АО «Южно-Казахстанская государственная фармацевтическая академия » Кафедра «Биохимии , биологии и микробиологии » ПРЕЗЕНТАЦИЯ НА ТЕМУ : ОСНОВНЫЕ ФОСФОЛИПИДЫ И ГЛИКОЛИПИДЫ ТКАНЕЙ ЧЕЛОВЕКА ПОДГОТОВИЛА : КУАТ У. ГРУППА : 208 «Б» ОМ ПРИНЯЛА : КАН А. М. ШЫМКЕНТ, 2017
План: ü Важнейшие липиды тканей человека ü Состав и строение резервных и структурных липидов тканей ü Основные фосфолипиды и гликолипиды тканей человека: ü ü ü глицерофосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, гликофосфолипиды Функции фосфолипидов и гликолипидов Сфинголипидозы Эйкозаноиды и их роль в регуляции метаболизма и физиологических функции Перекисное окисление липидов, роль в возникновении мембранных патологий Антиоксиданты Литература
Важнейшие липиды тканей человека ü Липиды составляют около 10 -12% массы тела человека. В среднем в теле взрослого человека содержится около 10 -12 кг липидов, из них 2 -3 кг приходится на структурные липиды, а остальное количество – на резервные. Основная масса резервных липидов (около 98%) сосредоточена в жировой ткани и представлена ТАГ. Эти липиды являются источником потенциальной химической энергии, доступной в периоды голодания. ü Содержание липидов в тканях человека существенно различается. В жировой ткани они составляют до 75% сухого веса. В нервной ткани липидов содержится до 50% сухого веса, основные из них фосфолипиды и сфингомиелины (30%), холестерол (10%), ганглиозиды и церебризиды (7%). В печени общее количество липидов в норме не превышает 1014%.
Жирные кислоты, характерные для организма человека, содержат чётное число атомов углерода, чаще всего – от 16 до 20. Основной насыщенной жирной кислотой в липидах человека является пальмитиновая (до 30 -35%). Ненасыщенные жирные кислоты представлены моноеновыми и полиеновыми. Двойные связи в жирных кислотах в организме человека имеют цис-конфигурацию Жиры и фосфолипиды организма при нормальной температуре тела имеют жидкую консистенцию, так количество ненасыщенных жирных кислот преобладает над насыщенными. В фосфолипидах мембран ненасыщенных кислот может быть до 80 -85%, а в составе подкожного жира – до 60%.
Состав и строение резервных и структурных липидов тканей Жировая ткань является разновидностью рыхлой соединительной ткани, в которой жировые клетки образуют большие скопления. Жировая клетка имеет все свойственные клетке органеллы, но основной ее объем занимает жировая капля. Жировые клетки при этом увеличиваются и могут занимать все пространство между соединительнотканными волокнами, которые входят в состав межклеточного пространства. Жировая ткань накапливается, главным образом, в брюшной полости животных (сальник, околопочечный жир и др. ), под кожей (подкожная клетчатка), между мышцами и в других местах. Количество накапливающейся в туше жировой ткани зависит от вида, возраста, породы, пола, упитанности животного, анатомического происхождения части туши.
Прижизненные функции жировой ткани: защитная, структурная, питательная. Жировая ткань наряду с другими тканями входит в состав мяса и в значительной степени определяет его качество.
Основные фосфолипиды и гликолипиды тканей человека: ü глицерофосфолипиды, ü сфинголипиды, ü гликолипиды, ü гликофосфолипиды
Глицерофосфолипиды Все глицерофосфолипиды можно рассматривать как производные фосфатидной кислоты: В пределах одного класса соединения отличаются друга составом жирнокислотных остатков. Основной функцией глицерофосфолипидов является структурная -- они входят в качестве важнейших структурных компонентов в состав клеточных мембран или липопротеидов плазмы крови. Некоторые глицерофосфолипиды выполняют специфические для конкретного класса фосфолипидов функции. Так, инозитолфосфатаиды участвуют в работе регуляторных механизмов клетки: при воздействии на клетку ряда гормонов происходит расщепление инозитолфосфатидов, а образующиеся соединения: инозитолтрифосфат и диглицериды, выступают в качестве внутриклеточных мессенджеров, обеспечивающих метаболический ответ клетки на внешний регуляторный сигнал.
Сфинголипиды Все сфинголипиды можно рассматривать как производные церамида, которыйя. Н, в свою очередя. Нь, состоит из двухосновного ненасыщенного аминоспирта сфингозина: и остатка высшей жирной кислоты, связанного с сфингозином амидной связью: Отдельные классы сфинголипидов отличаются друг от друга характером группировки, присоединенной к церамиду через концевую гидроксильную группу. а) У сфингомиелинов этой группировкой является остаок фосфорилированного холина б) У цереброзидов такой группировкой является остаток моносахарида галактозы или глюкозы в) У ганглиозидов эта группировка представляет собой гетероолигасахарид Характерной особенностью структуры ганглиозидов является наличие в составе их гетероолигосахаридной группировки одного или нескольких остатков сиаловой кислоты. Все сфинголипиды выполняют прежде всего структурную функцию, входя в состав клеточных мембран. Углеводные компоненты цереброзидов и в особенности ганглиозидов участвуют в образовании гликокалликса. В этом качестве они играют определенную роль в реализации межклеточных взаимодействий и взаимодействия клеток с компонентами межклеточного вещества. Кроме того, ганглиозиды играют определенную роль в реализации рецепторами клеток своих коммуникативных функций.
Гликолипиды широко Гликолипиды представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в мозге. Главной формой гликолипидов в животных тканях являются гликосфинголипиды. Последние содержат церамид, состоящий из спирта сфингозина и остатка жирной кислоты, и один или несколько остатков сахаров.
Гликофосфолипиды В организме большая часть липидов представлена ацилглицеролами в виде триацилглицеролов ; они являются главными липидами жировых отложений и пищи. Кроме того, ацилглицеролы, в первую очередь фосфолипиды , являются основными компонентами плазматических и других мембран. Фосфолипиды участвуют в метаболизме многих липидов. Гликофосфолипиды , построенные из сфингозина , остатков сахаров и жирных кислот , составляют 5 -10% всех липидов плазматической мембраны.
Функции фосфолипидов и гликолипидов ФОСФОЛИПИДЫ СЛУЖАТ ГЛАВНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН. ИХ ОБЩИМ ОТЛИЧИТЕЛЬНЫМ ПРИЗНАКОМ ЯВЛЯЕТСЯ НАЛИЧИЕ ОСТАТКА ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, КОТОРЫЙ ОБРАЗУЕТ СЛОЖНОЭФИРНУЮ СВЯЗЬ С ГИДРОКСИЛЬНОЙ ГРУППОЙ SN-С-З ГЛИЦЕРИНА. ПОЭТОМУ ФОСФОЛИПИДЫ ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ В НЕЙТРАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ РН НЕСУТ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД. НАИБОЛЕЕ ПРОСТАЯ ФОРМА ФОСФОЛИПИДОВ, ФОСФАТИДОВЫЕ КИСЛОТЫ, ЯВЛЯЮТСЯ ФОСФО-МОНОЭФИРАМИ ДИАЦИЛГЛИЦЕРИНА. ФОСФАТИДОВЫЕ КИСЛОТЫ — ВАЖНЕЙШИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКИ В БИОСИНТЕЗЕ ЖИРОВ И ФОСФОЛИПИДОВ, ФОСФАТИДОВЫЕ КИСЛОТЫ МОГУТ БЫТЬ ПОЛУЧЕНЫ ИЗ ФОСФОГЛИЦЕРИДОВ С ПОМОЩЬЮ ФОСФОЛИПАЗ.
Фосфатидовая кислота (остаток фосфатидил-) служит исходным веществом для синтеза других фосфолипидов. Остаток фосфорной кислоты может образовывать сложноэфирную связь с гидроксильными группами аминоспиртов (холин, этаноламин или серин) или полиспиртов (миоинозит). В качестве примера здесь приведен фосфатидилхолин. При взаимодействии с глицерином двух остатков фосфатидовой кислоты образуется дифосфатидилглицерин (кардиолипин, на схеме не приведен) — фосфолипид внутренних мембран митохондрий. Лизофосфолипиды образуются из фосфатидовой кислоты при ферментативном отщеплении одного из ацильных остатков и присутствуют, например, в пчелином и змеином яде.
Фосфатидилхолин (лецитин) — широко распространенный фосфолипид клеточных мембран. В фосфатидилэтаноламине (кефалине) вместо остатка холина содержится этанол амин, в фосфатидилсерине — остаток серина, в фосфатидилинозите — остаток циклического многоатомного спирта миоинозита. Его производное — фосфатидилинозит-4, 5 -дифосфат — важный в функциональном отношении компонент биологических мембран. При ферментативном расщеплении (фосфолипазой) он образует два вторичных мессенджера (см. с. 375) — диацилглицерин [ДАГ (DAG)] и инозит-1, 4, 5 трифосфат [ИФ 3 (Ins. P 3)].
Наряду с отрицательно заряженной фосфатной группой в некоторых фосфолипидах, например в фосфатидилхолине и фосфатицилэтаноламине. присутствуют положительно заряженные группировки. За счет уравновешивания зарядов эти молекулы в целом нейтральны. Напротив, в фосфатидилсерине один положительный и один отрицательный заряды имеются в остатке серина, а фосфатидилинозит (без дополнительных группировок) в целом заряжен отрицательно за счет фосфатной группы.
Сфинголипиды в большом количестве присутствуют в мембранах клеток нервной ткани и мозге. По строению эти соединения несколько отличаются от обычных фосфолипидов (глицерофосфолипидов). Функции глицерина в них выполняет аминоспирт с длинной алифатической цепью — сфингозин. Производные сфингозина, ацилированного по аминогруппе остатками жирных кислот, называются церамидами. Церамиды являются предшественниками сфинголипидов, в частности сфингомиелина (церамид-1 -фосфохолина), важнейшего представителя группы сфинголипидов.
Гпиколипиды содержатся во всех тканях, главным образом в наружном липидном слое плазматических мембран. Гликолипиды построены из сфингозина, остатка жирной кислоты и олигосахарида. Заметим, что в них отсутствует фосфатная группа. К наиболее простым представителям этой группы веществ относятся галактозилцерамид и глюкозилцерамид (так называемые цереброзиды). Соединения с сульфогруппой на углеводных остатках носят название сульфатидов. Ганглиозиды — представители наиболее сложно построенных гликолипидов. Они представляют большое семейство мембранных липидов, выполняющих, повидимому, рецепторные функции. Характерной особенностью ганглиозидов является наличие остатков Nацетилнейраминовой кислоты.
Сфинголипидозы - группа Сфинголипидозы наследственных заболеваний, проявляющихся чаще всего в детском возрасте. Эти заболевания относятся к большой группе лизосомных болезней, или болезней накопления (Neufeld, Lim, Shapiro, 1975. Сфинголипидозы - врожденные нарушения метаболизма липидов, главным образом сфинголипидов , входящих в состав клеточных мембран головного мозга и других органов. Нарушения обусловлены отсутствием лизосомных ферментов , катализирующих процессы распада сфинголипидов.
В клиническом плане болезни накопления сфинголипидов характеризуются прогрессирующими умственными и двигательными расстройствами вследствие изменений головного мозга, поражениями костей, паренхиматозных органов (печень, селезенка, почки), кожи и сетчатки глаз. Основу молекулярной структуры сфинголипидов составляет церамид - продукт соединения через аминогруппу аминоспирта сфингозина и жирной кислоты. Разнообразие сфинголипидов связано с присоединением к церамиду более простых молекулярных групп, главным образом гексоз. Поскольку сфинголипиды являются важнейшими структурными компонентами клеточных мембран, в частности миелиновых оболочек нервных волокон, нарушение постоянно протекающего в организме их обновления и распада в лизосомах клеток создает патологическую картину поражения большинства жизненно важных органов, включая серое и белое вещества головного мозга. Дефекты деградации сфинголипидов связаны с недостаточностью соответствующих ферментов, специфических для каждого типа сфинголипидов.
Эйкозаноиды и их роль в регуляции метаболизма и физиологических функции Эйкозаноиды – обширная группа физиологически и фармакологически активных соединений. К ним относятся простаноиды (простагландины, простациклины, тромбоксаны) и лейкотриены.
Наиболее активным предшественником эйкозаноидов является входящая в состав фосфолипидов плазматических мембран арахидоновая кислота. Последняя освобождается из фосфолипидного бислоя мембраны при действии фосфолипазы А 2. В образовании эйкозаноидов принимают участие также и другие незаменимые жирные кислоты (линолевая и α-линоленовая), но только после элонгации на два углеродных атома и десату-рации, т. е. после превращения в 20 углеродные тетраеновые кислоты. Поэтому эйкозаноиды можно разделить на 3 группы (в каждую входят простагландины, тромбоксаны и лейкотриены) в зависимости от предшественников: линолеата, арахидоната и линолената.
Главный субстрат для синтеза эйкозаноидов у человека - арахидоновая кислота (20: 4, ω-6), так как её содержание в организме человека значительно больше остальных полиеновых кислот-предшественников эйкозаноидов. В меньшем количестве для синтеза эйкозаноидов используются эйкозапентаеновая (20: 5, ω-3) и эйкозатриеновая (20: 3, ω-6) жирные кислоты.
Полиеновые кислоты с 20 атомами углерода поступают в организм человека с пищей или образуются из незаменимых (эссенциальных) жирных кислот с 18 атомами углерода, также поступающими с пищей. Полиеновые жирные кислоты, которые могут служить субстратами для синтеза эйкозаноидов, входят в состав глицерофосфолипидов мембран. Под действием ассоциированной с мембраной фосфолипазы А 2 жирная кислота отщепляется от глицерофосфолипида и используется для синтеза эйкозаноидов.
Хотя субстраты для синтеза эйкозаноидов имеют довольно простую структуру (полистовые жирные кислоты), из них образуется большая и разнообразная группа веществ. Наиболее распространены в организме человека простагландины, которые впервые были выделены из предстательной железы, откуда и получили свое название. Позже было показано, что и другие ткани организма синтезируют простагландины и другие эйкозаноиды. Лейкотриены также образуются из эйкозаноевых кислот, однако в их структуре отсутствуют циклы, как у простагландинов, и они имеют 3 сопряжённые двойные связи, хотя общее число двойных связей в молекуле больше (рис. 8 -49). Лейкотриены С 4, D 4 и Е 4 имеют заместители в виде трипептида глутатиона, дипептида глицилцистеина или цистеина, соответственно. Липоксигеназный путь синтеза, приводящий к образованию большого количества разных эйкозаноидов, начинается с присоединения молекулы кислорода к одному из атомов углерода у двойной связи, с образованием гидропероксидов - гидропероксидэйкозатетраеноатов (ГПЭ-ТЕ). Далее гидропероксиды превращаются в соответствующие гидроксиэйкозатетроеноаты (ГЭТЕ).
Эйкозаноиды - гормоны местного действия по ряду признаков: образуются в различных тканях и органах, а не только в эндокринных железах; действуют по аутокринному или паракринному механизмам; концентрация эйкозаноидов в крови меньше, чем необходимо, чтобы вызвать ответ в клеткахмишенях.
Только при некоторых патологических состояниях эйкозаноиды могут оказывать системное действие, если их концентрация в крови увеличивается до количеств, когда они могут оказать действие на ГМК всего органа, например кишечника, лёгких, кровеносных сосудов.
Механизмы действия эйкозаноидов Один и тот же тип эйкозаноида может действовать по паракринному и по аутокринному механизму. Например, ТХ А 2, продуцируемый тромбоцитами при их активации, действует на сами тромбоциты, увеличивая их способность к агрегации, ив то же время действует на окружающие ГМК кровеносных сосудов, способствуя их сокращению. Таким образом создаются условия для образования тромба и предотвращения кровотечения в области повреждения сосудов.
Эйкозаноиды действуют на клетки через специальные рецепторы. Некоторые рецепторы эйкозаноидов связаны с аденилатциклазной системой и протеинкиназой А - это рецепторы PGE, PG D, PC I. PG F 2α, ТХ А 2 эндоперекиси (ГПЭТЕ) и лейкотриены действуют через механизмы, увеличивающие уровень кальция в цитозоле клеток-мишеней. Во многих клетках эйкозаноиды влияют на степень активации аденилатциклазной системы в ответ на действие других факторов, например гормонов. В этих случаях эйкозаноиды влияют на конформацию G-белков в плазматической мембране клеток. Если эйкозаноид связывается со стимулирующими Gsбелками, то эффект основного стимулирующего агента увеличивается; если с Gi-ингибирующими - эффект снижается. Эйкозаноиды действуют на клетки почти всех тканей организма. Избыточная продукция эйкозаноидов наблюдается при многих заболеваниях.
Роль эйкозаноидов в развитии воспаления Воспаление - реакция организма на повреждение или инфекцию, направленная на уничтожение инфекционного агента и восстановление повреждённых тканей. Продукция медиаторов воспаления - эйкозаноидов, гистамина, кининов (пептидных гормонов местного действия) - активируется каскадами реакций, запускающимися при внедрении инфекционных агентов или повреждении тканей. Фактором, лимитирующим скорость синтеза эйкозаноидов, служит освобождение жирной кислоты под действием фосфо-липазы A 2. Фосфолипаза A 2 связана с мембранами клеток и активируется многими факторами: гистамином, кининами, механическим воздействием на клетку, контактом комплекса антиген-антитело с поверхностью клетки. Активация фосфолипазы A 2 приводит к увеличению синтеза эйкозаноидов.
Многие эйкозаноиды выполняют функцию медиаторов воспаления и действуют на всех этапах воспаления. В результате увеличивается проницаемость капилляров, транссудат и лейкоциты проходят через сосудистую стенку. Лейкотриен В 4 и липоксин А 4 являются мощными факторами хемотаксиса; взаимодействуя с рецепторами, стимулируют движение лейкоцитов в область воспаления и секрецию ими лизосомальных ферментов и фагоцитоз чужеродных частиц.
Симптомы воспаления - покраснение, жар, отёк и боль. Покраснение и жар вызываются факторами, увеличивающими приток крови к месту повреждения. Отёк - результат увеличения притока жидкости из капилляров и движения клеток белой крови в область воспаления. Боль вызывается химическими компонентами (продуктами распада тканей, протонами) и сдавлением нервных окончаний. В развитии этих признаков воспаления участвуют разные типы эйкозаноидов.
Антиоксиданты (антиокислители, консерванты) — ингибиторы окисления, природные или синтет ические вещества, способные замедлять окисление (рассматриваются пре имущественно в контексте окисления органических соединений).
Окисление углеводородов, спиртов, кислот, жиров и других веществ свободным кислородом представляет собой цепной процесс. Цепные реакции превращений осуществляются с участием активных свободных радикалов — перекисных (RO 2*), алкоксильных (RO*), алкильных (R*), а также активных форм кислорода (супероксид анион, синглетный кислород). Для цепных разветвлённых реакций окисления характерно увеличение скорости в ходе превращения (автокатализ). Это связано с образованием свободных радикалов при распаде промежуточных продуктов — гидроперекисей и др.
Механизм действия наиболее распространённых антиоксидантов (ароматические амины, фенолы, нафтолы и др. ) состоит в обрыве реакционных цепей: молекулы антиоксиданта взаимодействуют с активными радикалами с образованием малоактивных радикалов. Окисление замедляется также в присутствии веществ, разрушающих гидроперекиси (диалкилсульфиды и др. ). В этом случае падает скорость образования свободных радикалов. Даже в небольшом количестве (0, 01— 0, 001 %) антиоксиданты уменьшают скорость окисления, поэтому в течение некоторого периода времени (период торможения, индукции) продукты окисления не обнаруживаются. В практике торможения окислительных процессов большое значение имеет явление синергизма — взаимного усиления эффективности антиоксидантов в смеси, либо в присутствии других веществ.
Литература: 1. учебное пособие для самостоятельной подготовки студентов по биохимии, 2 том – Алматы, 2009, Плешкова С. М. , Абитаева С. А. , Жакыпбекова С. С. и соавт. 2. Тапбергенов С. О. , Тапбергенова Т. С. Медицинская и клиническая биохимия – Павлодар, 2004 3. Марри Р. , Греннер Д. , Мейес П. , Родуэлл В. Биохимия человека – 2003 г 4. Кольман Я. , Рем К-Г Наглядная биохимия – М, Мир, 2004 5. Биохимия тесты и задачи: учебное пособие для студентов медвузов, под ред. Чл. корр. РАН, проф. Е. С. Северина Е. С. – М, 2005 6. Биохимия в вопросах и ответах под ред чл. корр. НАН РК, д. х. н проф. Адекенова С. М. , Астана, 2003
Скачать презентацию АО Южно-Казахстанская государственная фармацевтическая академия Кафедра Биохимии
osnovnye_fosfolipidy_i_glikolipidy_tkaney_cheloveka.pptx