Задание 1. Привести формулы важнейших высших жирных кислот с учетом индекса кислоты.
| 1.1 олеиновая кислота (18:1) | 1.3 арахидоновая кислота (20:4) |
| 1.2 линолевая кислота (18:2) | 1.4 эйкозапентаеновая кислота (20:5) |
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
| N п/п | Историческое (травиальное) название кислоты | Индекс ЖК (кол-во атомов С:количество p-связей) | Семейство ЖК* | Положение p-связей D** |
| Пальмитиновая | 16:0 | |||
| Стеариновая | 18:0 | |||
| Олеиновая | 18:1 | w9 | D9 | |
| Линолевая | 18:2 | w6 | D9,12 | |
| Линоленовая | 18:3 | w3 | D9,12,15 | |
| Арахидоновая | 20:4 | w6 | D5,8,11,14 | |
| Эйкозапентаеновая | 20:5 | w3 | D5,8,11,14,17 | |
| w6 | D2,5,8,11,14 | |||
| Докозапентаеновая | 22:5 | w6 | D4,7,10,13,16 | |
| Докозагексаеновая | 22:6 | w3 | D4,7,10,13,16,19 |
*-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 ¾¾¾® О2·
При диспропорционировании супероксид-иона образуется пероксид водорода.
О2 · + О2 · + 2 Н+ ¾¾® Н2О2 + О2
При реакции супероксид-иона и пероксидом водорода образуется гидроксил-радикал.Н2О2 + О2 · ¾¾® 2 ОН· + О2
В реакции супероксид-иона с гидроксил-радикалом образуется синглентный кислород:
ОН· + О2 ·¾¾® *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· ¾¾® R· + H2O
R· + O2 ¾¾® 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 ¾¾® 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 ¾¾® R-Se-OH + H2O(I)
R-Se-OH + 2 R-S-H ¾¾® R-Se-H + R-S-S-R + H2O(II)
R-S-S-R + НАДФ-Н ¾¾® 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· ¾¾® 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 +RO2·¾¾¾¾®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.