Обучающие упражнения
Задание 1. Привести формулы важнейших высших жирных кислот с учетом индекса кислоты.
Ответ: формулы высших жирных кислот, входящих в структуру природных липидов, могут быть приведены с учетом сведений, приведенных в табл. 1. Таблица 1 Высшие жирные кислоты, входящие в состав природных липидов
*-w -число атомов углерода в концевой углеводородной цепи после последней p-связи **- номера углеродных атомов, после которых расположены p-связи Формула олеиновой кислоты (18: 1) может быть изображена СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СООН Формула линолевой кислоты с индексом (18: 2) СН3-(СН2)4-СН=СН-СН2-СН=СН-(СН2)7-СООН Аналогично изобразить формулы остальных жирных кислот. Задание 2. Привести структурные формулы линоленовой кислоты семейства w3(омега-3), w6 (омега-6) ряда. Ответ: символом w обозначается количество углеродных атомов с конца молекулы, после которых начинаются двойные связи. В биологическом отношении наибольшее значение имеют кислоты w3 ряда. 18 17-14 13 12 11 10 9 8 6 2-5 1 СН3-(СН2)4-СН=СН-СН2-СН=СН-СН2-СН=СН-(СН2)4-СООН линоленовая кислота (18: 3 w6) цис-цис-цис-октадекатриен-6, 9, 12-овая кислота 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 2-8 1 СН3-СН2-СН=СН-СН2-СН=СН-СН2-СН=СН-(СН2)7-СООН линоленовая (18: 3 w3) цис-цис-цис-октадекатриен-9, 12, 15-овая кислота Задание 3. Привести формулы p-диастереомеров высших жирных кислот с индексом 18: 1 (олеиновой и элаидиновой кислот)
Ответ:
олеиновая кислота (цис-изомер или Z-диастереомер)
элаидиновая кислота (транс-изомер или Е-диастереомер) Задание 4. Изобразить формулы нейтральных липидов и фосфолипидов по их названию.Написать следующие структурные формулы: 4.1) 2-О-линоленоил-3-О-олеил-1-пальмитоилглицерол 4.2) 2-докозагексаеноил-1-О-миристоил-3-О-олеоилглицерол 4.3) дипальмитоилфосфатидилэтаноламина. Ответ: названия высших жирных кислот приводятся в алфавитном порядке с указанием их положения у атомов углерода в глицериновом фрагменте молекулы. Символ" О" обозначает замещение у атома кислорода.
2-О-Линоленоил-3-О- олеоил- 2-докозагексаеноил-1-О-миристоил- 1-О-пальмитоилглицерол 3-О-олеоилглицерол
ионизированная форма неионизированная форма дипальмитоилфосфатидилэтаноламин Задание 5. Приведите механизм зарождения свободных радикалов. Ответ: в активном центре гемоглобина в результате переноса электрона от катиона железа к кислороду образуются супероксид-ион радикалы Fe2+ - e ¾ ®Fe3+, О2 + е ¾ ¾ ¾ ® О2 · При диспропорционировании супероксид-иона образуется пероксид водорода. О2 · + О2 · + 2 Н+ ¾ ¾ ® Н2О2 + О2 При реакции супероксид-иона и пероксидом водорода образуется гидроксил-радикал. Н2О2 + О2 · ¾ ¾ ® 2 ОН· + О2 В реакции супероксид-иона с гидроксил-радикалом образуется синглентный кислород: ОН· + О2 · ¾ ¾ ® *О2(синглентный) + ОН- Образование высокоактивного ОН· радикала происходиттакже по реакции Фентона: H2O2 + Fe2+¾ ® Fe3++ OH- + ОН· Гидроксил-радикал атакует молекулы фосфолипидов (R-Н) - основных структурных компонентах биологических мембран, при этом появляются радикалы нового сорта - алкильные, которые мгновенно присоединяют кислород и превращаются в пероксидные радикалы (RO2·). R-H + OH· ¾ ¾ ® R· + H2O R· + O2 ¾ ¾ ® RO2· Задание 6. Приведите механизм действия ферментативной антиоксидантной системы. Ответ: ферменты каталаза и глутатионпероксидаза защищают аэробные клетки от окисления, предотвращая возможность радикального разрушения пероксидов. Субстратом для каталазы преимущественно служит пероксид водорода. 2 Н2О2 ¾ ¾ ® 2Н2О + О2 В состав простетической группы каталазы входит гемовое железо, в активном центре происходит окисление (Fe2+ - e ¾ ® Fe3+). Глутатионпероксидаза вместе с глутатионом разрушают пероксид водорода и гидропероксиды, защищая клетки от повреждающего действия радикалов, образующихся при гомолитическом разрыве связей RО-ОH. Глутатион представляет собой трипептид, образованный глутаминовой кислотой, цистеином и глицином:
Реакционоспособной группой глутатиона (R-SH) является тиольная группа. Глутатион взаимодействует с пероксидом водорода и гидропероксидами липидов: 2 R-SH + H2O2 ¾ ® 2 H2O + R-S-S-R 2 R-SH + R1OOH ¾ ® H2O +R1OH + R-S-S-R Окисленный глутатион способен восстанавливаться: R-S-S-R + 2H+ + 2 e 2 R-S-H Активный центр глутатионпероксидазы содержит остаток селеноцистеина, в котором атом серы цистеина заменен на атом селена: Полагают, что действие глутатионовой ферментной системы может быть описано совокупностью реакций: R-Se-H +H2O2 ¾ ¾ ® R-Se-OH + H2O (I) R-Se-OH + 2 R-S-H ¾ ¾ ® R-Se-H + R-S-S-R + H2O (II) R-S-S-R + НАДФ-Н ¾ ¾ ® 2 R-S-H + НАДФ+ (III) Задание 7. Написать схему реакции пероксидного окисления на примере олеиновой и линолевой кислоты. Ответ: в молекулах фосфолипидов связи С-Н, расположенные между двумя p-связями (в a-положении к ним), атакуются гидроксильными или пероксильными радикалами. Рассмотрим этот процесс на примере линоленовой кислоты:
В результате образуются новые радикалы, существующие в двух мезомерных формах:
Радикал стабилизируется за счет делокализации электронной плотности в сопряженной системе: СН3-(СН2)4 -СН ... СН ... СН ... СН ... СН -(СН2)7-СООН Схематично описанный выше процесс представляется как RH + OH· ¾ ® H2O + R· инициирование (0) Таким образом, инициируется процесс неферментативного окисления липидов биологических мембран. Образующийся алкильный радикал присоединяет молекулу кислорода (за время 10-6сек) и превращается в очень активный пероксидный (пероксильный) радикал: R·+ O2 ¾ ® RО2· рост цепей (1) Пероксидный радикал RО2· взаимодействует с соседними углеводородными фрагментами молекулы фосфолипидов, что приводит к образованию гидропероксидов (RООН) и новому алкильному радикалу R·, вновь присоединяющему молекулу О2 согласно реакции 1. RО2· + RH ¾ ® RООH + R· продолжение цепей (2) Гидропероксиды способны разрушаться с разрывом О-О связей, что приводит к вторичному иницированию и, как следствие, ускорению окисления: RООH ¾ ® RО· + ОН· вырожденное разветвление (3) Последняя реакция крайне нежелательна для организма. Поэтому существуют ферментативные антиоксидантные системы, регулирующие в организме концентрацию активных кислородсодержащих ионов и радикалов. Свободные радикалы взаимодействуют между собой, обрывая цепи окисления в соответствии с элементарными реакциями: RO2·+ RO2· ¾ ® молекулярные продукты RO· + RO· ¾ ® молекулярные продукты R· + R· ¾ ¾ ® молекулярные продукты Задание 8. Показать механизм действия антиоксидантов Ответ: в присутствии относительно низких концентраций ингибиторов фенольного типа (IпН) (10-6 - 10-3 моль/л) обрыв цепей происходит на молекулах антиоксидантов согласно реакции: IпН +RO2·¾ ¾ ¾ ¾ ®ROOH + Iп· (обрыв цепей) (VII) Радикал ингибитора (Iп·) обычно неактивен и не участвует в продолжении цепей, в связи с чем антиоксидант выполняет роль ловушки свободных радикалов и способствует значительному торможению окисления. формула основного липидного антиоксиданта - a-токоферола:
В последние годы антиоксиданты применяются в клинической практике (антиоксидантотерапия). Задание 9. Показать схему этерификации холестерина (холестерола) с участием фермента фосфатидилхолинхолестеринацетилтрансферазы (ЛХАТ). Ответ: остатки ненасыщенных и полиненасыщенных высших жирных кислот, входящих в структуру фосфолипидов, например, фосфатидилхолина, этерифицируют -ОН группу холестерина с участием фермента ЛХАТ. При этом образуются эфиры холестерина, в форме которых холестерин выводится из организма.
|
