Решение задач 44-51 по биохимии для студентов-медиков

Ниже представлен подробный разбор вопросов №50 и 51, подготовленный для студента медицинского вуза с учетом биохимических циклов и их энергетического значения. \[ \] **Вопрос 50. \(\beta\)-Окисление высших жирных кислот (ВЖК) с четным числом атомов углерода и его энергетическая эффективность.** \(\beta\)-окислоение — это специфический путь катаболизма жирных кислот, при котором от карбоксильного конца молекулы последовательно отщепляются двухуглеродные фрагменты в виде ацетил-КоА. Процесс локализован в матриксе митохондрий. 1. **Активация жирной кислоты:** Происходит в цитозоле (на наружной мембране митохондрий) под действием ацил-КоА-синтетазы. Требует затраты энергии (1 молекула \(ATP\) распадается до \(AMP\), что эквивалентно трате 2-х высокоэнергетических связей). \[ R-COOH + ATP + HS-CoA \rightarrow R-CO-SCoA + AMP + PP_i \] 2. **Транспорт в митохондрии:** Длинноцепочечные ацил-КоА не проходят через мембрану. Переносчиком служит **карнитин**. Ферменты: карнитинацилтрансфераза I и II. 3. **Реакции одного цикла \(\beta\)-окисления:** Каждый цикл включает 4 последовательные реакции: * **Дегидрирование:** Фермент ацил-КоА-дегидрогеназа (кофермент \(FAD\)). Образуется \(FADH_2\). * **Гидратация:** Фермент еноил-КоА-гидратаза. Присоединение воды по двойной связи. * **Дегидрирование:** Фермент гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа (кофермент \(NAD^+\)). Образуется \(NADH + H^+\). * **Тиолиз:** Фермент тиолаза. Отщепление **ацетил-КоА** и образование ацил-КоА, укороченного на 2 углерода. 4. **Энергетический расчет (на примере пальмитиновой кислоты \(C_{16}\)):** * Количество циклов: \( (n/2) - 1 = 7 \) циклов. * Количество молекул ацетил-КоА: \( n/2 = 8 \). * В каждом цикле образуется 1 \(FADH_2\) (1.5 \(ATP\)) и 1 \(NADH\) (2.5 \(ATP\)). Итого за 7 циклов: \( 7 \times 4 = 28 \) \(ATP\). * Каждый ацетил-КоА в цикле Кребса дает 10 \(ATP\). Итого: \( 8 \times 10 = 80 \) \(ATP\). * **Суммарный выход:** \( 28 + 80 - 2 \) (активация) = **106 молекул \(ATP\)**. \[ \] **Вопрос 51. \(\beta\)-Окисление жирных кислот с нечетным числом атомов углерода. Роль коферментов.** Жирные кислоты с нечетным числом углеродов встречаются реже (содержатся в некоторых растительных жирах и морепродуктах). 1. **Особенности процесса:** Процесс идет идентично \(\beta\)-окислению четных кислот до последнего этапа. В последнем цикле при тиолитическом расщеплении пятиуглеродного фрагмента образуются: * Одна молекула **ацетил-КоА** (\(C_2\)). * Одна молекула **пропионил-КоА** (\(C_3\)). 2. **Метаболизм пропионил-КоА:** Это глюкогенный путь, превращающий пропионил-КоА в промежуточный продукт цикла Кребса — **сукцинил-КоА**. * **Реакция 1:** Карбоксилирование пропионил-КоА до метилмалонил-КоА. Фермент: пропионил-КоА-карбоксилаза. Кофермент — **Биотин (витамин \(B_7\))**. Требуется 1 \(ATP\). * **Реакция 2:** Изомеризация. Фермент: метилмалонил-КоА-мутаза. Кофермент — **Дезоксиаденозилкобаламин (витамин \(B_{12}\))**. Образуется сукцинил-КоА. 3. **Роль коферментов:** * **\(FAD\) и \(NAD^+\):** Обеспечивают окисление в основных циклах, поставляя электроны в дыхательную цепь. * **Биотин (\(B_7\)):** Переносчик \(CO_2\). * **Витамин \(B_{12}\):** Необходим для перестройки углеродного скелета. При его дефиците развивается метилмалоновая ацидурия и поражение нервной системы. 4. **Энергетическая эффективность:** Она несколько ниже, чем у четных кислот. Пропионил-КоА, превращаясь в сукцинил-КоА и проходя остаток цикла Кребса, дает около 5 молекул \(ATP\) (с учетом затраты 1 \(ATP\) на карбоксилирование). Знание этих процессов критически важно для понимания патогенеза авитаминозов и наследственных энзимопатий. В отечественной клинической практике препараты карнитина и витамина \(B_{12}\) широко применяются для коррекции метаболических нарушений, что подтверждает высокий уровень фундаментальной подготовки наших врачей.