Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Занятие № 1. Строение, биологическая роль и обмен нейтрального жира (триглицеридов).
Цель занятия. Восстановить представления о структуре, свойствах и биологической роли жирных кислот, триацилглицеридов, сформировать и закрепить знания о переваривании, всасывании, транспорте и тканевом обмене нейтрального жира, глицерина и свободных жирных кислот, научиться некоторым методам анализа состояния обмена липидов.
|
Студент должен |
|
|
знать: |
уметь: |
6. Структуру, биосинтез и биологическую роль кетоновых тел. |
1. Представить формулы наиболее распространенных в организме жирных кислот. 2. Интерпретировать изменения и нарушения переваривания и всасывания жира. 3. Оценить интенсивность липолиза и липогенеза при изменении содержания отдельных гормонов. 4. Рассчитать энергетическую ценность окисления отдельных жирных кислот и триацилглицеридов. 5. Охарактеризовать клинико-диагностическое значение определения триацилглицеридов в сыворотки крови. 6. Интерпретировать причины и последствия развития кетонемии и кетонурии. |
Содержание занятия. На данном лабораторном занятии студентам предстоит пройти контроль выполнения заданий по самостоятельной подготовке, выполнить задания тест-контроля и совместно с преподавателем рассмотреть основные вопросы темы занятия, решить ситуационные задачи, заслушать и обсудить реферативные сообщения, выполнить лабораторные работы.
УИРС. Подготовка и обсуждение реферативных сообщений.
Методические указания к самоподготовке
При подготовке к данному занятию нужно восстановить в памяти материал, касающийся химии липидов, их классификации (лекции, соответствующие разделы учебника). При рассмотрении вопросов обмена липидов нужно выяснить такие вопросы, как биологическая роль липидов, переваривание их, роль липаз, липопротеинлипазы в обмене липидов. Особо следует остановиться на роли желчи, парных желчных кислот в процессе переваривания и всасывания липидов, отметить нарушения в переваривании и всасывании липидов при отсутствии поступления желчи в кишечник. Необходимо обратить внимание на процессы синтеза триглицеридов, протекающие в стенке кишечника, дальнейший транспорт липопротеинов в лимфатической и кровеносной системах, четко уяснить количественное содержание в крови отдельных представителей простых липидов, возможные нарушения в их соотношениях при различных патологических процессах, роль печени в обмене липидов.
Для того, чтобы успешно подготовиться к данному занятию, необходимо выполнить следующие задания:
|
№№ |
Задание |
Указания к выполнению заданию |
|
1 |
2 |
3 |
|
1. |
Изучите биологическую роль липидов в организме. |
1. Нарисуйте в тетради схему путей использования жиров в организме. 2. Какова средняя суточная потребность в жирах и жироподобных соединениях? 3. Выделите незаменимые компоненты липидов. |
|
2. |
Изучите процесс переваривания липидов в желудочно-кишечном тракте |
1. Объясните, в чем заключается биологическое значение процесса переваривания жира и велика ли его энергетическая ценность? 2. Укажите основные компоненты, способствующие эмульгированию жира. 3. Перечислите ферменты, катализирующие гидролитические реакции, идущие в процессе переваривания нейтрального жира. 4. Напишите в тетради химическое уравнение реакции последовательного гидролитического расщепления дистеаропальмитина. 5. К какому классу ферментов относится липаза, где она вырабатывается и чем активируется? Какова роль желчных кислот и колипазы? 6. Перечислите продукты, образующиеся в процессе переваривания липидов. |
|
3. |
Изучите процессы всасывания и дальнейший транспорт липидов в крови и лимфе. |
1. Какие продукты расщепления нейтрального жира всасываются? Представьте схематически структуру холеиновых комплексов. 2. Где происходит первичный синтез специфических для организма липидов? Напишите уравнение химических реакций ресинтеза нейтрального жира. 3. Назовите вещества, представляющие комплекс белка и жира. Как осуществляется транспорт липидов в лимфе и крови? 4. Что такое хиломикроны? Выпишите соотношение составных компонентов хиломикронов и типы их аполипопротеинов. 5. Охарактеризуйте состав липопротеинов (ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП), каково их содержание в сыворотке крови? Какие аполипопротеины входят в состав отдельных липопротеинов крови? 6. Продумайте принцип количественного определения триглицеридов в сыворотке крови. 7. Охарактеризуйте действие липопротеинлипазы. Укажите ее локализацию. |
|
4. |
Восстановите в памяти биологическую роль нейтрального жира и тканевый распад жира. |
1. Выпишите основные биологические функции жира в организме человека. 2. Напишите химизм распада тристеарина в жировой клетке с указанием ферментов. 3. Дайте определение понятию “мобилизация жира”. |
|
|
Изучите гормональную регуляцию мобилизации жира. |
1. Схематически изобразите молекулярный механизм жиромобилизующего действия адреналина или норадреналина. |
|
6. |
Изучите пути использования глицерина в клетках. |
1. Напишите химизм превращений глицерина в глицеральдегидфосфат с указанием соответствующих ферментов. 2. Рассчитайте энергетическую ценность (в АТФ) полного окисления глицерина до СО2 и Н2О. 3. Представьте схематически возможные пути использования глицерина в клетке. |
|
7. |
Изучите тканевое окисление жирных кислот. |
1. Напишите фазу активации жирной кислоты и механизм переноса жирных кислот из цитоплазмы в митохондрии. 2. Напишите структуру карнитина. 3. Напишите отдельные этапы -окисления жирной кислоты с указанием ферментов. 4. Рассчитайте количество АТФ, которое может образоваться при полном окислении: а) капроновой кислоты; б) пальмитиновой кислоты; в) тристеарина. |
|
8. |
Изучите пути использования ацетил-КоА в клетке. |
1. Схематически представьте пути использования ацетил-КоА в клетке. 2. Напишите структуру кетоновых тел. 3. Напишите химизм синтеза кетоновых тел в печени и их распада в других тканях. Какова биологическая функция кетоновых тел? 4. Почему правомерно утверждение: “Жиры сгорают в пламени углеводов”? |
|
9. |
Изучите тканевый синтез жирных кислот. |
1. Напишите структурные формулы: а) биотина; б) 4-Фосфопантотеина. 2. Напишите этапы синтеза жирных кислот и ферменты синтетазного комплекса. 3. Каким образом синтез жирных кислот связан с апотомическим окислением глюкозы? 4. Напишите структуру несинтезируемых в организме человека ненасыщенных жирных кислот семейств ω-3 и ω-6 (витамина F). 5. Объясните, каким образом противоположные метаболические процессы (окисление и синтез жирных кислот) одновременно могут протекать в клетке? |
|
10. |
Изучите тканевый синтез нейтрального жира. |
1. Напишите реакции активации жирных кислот и глицерина, синтеза нейтрального жира. 2. Поясните абсолютную необходимость глюкозы для синтеза жира в жировой клетке и ее биологическую роль в данном процессе. |
Примеры тестов контроля исходного уровня знаний
Вид 1. Для каждого вопроса выберите наиболее правильный ответ (ответы)
1.1. Ключевым ферментом синтеза нейтрального жира является:
а) фосфатидилфосфатаза
б) глицеролкиназа
в) глицеролфосфатацилтрансфераза
г) диацилглицеролацилтрансфераза
1.2. Тканью, не использующей кетоновые тела в качестве энергетического субстрата, является:
а) печень
б) мозг
в) сердце
г) корковый слой почек
д) скелетные мышцы
1.3. Поставщик восстановленных эквивалентов (электронов и протонов) для биосинтеза жирных кислот:
а) ФАДН2
б) НАДН
в) НАДФН
г) ФМНН2
д) аскорбиновая кислота
Вид 2. Для каждого вопроса, пронумерованного цифрой, подберите соответствующий ответ, обозначенный буквенным индексом. Один и тот же ответ может быть использован несколько раз.
2.1. Нормальное содержание липопротеинов натощак в плазме крови:
2.2. Установите соответствие:
Реакции -окисления жирных кислот – соответствующие ферменты:
А. еноил-КоА-гидратаза
Б. -кетотиолаза
В. -гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа
Г. карнитин-ацилтрансфераза
Д. ацил-КоА-дегидрогеназа
Вид 3. Для каждого вопроса выберите сочетание правильных ответов.
3.1. Продуктами переваривания жиров являются:
1. свободные жирные кислоты
2. - моноацилглицерол
3. глицерол
4. -моноацилглицерол
3.2. В состав холеинового комплекса (смешанной мицеллы) входят:
1. соли желчных кислот
2. свободные жирные кислоты
3. холестерин
4. жирорастворимые витамины
5. моноацилглицерол
3.3. Функции солей желчных кислот:
Вид 4. Для каждого вопроса определите:
1) верно или не верно каждое из приведенных утверждений; 2) если верны оба утверждения, имеется ли между ними причинная зависимость.
4.1. У взрослых активность лингвальной липазы высокая, потому что оптимум рН этой липазы 4,0-4,5.
4.2. Основными продуктами переваривания триацилглицеридов являются -моноацилглицеролы и свободные жирные кислоты, потому что панкреатическая липаза гидролизует жиры преимущественно в -положении.
Примеры ситуационных задач
Задача 1. У спортсмена перед ответственным стартом в крови повысилось содержание глюкозы до 6,5 ммоль/л и уровень СЖК (свободные жирные кислот) до 1,2 ммоль/л (норма 0,4-0,9 ммоль/л). Какова причина этих изменений в крови?
Задача 2. У мальчика 5 лет наблюдается быстрая утомляемость, резко снижена способность к выполнению физических упражнений. При исследовании биоптата мышц обнаружено, что концентрация карнитина в ткани меньше нормы в 5 раз. В цитозоле клеток мышц обнаружены вакуоли жира. Каковы возможные причины такого состояния? Чем обусловлена снижение способности к выполнению физических упражнений у этого мальчика? Для ответа на вопросы объясните роль карнитина в обмене липидов. Объясните, почему при голодании у таких больных сочетаются симптомы гипогликемии и отсутствие кетонемии?
Занесите в тетради для ведения протоколов следующие работы, оставляя свободное место для выводов и проведения расчетов.
Самостоятельная работа студентов
Работа № 1. Количественное определение активности липазы в панкреатическом соке.
Работа позволяет качественно обнаружить наличие липазы в панкреатическом соке и дать количественную оценку ее действия.
Принцип метода. Метод основан на нейтрализации щелочью жирных кислот, образующихся при гидролизе жира ферментом липазой. Активность липазы определяется так называемым “липазным числом”, т.е. количеством мл 0,1н раствора КОН, идущего на нейтрализацию свободных жирных кислот, образующихся в результате гидролиза жира молока под влиянием 1 мл ферментного раствора (панкреатического сока).
Ход работы. Отмерить в 2 пробирки по 4 мл молока, 5-8 капель фенолфталеина и добавить одинаковое количество 0,1н раствора КОН до появления красной окраски (щелочь нейтрализует всю кислотность молока). После этого в одну пробирку добавить 2 мл предварительно прокипяченного панкреатического сока, в другую - некипяченого. Обе пробирки сверху залить 0,5 мл толуола для защиты от поглощения СО2 и поместить в термостат при 38С на 30 мин. По истечении указанного времени пробирки вынуть, охладить и отметить обесцвечивание в пробирке с активным ферментом (щелочь нейтрализуется образующимся в результате гидролиза органическими кислотами). Содержимое этой пробирки оттитровать 0,1н раствором КОН до одинаковой окраски со второй пробиркой.
Расчет. Для определения липазного числа надо количество мл 0,1н раствора КОН, пошедшего на титрование, разделить на 2, т.е. на число мл ферментного раствора (панкреатического сока), взятого в опыт.
Работа № 2. Количественное определение триацилглицеринов в сыворотке крови.
Принцип метода. Триацилглицерины (ТАГ) омыляются гидроксидом калия с образованием глицерина, при окислении которого образуется формальдегид. Реактив, содержащий ацетилацетон, взаимодействует с формальдегидом с образованием окрашенного продукта, интенсивность окраски которого определяют фотометрически.
Ход определения. ТАГ определяют, внося реактивы в 3 пробирки с притертой пробкой в следующей последовательности:
|
Раствор, мл |
|||
|
Компоненты |
опытная проба |
эталонная проба |
контрольная проба |
|
Сыворотка крови, мл |
0,1 |
- |
- |
|
Эталонный раствор триолеина, мл |
- |
0,1 |
- |
|
Дистиллированная вода, мл |
- |
- |
0,1 |
|
Изопропанол, мл |
4 |
4 |
4 |
|
Перемешивают и добавляют мерной ложечкой адсорбент |
|||
|
0,4 г |
0,4 г |
0,4 г |
|
|
Встряхивают на смесителе в течение 15 мин. |
|||
|
Центрифугируют при 3000 об/мин 5 мин. В 3 пробирки: |
|||
|
Надосадочная жидкость, мл |
2 |
2 |
2 |
|
Раствор КОН, мл |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Инкубируют в водяной бане при 60С в течение 15 мин. |
|||
|
Охлаждают в холодной воде |
|||
|
Окислительный раствор, мл |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Оставляют на 10 мин. при комнатной температуре |
|||
|
Реактив на формальдегид (ацетилацетон), мл |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Инкубируют в водяной бане при 60С в течение 30 мин. |
После охлаждения измеряют оптическую плотность опытной (Ео) и эталонной (Еэ) проб против контрольной пробы на ФЭКе при длине волны 410 нм в кюветах на 10 мм.
Расчет. Содержание ТАГ рассчитывают по формуле:
Х =Ео/Еэ×3,39
где Х - содержание ТАГ в сыворотке крови, ммоль/л,
Ео и Еэ - оптическая плотность опытной и эталонной проб,
3,39 - пересчетный коэффициент.
Сопоставить с нормой содержания ТАГ в сыворотки крови у здоровых людей и сделать вывод.
В норме содержание ТАГ в сыворотке крови составляет 0,15-1,71ммоль/л или 0,5-1,5 г/л;
погранично-высокая триацилглицеринемия – 1,5-2,0 г/л (1,71-2,3 ммоль/л);
высокая (выраженная) гипертриглицеринемия-2,0-5,0 г/л (2,3-5,6 ммоль/л);
очень высокая (тяжелая) гипертриглицеринемия > 5,0 г/л (> 5,6 ммоль/л).
Клинико-диагностическое значение определения ТАГ в сыворотки крови. Наибольшее значение имеет определение содержание ТАГ в крови для установления типа дислипопротеинемий. Повышение содержания ТАГ в крови (гипертриацилглицеринемия) отмечается при гиперлипопротеинемии I, IIб, III, IV и V типов, беременности, ожирении, вирусном гепатите, гипертонической болезни, ишемической болезни сердца, геморрагической лихорадке, нефротическом синдроме, алкоголизме, жировой инфильтрации печени, алкогольном и билиарном циррозе печени, панкреатите, гликогенозах I, III и VI типов, сахарном диабете, гипотиреозе и др.
Снижение содержания ТАГ в крови (гипотриацилглицеринемия) может быть выявлено при гипо- и абеталипопротеинемии, хронической обструктивной болезни легких, инфаркте мозга, гипертиреозе, лактозурии, недостаточности питания, синдроме мальабсорбции, терминальной стадии поражения паренхимы печени.
Работа № 3. Реакция на кетоновые тела (ацетон).
Ацетон и ацетоуксусная кислота в щелочной среде образуют с нитропруссидом натрия оранжево-красное окрашивание (проба Легаля).
СН3-С-СН3+Na2[Fe(CN)5NO]+NaOHNa4[Fe(CN)5NO=CH-C-CH3]+2H2O
|| ||
O O
После подкисления пробы концентрированной уксусной кислотой образуется соединение вишневого цвета:
Na4[Fe(CN)5NO=CH-C-CH3] + СH3COOHNa3[Fe(CN)5NO-CH2-C-CH3] +
|| ||
O O
+ CH3COONa
Ход работы. На часовое стекло наливают 1 каплю мочи, 1 каплю 10% раствора едкого натра и 1 каплю свежеприготовленного нитропруссида натрия. При наличии кетонурии появляется оранжево-красное окрашивание. Добавляют 3 капли концентрированной уксусной кислоты - появляется вишневое окрашивание. Реакцию можно проводить в пробирке. Реакция неспецифична. Креатинин мочи дает аналогичное окрашивание с нитропруссидом, но при добавлении концентрированной уксусной кислоты жидкость не окрашивается в вишневый цвет.
Клинико-диагностическое значение определения кетоновых тел.
К кетоновым телам относятся ацетоуксусная кислота, -оксимасляная кислота и ацетон. Ацетоуксусная и -оксимасляная кислота являются продуктами неполного окисления жирных кислот. В крови в норме они содержатся в незначительных количествах (0,01-0,02 г/л), так как в тканях быстро окисляются до СО2 и Н2О.
Кетоновые тела появляются в моче (кетонурия) при увеличении их содержания в крови. В норме с мочой выделяется минимальное количество кетоновых тел (20-50 мг за сутки), которое не обнаруживается используемыми качественными пробами. Кетонурия появляется при сахарном диабете, голодании, гликогенозах и др.
Длительно продолжающиеся желудочно-кишечные заболевания у детей могут вызвать кетонемию в результате голода и истощения. Кетонемией сопровождаются углеводное голодание у детей, длительная физическая нагрузка.
Эталоны ответов на тесты
Вид 1. 1.1.- в, 1.2.- а, 1.3. – в.
Вид 2. 2.1 1-Б, 2-Г, 3-А, 4-В; 2.2. 1-А, 2-Г, 3-Б, 4-Д, 5-В.
Вид 3. 3.1.- 1, 2, 3; 3.2.- 1, 2, 3, 4, 5; 3.3.- 1, 2, 3.
Вид 4. 4.1.- D (-, +, -); 4.2.- С (+, -, -).
Эталоны ответов на ситуационные задачи
Задача 1. Спортсмен перед стартом находится в состоянии стресса, характеризующегося активацией симпато-адреналовой системы. Увеличение уровня адреналина активирует через аденилатциклазную систему фосфорилазу, стимулирующую распад гликогена, увеличение глюкозы в крови и активность гормончувствительной липазы (триациллипазы) жировой ткани. Этот фермент расщепляет триглицериды на глицерин и жирные кислоты, последние, связанные с альбумином плазмы, транспортируются в мышцы, где окисляются с образованием АТФ.
Задача 2. Снижение концентрация карнитина может быть связано с несколькими причинами: длительным гемодиализом, в ходе которого организм теряет карнитин, длительной ацидурией, при которой карнитин выводится как основание с органическими кислотами; низкой активностью ферментов синтеза карнитина (генетический дефект синтеза карнитина). Карнитин транспортирует длинноцепочечных жирных кислот в матрикс митохондрий, где происходит их -окисление. Поэтому при уменьшение концентрации карнитина снижается скорость поступления жирных кислот в матрикс митохондрий и, соответственно замедляется процесс -окисления жирных кислот. Вследствие этого жир накапливается в мышечных клетках. Окисление жирных кислот - важный источник энергии, поэтому в данном случае способность к выполнению физической работы заметно снижена. При голодании по сравнению со здоровым человеком усиленного синтеза кетоновых тел не происходит из-за недостатка исходного субстрата – ацетил-КоА, в большом количестве образующегося при -окислении жирных кислот, скорость которого в норме при голодании повышена и снижена при данном заболевании. Скорость же окисления глюкозы при голодании у таких больных в тканях выше, чем при нормальном метаболизме, что и приводит к гипогликемии при отсутствии кетонемии.