревании с молибдатом аммония.

Порядок выполнения работы.

В две пробирки налить по 5 кап. суспензии яичного желтка. В первую пробирку добавить 2 кап. панкреатина, а во вторую (контроль) - 2 кап. воды. Обе пробирки поместить в термостат при t=38⁰ C на 30 мин. После инкубации в обе пробирки налить по 5 кап. молибденового реактива, нагреть их на пламени горелки и охладить водой под краном.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

 

 

ВЫВОД:

 

 

Работа № 3. КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА ЖЕЛЧНЫЕ

КИСЛОТЫ.

Переваривание и всасывание липидов и жирорастворимых витаминов нарушается при воспалении печени, желчного пузыря и при желчнокаменной болезни.

 

Принцип метода.

Желчные кислоты можно открыть реакцией Петтенкофера. При взаимодействии желчной кислоты с оксиметилфурфуролом, образующимся из тростникового сахара под действием концентрированной серной кислоты, появляется красно-фиолетовое окрашивание.

Порядок выполнения работы.

На сухую чашку Петри, под которую подложен лист белой бумаги для лучшей визуализации результатов, нанести 2 кап желчи, 2 кап 20% раствора сахарозы и тщательно перемешать стеклянной палочкой, затем прилить 7 кап концентрированной H₂SO₄ и вновь перемешать. Через 2-3 мин отметить появление окраски.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

III.2. Контрольные вопросы.

Какие условия нужны для переваривания липидов?

В каком отделе желудочно-кишечного тракта и под действием каких ферментов происходит основной распад липидов и почему?

Какие Вы знаете промежуточные и конечные продукты переваривания триглицеридов, фосфолипидов?

Как и в каком отделе желудочно-кишечного тракта происходит всасывание продуктов переваривания липидов?

Какие фосфолипиды Вы знаете?

Что такое лизофосфатидилхолины?

Что такое парные желчные кислоты?

 

Материал для самоподготовки.а)1. с.363-370; II, III

 

Занятие № 24

 

ТЕМА. ОКИСЛЕНИЕ И СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ. МЕТА-БОЛИЗМ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕ-ЛЕНИЕ ТРИГЛИЦЕРИДОВ В КРОВИ.

 

Цель занятия: 1.Усвоить химизм и значение b-окисления высших жирных кислот в тканях.

2.Уяснить процесс синтеза ВЖК в тканях.

3.Знать метаболизм кетоновых тел.

4.Овладеть методами качественного определения кетоновых тел и количественного определения триглицеридов в сыворотке крови.

Исходный уровень знаний:

- особенности строения ВЖК - компонентов липидов человека;

- структура нейтральных жиров;

- классификация и номенклатура ферментов;

- строение и биологическая роль витаминов РР, В₂, В₃, Н.

Содержание занятия.

I.2. Окисление ВЖК в тканях: локализация в клетке, химизм, энергетический выход (в молекулах АТФ).

Окисление глицерина в тканях.

Энергетический баланс окисления триацилглицеринов.

Синтез ВЖК: локализация в клетке, последовательность реакций, ферменты.

Участие витаминов в процессах окисления и синтеза ВЖК.

Современные представления о синтезе кетоновых тел (локализация в организме, химизм, значение).

 

II.1. Работа № 1. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АЦЕТОН И АЦЕТОУКСУСНУЮ КИСЛОТУ.

К кетоновым телам относятся ацетон, b-оксимасляная и ацетоуксусная кислоты. В крови в норме они содержатся в очень небольшом количестве - 13,4-185,2 мкмоль/л (0,14-1,9 мг%). В моче обычными реакциями ацетоновые тела у здоровых людей не определяются.

 

а) Проба Легаля на ацетон.

Принцип метода и химизм реакции.

Ацетон и ацетоуксусная кислота в щелочной среде образуют с нитропруссидом натрия продукт оранжево-красного цвета.

 

СН₃-СО-СН₃ + Na₂[Fe(CN)₅NO] + 2NaOH

aцетон нитропруссид натрия

 

Na₄[Fe(CN)₅NO=CH-CO-CH₃] + 2H₂O

комплексное соединение

 

После подкисления ледяной уксусной кислотой образуется соединение вишневого цвета.

 

Na₄[Fe(CN)₅NO=CH-CO-CH₃] + CH₃COOH

Na₃[Fe(CN)₅-NO-CH₂-CO-CH₃] + CH₃COONa

 

Порядок выполнения работы.

В пробирку внести 1 кап мочи, 1 кап. 10% раствора NaOH и 1 кап. нитропруссида Na. Отметить окраску. Добавить 3 кап. ледяной уксусной кислоты.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

б) Проба Герхарда на ацетоуксусную кислоту.

Принцип метода и химизм реакции.

Енольная форма ацетоуксусной кислоты вступает в реакцию с хлорным железом с образованием комплексного соединения вишнево-красного цвета. При стоянии окраска бледнеет вследствие спонтанного декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты.

Порядок выполнения работы.

К 5 кап. мочи прибавить по каплям 5% раствор хлорного железа. Зафиксировать появление сначала осадка (FeРО₄), а затем окрашивания.

N.B. При кипячении процесс протекает очень быстро. Сходное окрашивание возможно после приема салициловой кислоты, антипирина и др. лекарственных препаратов, но при этом окраска при стоянии и кипячении не исчезает.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

 

Клинико-диагностическое значение.

 

Гиперкетонемия и кетонурия наблюдаются при сахарном диабете, приеме кетогенной пищи (дефицит углеводов), голодании, гиперпродукции гормонов (антагонистов инсулина), напр., кортикостероидов, болезни Гирке.

Гипокетонемия не имеет диагностического значения.

При сахарном диабете, когда печень бедна гликогеном, происходит усиленный распад жиров как источника энергии. В результате окисления ВЖК накапливается ацетил-КоА, что способствует его конденсации с накоплением кетоновых тел.

В раннем детском возрасте продолжительные желудочно-кишечные заболевания (дизентерия, токсикозы) могут вызвать кетонемию в результате голода и истощения.

 

Работа № 2. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРИАЦИЛ-ГЛИЦЕРИДОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ

Принцип метода.

липаза

Триацилглицериды → глицерин + жирные кислоты

глицерокиназа

Глицерин + АТФ → глицерил-3-фосфат + АДФ

ГФО

Глицерил-3-фосфат + О₂ → диоксиацетонфосфат + 2Н₂О₂

пероксидаза

Н₂О₂ + 4-ААР + 4-хлорфенол → хинонимин + 4 Н₂О

Концентрация хинонимина, определяемая фотометрически, пропорциональна концентрации триглицеридов в пробе.

Порядок выполнения работы

 

Реактивы (мл)	Р-р сравнения	Эталон	Проба
Рабочий реагент	2,0	2,0	2,0
Дистиллированная вода	0,02	-	-
Калибратор	-	0,02	-
Сыворотка крови	-	-	0,02
	Содержимое пробирок перемешать, инкубировать не менее 15 мин. при t=26-250Сили 10 мин при t=370С

 

Измерить оптическую плотность опытной и калибровочной проб против контрольной пробы в кювете 1 см при длине волны 500 нм (490-520 нм). Окраска стабильна не менее часа после окончания инкубации при предохранении от прямого света.

РАСЧЕТ. По оптической плотности пробы (А) и калибратора (Б) рассчитать содержание триглицеридов (Х) пробы по формуле:

 

Х = А: Б • 200 мг/100мл

 

или Х = А: Б • 2,29 ммоль/л

 

В норме содержание триглицеридов в сыворотке крови составляет 0,15-1,71 ммоль/л или 13-160 мг/100 мл.

Группа риска - 1,71- 2,29 ммоль/л или 160-2060 мг/100 мл

Патологические показатели - >2,29 ммоль/л или 2000 мг/100 мл

РЕЗУЛЬТАТ:

 

ВЫВОД:

 

 

III.2. Контрольные вопросы.

Какие Вы знаете кетоновые тела?

Каково содержание кетоновых тел в крови в норме?

Где синтезируются кетоновые тела?

Как называется повышенное выделение кетоновых тел с мочой?

Каковы причины кетонурии?

Какова роль триацилглицеринов в организме?

Как подсчитывается энергетическая ценность окисления триацилглицеринов?

Сколько в норме в сыворотке крови триглицеридов?

 

Материал для самоподготовки. а)1 с.363-39; II, III

 

Занятие № 25

 

ТЕМА. БИОСИНТЕЗ ЛИПИДОВ И ХОЛЕСТЕРИНА. РЕГУЛЯ-ЦИЯ И НАРУШЕНИЯ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХОЛЕСТЕРИНА.

 

Цель занятия: 1.Изучить обмен холестерина у человека.

2.Усвоить синтез триглицеридов и фосфоглицеридов.

3.Ознакомиться с регуляцией и патологией липидного обмена.

4.Овладеть методом количественного определения холестерина в сыворотке крови (по Ильку).

Исходный уровень знаний:

- строение и классификация липидов;

- регуляция активности ферментов;

- строение ц-АМФ, АТФ, ЦТФ;

- жирорастворимые витамины.

Содержание занятия.

I.2. Синтез и ресинтез триглицеридов.

Пути синтеза и ресинтез глицерофосфолипидов.

Синтез холестерина: локализация в организме, этапы, химизм I стадии.

Биологическое значение и структура стероидов - производных холестерина.

Выведение холестерина из организма.

Липопротеиды: виды, состав.

Регуляция липидного обмена: роль ЦНС, эндокринной системы, ц-АМФ.

Патология липидного обмена: причины, симптоматика, примеры энзимопатий.

 

II.1. Работа № 1. РЕАКЦИЯ ЛИБЕРМАННА-БУРХАРДТА

НА ХОЛЕСТЕРИН.

Холестерин и его эфиры содержатся в различных тканях и жидкостях животных: головном мозге, кожном сале, крови, желчи. В мозге холестерин в норме присутствует почти исключительно в свободном виде, а не в виде эфиров. В белом веществе мозга содержится 4-5% холестерина на влажную массу.

Принцип метода.

Раствор холестерина в хлороформе дает с уксусным ангидридом и концентрированной серной кислотой красное окрашивание, переходящее затем в синее и зеленое. Под действием концентрированной серной кислоты происходит отщепление воды от вторичного спирта холестерина с последующей конденсацией непредельных углеводородов, соединяющихся с серной кислотой, и образованием окрашенных продуктов.

 

Порядок выполнения работы.

К 1 мл хлороформного экстракта из мозга добавить 10 кап уксусного ангидрида и 2 кап. концентрированной H₂SO₄ и хорошо перемешать. Отметить изменение окраски.

РЕЗУЛЬТАТ:

 

Работа № 2. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛЕСТЕ-РИНА В СЫВОРОТКЕ КРОВИ

Принцип метода.

Холестерин взаимодействует с ацетангидридом и серной кислотой с образованием соединения зеленого цвета. Интерференция белков подавлена 2,5-диметилбензосульфоновой кислотой.

Порядок выполнения работы.

Реактивы (мл)	Р-р сравнения	Эталон	Проба
Сыворотка крови	-	-	0,1
Стандартный –р (реактив 1)	-	0,1	-
Дистиллированная вода	0,1	-	-
Реактив 2	3,0	3,0	3,0
	Перемешать, на водяную баню t=20оС на 5 мин.
Реактив 3 (Н2SO4)	0,6	0,6	0,6
	Быстро перемешать, на водяную баню t=20оС на 10 мин.

 

Измерить оптическую плотность пробы и эталона против раствора сравнения в кювете 1 см при длине волны 560-590 нм.

РАСЧЕТ:

А₁

Х =, где

А₂

 

Х -количество холестерина в ммоль/л

А₁ – оптическая плотность пробы

А₂ – оптическая плотность стандарта.

 

РЕЗУЛЬТАТ:

 

ВЫВОД:

 

Клинико-диагностическое значение.

При нарушении жирового обмена холестерин может накапливаться в крови. Увеличение содержания холестерина в крови (гиперхолестеринемия) наблюдается при атеросклерозе, сахарном диабете, механической желтухе, нефрите, нефрозе (особенно при липоидных нефрозах), гипотиреозе.

Понижение холестерина в крови (гипохолестеринемия) наблюдается при анемиях, голодании, туберкулезе, гипертиреозе, раковой кахексии, паренхиматозной желтухе, поражении центральной нервной системы, лихорадочных состояниях, при введении инсулина.

 

III.2. Контрольные вопросы.

В каком виде холестерин содержится в сыворотке крови и тканях?

В чём заключается физиологическое значение холестерина?

Какова нормальная концентрация холестерина в сыворотке крови?

При какой патологии наблюдается гиперхолестеринемия?

Когданаблюдается гипохолестеринемия?

Назовите исходные вещества для синтеза холестерина.

Предшественником каких биологически активных соединений является холестерин?

 

Материал для самоподготовки. а)1 с.392-408, 556-558, 574-577,

245, 454; II, III

 

Занятие № 26

 

КОЛЛОКВИУМ ПО РАЗДЕЛУ:

"ОБМЕН И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ".

 

Вопросы к коллоквиуму.

 

1. Общая характеристика и классификация липидов. Биологическая роль в организме. Пищевые липиды, норма суточного потребления.

2. Переваривание и всасывание липидов в желудочно-кишечном тракте (особенности переваривания и всасывания жиров у детей раннего возраста).

3. Переваривание и всасывание сложных липидов (на примере глицерофосфолипидов) в желудочно-кишечном тракте.

4. Желчные кислоты и их роль в процессе пищеварения.

5. Ресинтез триацилглицеринов в кишечной стенке и синтез их в тканях. Физиологическое значение.

6. Ресинтез фосфоглицеролипидов в кишечной стенке и синтез их в тканях. Физиологическое значение.

7. Пути поступления липидов в ткани. Липопротеиды крови: особенности строения, состава и функции.

8. Роль хиломикронов в обмене жиров. Депонирование липидов в жировой ткани. Концентрация липидов в крови.

9. Значение метионина и холина для обмена липидов.

10. Внутриклеточный липолиз. Каскадный механизм активации липазы.

11. Транспорт и утилизация жирных кислот, образующихся при мобилизации жиров. Изменение скорости использования жирных кислот в зависимости от ритма питания и мышечной активности.

12. Бета-окисление высших жирных кислот (ВЖК). Последовательность реакций, связь с цитратным циклом и дыхательной цепью. Физиологическое значение.

13. Окисление глицерина в тканях. Энергетическая ценность этого процесса.

14. Энергетический баланс окисления триацилглицеринов в тканях.

15. Биосинтез ВЖК: последовательность реакций, место синтеза, физиологическое значение.

16. Участие витаминов в окислении и синтезе ВЖК. Роль пентозофосфатного пути обмена глюкозы для синтеза ВЖК. Зависимость скорости биосинтеза от ритма питания и состава пищи.

17. Кетоновые тела: место, химизм, регуляция синтеза. Утилизация кетоновых тел. Физиологическая концентрация кетоновых тел в крови, изменение этого показателя при сахарном диабете и голодании.

18. Представления о биосинтезе холестерина: химизм I стадии, регуляция процесса. Выведение холестерина из организма. Физиологическая концентрация холестерина в крови.

19. Холестерин как предшественник стероидных гормонов, желчных кислот, витамина Д.

20. Роль липопротеидов в обмене холестерина. Гиперхолестеринемия: ее причины и последствия. Современные биохимические основы атеросклероза.

21. Регуляция липидного обмена. Влияние адреналина, глюкагона, инсулина на мобилизацию и депонирование липидов. (Неустойчивость жирового обмена у детей, характер проявления и факторы, ее определяющие.)

22. Патология липидного обмена, обусловленная нарушением переваривания и всасывания жиров. Механизм желчно-каменной болезни.

23. Патология межуточного обмена липидов. Врожденные нарушения обмена: болезни Гоше, Пик-Нимана, Тей-Сакса, ксантоматоз и др.

24. Нарушения, связанные с недостаточным поступлением в организм жирорастворимых витаминов.

25. Витамин D, его влияние на обмен кальция и фосфора. Нарушения минерального обмена при рахите.