Биохимия печени. 3

Министерство сельского хозяйства  Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н.Прянишникова»

Кафедра кормления  и разведения

                                                                                                                                         сельскохозяйственных животных

Реферат по биохимии

На тему

Биохимия печени

Выполнил: Студентка I курса, ВСЭ-13а группы

Факультета ветеринарной медицины и зоотехнии, Ерахова Е.В.

Проверил: Доцент, кафедры кормления и разведения сельскохозяйственных животных, кандидат биологических наук, Завьялова В.К.

Пермь 2012г.

Содержание

1.Роль печени в обмене веществ 3

2.Химический состав печени 3-4

3.Роль печени в углеводном обмене 4-5

4.Роль печени в липидном обмене  5-6

5.Биосинтез кетоновых тел 7-8

6.Роль печени в обмене белков 8

7.Обезвреживающая функция печени 9-10

8.Образование желчи в печени 11

9.Желчные кислоты и соли желчных кислот 12

9.1. Мицеллы 13-14

10. Библиографический список 15

1.РОЛЬ ПЕЧЕНИ В ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ

Печень является одним  из самых крупных паренхиматозных  органов организма животного. Вес  ее у человека к весу тела составляет 1,5%. У разных - видов животных он неодинаков и выражается в следующих величинах в % к весу тела: Лошадь -1,43, корова - 1,48, свинья - 1,56, овца - 2,28, собака – 3,52

У крупных животных печень относительно меньше, чем у мелких, у плотоядных она относительно больше, чем у травоядных. Печень занимает центральное положение во всех процессах обмена веществ животного организма. Вся кровь, оттекающая от кишечного канала, прежде чем попасть в большой круг кровообращения, проходит через печень, где совершаются важные процессы, особенно во время пищеварения и сопровождающего его всасывания. В печень через печеночную артерию поступает кровь, идущая непосредственно из сердца. Этим путем в печень доставляются продукты, образующиеся в других органах. Многие из этих веществ, подвергаясь в печени различным превращениям, переходят в венозную кровь печени и разносятся, но организму. В печени происходят разнообразные синтетические процессы — синтез сложных органических веществ: белков, гликогена, липидов, нейтральных жиров, холестерина, холановой кислоты, пури-новых веществ и др. При образовании сложных соединений типа гиппуровой кислоты, эфиросерных и эфироглюкуроновых кислот, происходит, по-видимому, обезвреживание токсических и ядовитых соединений. К этой же группе реакций относится образование мочевины. Печень играет роль депо воды, в ней откладываются про запас углеводы, витамины, железо и другие минеральные вещества, преимущественно тяжелые металлы. В печени происходит распад сложных органических соединений, таких, как гликоген, жиры и другие, с образованием сравнительно простых по своей структуре веществ, которые, поступая в кровь, достав-ляются к тканям и органам, нуждающимся в этих веществах.

В печени происходит формирование важной в физиологическом отношении жидкости — желчи. Помимо перечисленных-вроцессов, в печени происходят разнообразные процессы гидролиза и фосфоролиза, оксидоредукции, декарбоксилирования, метилирования и демитилирования, дезаминирования и переами-нирования, ацетилирования и фосфорилирования и др. Печень называют «универсальной химической лабораторией».

2.Химический состав печени

Химический состав печени очень сложен. Вода составляет 70% ее веса и 30% приходится на сухое вещество. Количество воды в печени может колебаться в значительных пределах в зависимости от состояния организма. Сухое вещество печени наполовину состоит из белков. Меньшая часть из них — альбумины, которые извлекаются водой. Не растворимая в воде часть белков состоит из глобулинов, коллагена, нуклеопротеидов и белков, содержащих железо-ферритина, а также белков ферментов. Из азотистых веществ в состав печени входят еще аминокислоты, полипептиды, нуклеотиды и др. Из безазотистых органических веществ в значительных количествах в печени имеется гликоген, немного глюкозы, молочная кислота, почти все кислоты трикар-бонового цикла, фосфорные эфиры гексоз и др.

Печень богата липидами. Она содержит нейтральные жиры в  количестве 1,5—2,0%; фосфатиды 2,0—3,0%, холестерин 0,3—0,5%. При ожирении печени количество жира значительно возрастает.

В печени в значительных количествах накапливается каротин (провитамин А), жирорастворимые витамины А, Д, Е и К и некоторые витамины из группы В (B1, В2, В12), никотиновая кислота. При заболеваниях печени количество указанных витаминов в плазме крови снижается.

В печени находится значительное количество разнообразных минеральных  веществ. Наряду с элементами, общими для всех тканей, в ней в значительных количествах имеются минеральные  вещества — преимущественно тяжелые металлы, а также микроэлементы— медь, цинк, алюминий, марганец, кобальт, мышьяк, силиций, бор и другие, которые в других органах и тканях или отсутствуют, или встречаются в виде следов. В печени откладывается также железо. Белки, содержащие железо — ферритины, содержат его до 20%. Сравнительное исследование тканей различных животных на содержание в них меди показало, что в печени концентрируются наибольшие ее количества. Содержание меди в печени различных животных значительно больше на ранних стадиях онтогенеза. В печени новорожденного ребенка — в 6 раз больше, чем в печени взрослого человека. В печени теленка сразу после рождения меди в 8 раз больше, чем в печени взрослого быка. Количество кобальта в печени млекопитающих животных колеблется в пределах 26 %—38%; цинка 5,3 мг%, марганца 7 мг/кг сухого вещества печени.

3.РОЛЬ ПЕЧЕНИ В УГЛЕВОДНОМ ОБМЕНЕ

В углеводном обмене печень занимает центральное положение. Основная масса глюкозы, всасывающейся из кишечника в кровь воротной вены, проходя через печень, превращается в гликоген. При этом в печени создается запас гликогена. Последний по мере надобности распадается снова на глюкозу, которая кровью транспортируется к мышцам, сердцу, головному мозгу и другим органам, где в ней появляется потребность. Углеводы, как известно, служат главным источником энергии. Содержание гликогена в печени колеблется в пределах 1,5—15%, но в отдельных случаях достигает 20% веса самого органа. Величина этих запасов гликогена в печени будет меняться в зависимости от условий питания, т. е. поступления сахара из кишечника, от потребления его другими органами и от тех требований, которые предъявляет углеводный обмен организма в целом.

Гликоген распределен  в печени неравномерно. Способность  ее откладывать запасы гликогена  не безгранична и зависит от состояния  организма.

Содержание сахара в крови  большого круга кровообращения более или менее постоянно и колеблется в очень узких пределах (около 0,1%). Поддержание этого количества на постоянном уровне обусловлено деятельностью печени. Последняя находится под двойным влиянием: нервной системы и ряда гормонов — инсулина, глюкагона, адреналина, регулирующих накопление и отдачу углеводов.

Источником образования  гликогена в печени могут быть также другие моносахариды — фруктоза, манноза, галактоза. Превращение их в гликоген происходит с разной быстротой. Промежуточные продукты тканевого распада углеводов, и в первую очередь молочная и пировиноградная кислоты, также являются источником образования гликогена в печени, проходя стадию образования глюкозы. Особенно важное значение имеет превращение молочной кислоты в гликоген. При интенсивной мышечной работе молочная кислота, как конечный продукт анаэробного распада углеводов, образуется в большом количестве. Молочная кислота в значительных количествах поступает из мышц в кровь, затем в печень, где и превращается в гликоген. В результате этого устраняется молочная кислота, и восстанавливаются запасы гликогена. Из дисахаридов гликоген в печени не образуется. Вещества, из которых синтезируется в печени гликоген, получили название гликогенообразователей.   Источником  образования глюкозы и гликогена могут быть также продукты распада ряда аминокислот. При большом поступлении белков с кормами, печень способна превращать в гликоген до 60% аминокислот корма. Процесс образования гликогена в печени за счет других веществ не углеводного происхождения называется глико-неогенезом. Способность печени превращать глюкозу в гликоген и вновь расщеплять гликоген до глюкозы носит название гликогенной функции печени.

4.РОЛЬ ПЕЧЕНИ В ОБМЕНЕ ЛИПИДОВ

Печень не является жировым  депо, но играет важную роль в жировом  обмене. У каждого вида животных откладывается жир с определенным количественным соотношением различных  жирных кислот. Говяжье сало, растительные масла, поступающие с кормами, должны превратиться в жир того типа, который свойствен данному виду животных. Это осуществляется в печени, в которой происходит также превращение всосавшегося жира в форму, пригодную для накопления в жировой ткани. В ней главным образам происходят превращения жирных кислот: удлиняется или укорачивается углеродная цепь жирных кислот, насыщенные кислоты переходят в ненасыщенные. Доказано, что в печени находится фермент, при помощи которого вводится двойная связь в середину цепи - стеариновой кислоты в положениях 9 и 10 с образованием олеиновой кислоты. Кроме того, в печени частично расщепляются жиры, и происходит b-окисление жирных кислот, в результате чего образуются уксусная и затем ацетоуксусная кислоты. Последняя, попадая с током крови в другие органы и ткани, подвергается окислительному распаду с освобождением энергии.

В печени в значительных количествах происходит синтез фосфатидов — лецитина, кефалина, серинфосфатидов. Кровь, оттекающая из печени, богаче фосфатидами, чем кровь, притекающая к ней. Током крови фосфатиды переносятся к различным органам и тканям. В больших количествах эти фосфатиды используются молочной железой млекопитающих в период лактации и птицей при формировании яичного желтка. Синтез фосфатидов имеет важное значение и в том отношении, что они влияют на скорость окисления жирных кислот.

Печень играет важную роль в обмене холестерина. Возможность синтеза холестерина в организме животных, главным образом в печени, из более простых соединений показана в опытах, проведенных с применением меченых атомов. В образовании молекулы холестерина принимают участие молекулы воды, уксусная, ацетоуксусная кислоты, однако остается неясным, через какие промежуточные этапы проходит биосинтез холестерина. В печени происходит синтез эфиров холестерина, который является источником образования в печени холевых кислот—составных частей желчи.

5.Биосинтез кетоновых тел

При высокой концентрации ацетил-КоА в митохондриях гепатоцитов  происходит конденсация двух молекул  ацетил-КоА с образованием ацетоацетил-КоА. Присоединение еще одной ацетильной группы приводит к 3-гидрокси-З-метилглутарил-КоА, который после отщепления ацетил-КоА превращается в ацетоуксусную кислоту (ацетоацетат) (цикл Линена). При восстановлении последней получается 3-гидроксибутират, а при неферментативном декарбоксилировании - ацетон. Все три соединения принято называть «кетоновыми телами», что не совсем правильно, поскольку в 3-гидроксимасляной кислоте отсутствует кетогруппа.

Кетоновые тела поступают  из печени в кровь, где они хорошо растворимы. Концентрация кетоновых  тел в крови возрастает в фазе пострезорбции (фаза голодания). Наряду с жирными кислотами 3-гидроксибутират  и ацетоацетат в этот период являются основными энергоносителями. Ацетон, не имеющий метаболической ценности, удаляется через легкие. После 1-2 недели голодания кетоновые тела начинают использоваться в качестве источника энергии нервными тканями. Однако при этом для обеспечения  цитратного цикла необходимо минимальное  количество глюкозы.

Если биосинтез кетоновых  тел превышает потребности организма, они накапливаются в крови (кетонемия) и, наконец, выводятся с мочой (кетонурия). Оба феномена наблюдаются во время  длительного голодания (углеводная недостаточность) и при заболеваний  диабетом (Diabetes mellitis). Хотя 3-гидроксимасляная кислота является слабой кислотой (рH = 4), возрастание концентрации кетоновых тел вызывает изменение рН в крови. Кетонурия и кетоацидоз могут быстро привести к электролитному сдвигу (нарушению ионного гомеостаза) и потери сознания (кетоацидозной коме) и, следовательно, опасны для жизни.

В печени из холестерина  образуются желчные кислоты. Эти  стероидные соединения с 24 атомами  углерода являются производные холановой  кислоты, имеющими от одной до трех α-гидроксильных групп и боковую  цепь из 5 атомов углерода с карбоксильной  группой на конце цепи. В организме  человека наиболее важна холевая  кислота. В желчи при слабощелочном  рН она присутствует в виде холатаниона.

6.РОЛЬ ПЕЧЕНИ В ОБМЕНЕ БЕЛКОВ

Печень играет важную роль в процессах биосинтеза белков в  организме. В ней образуются важнейшие белки крови — фибриноген и протромбин, влияющие на процесс свертывания крови, альбумины и некоторые фракции глобулинов, белок ферритин, содержащий около 20% железа, необходимого для синтеза, гемоглобина, многочисленные белки-ферменты. При расстройствах функции печени в плазме крови снижается содержание указанных выше белков, особенно фибриногена. В печени происходит окислительное дезаминирование аминокислот с образованием а-кетокислот и аммиака, переаминирование, а минирование кетокислот, синтезы мочевины, гуанидин-уксусной кислоты, образование мочевой кислоты и ряд других процессов. При помощи опытов с мечеными атомами было установлено, что белки обновляются -в печени за 7 дней. В других органах обновление белков происходит значительно медленнее. Интенсивность синтеза белков плазмы крови печенью находится в зависимости от потребностей организма в белке в данных условиях. У птиц, например, синтез белков печенью, по-видимому, повышается в связи с образованием белков яйца, у рогатого скота в связи с повышенным процессом лактации.

Поскольку в печени происходит образование белков в значительных количествах, в ней находится много рибонуклеиновой кислоты. При недостатке белков в кормах уровень РНК в печени падает, а содержание ДНК остается без изменений. Содержание белков в плазме крови зависит от функционального состояния печени.

7.ОБЕЗВРЕЖИВАЮЩАЯ ФУНКЦИЯ ПЕЧЕНИ

Печень является органом, в котором происходит обезвреживание многих ядовитых веществ как образующихся в самом организме в процессе обмена веществ, например, обезвреживание аммиака путем синтеза мочевины, веществ, обладающих ядовитым действием, образующихся в кишечнике в процессе гниения, из ряда аминокислот, так и введенных в организм извне, например лекарственных веществ.

Синтез мочевины представляет собой эндотермический процесс. Необходимая для его осуществления энергия получается за счет одновременно протекающих в печени окислительных процессов. Эта энергия доставляется АТФ, которая, как известно, является соединением, обладающим большим запасом энергии.

Из циклических аминокислот  — тирозина и триптофана — в кишечнике под влиянием микроорганизмов образуются крезол, фенол, скатол и индол. Эти соединения всасываются в кровь и через воротную вену попадают в печень. Обезвреживание их происходит путем образования так называемых парных соединений: парных серных и глюкуроновых кислот. Источником для образования глюкуроновой кислоты является гликоген, а серной — аминокислоты, содержащие серу. Крезол и фенол легко соединяются с серной кислотой, образуя сложные эфиры, или с глюкуроновой кислотой с образованием парных соединений типа глюкозидов. Индол и скатол спиртовых групп не имеют и не могут вступать в соединения с названными кислотами, т. е. обезвреживаться. Эти вещества вначале окисляются. Индол окисляется в индоксил, скатол — в скатоксил, и только после этого они могут реагировать с серной или глюкуроновой кислотами.

Серная кислота, обезвреживающая яды, прежде чем вступить в реакцию со спиртовой группой яда, предварительно подвергается активированию.

Активирование серной кислоты  — процесс ферментативный и заключается  в том, что в результате реакции  АТФ с серной кислотой образуется аденилатсерная кислота и отщепляется пирофосфорная кислота. С аденилатсерной кислоты остаток серной кислоты переносится на спиртовую группу фенола, крезола, индоксила и скатоксила с образованием парных соединений — фенол серной кислоты, индсксилсерной кислоты и т. д. При обезвреживании ядов глюкуроновой кислотой происходит образование парных соединений типа глюкозидов. При образовании глюкуроновой кислоты окислению подвергается не свободная глюкоза, у которой легче окисляется альдегидная группа с образованием глюконовой кислоты, а глюкозный остаток, входящий в состав уридиндифосфоглюкозы, в котором альдегидная группа глюкозы находится в связанном состоянии:

Остаток глюкозы в молекуле уридиндифосфоглюкозы окисляется с образованием уридиндифосфоглюкуроновой кислоты. Из этого соединения остаток глюкуроновой кислоты переносится на спиртовые группы фенола, крезола, скатоксила и индоксила, подвергающиеся обезвреживанию с образованием парных соединений — фенолглюкуроновой кислоты, крезолглюкуроновой кислоты и др.

Для обезвреживания некоторых  ядовитых веществ в животном организме используется аминокислота глицин. Из ряда ароматических веществ, попадающих в животный организм с растительными кормами, образуется бензойная кислота, которая, попадая с током крови в печень, соединяется там с глицином, образуя безвредное вещество гиппуровую кислоту. Последняя, как и другие обезвреженные вещества, выделяется с мочой. При синтезе гиппуровой кислоты сначала образуется соединение бензойной кислоты с коэнзимом А, которое реагирует затем с глицином:

По количеству выделенной с мочой гиппуровой кислоты можно судить о способности организма обезвреживать бензойную кислоту.

В организме птиц для обезвреживания бензойной кислоты используется орнитин. При этом образуется орнитуровая кислота.

8.ОБРАЗОВАНИЕ ЖЕЛЧИ В ПЕЧЕНИ

Образование желчи является одной из важнейших функций

печени. Желчь образуется во всея печени. У большинства животных она собирается по разветвленной системе мелких протоков в общий проток, через который поступает в желчный пузырь, где сохраняется и сгущается. Из желчи в пузыре всасывается вода и соли и концентрация сухого вещества в ней значительно возрастает. Желчь сгущается в 5—10 раз. Клетки печени вырабатывают желчь непрерывно, но в двенадцатиперстную кишку она попадает через желчный проток только во время пищеварения, когда происходит рефлекторное сокращение мышц желчного пузыря и желчных протоков. У непарнокопытных желчного пузыря нет. У них желчь по мере отделения постоянно поступает в двенадцатиперстную кишку. Желчь представляет собой важную пищеварительную жидкость. Состав печеночной и пузырной желчи приведен в табл.

Желчь является секретом печени, так как концентрация веществ, входящих в состав желчи крови, различна. Одновременно желчь является и экскретом. С желчью выделяются из организма холестерин, желчные пигменты, железо и другие тяжелые металлы.

Печень, вырабатывая желчь, играет существенную роль в процессах пищеварения и всасывания питательных веществ из кишечника в кровь.

Таким образом, печень обладает многообразными функциями, которые  выработались в процессе эволюции. Она защищает организм, обезвреживая некоторые ядовитые вещества; в ней происходит хранение и взаимопревращение углеводов, жиров и белков; она играет важную роль в обмене гемоглобина; в ней накапливаются определенные витамины и образуются вещества, необходимые для свертывания крови; она превращает некоторые из вредных продуктов метаболизма других клеток тела в менее вредные, более растворимые вещества, которые могут быть выделены из организма почками, и, наконец, она вырабатывает один из важных пищеварительных соков — желчь.

9.Желчные кислоты и соли желчных кислот

Кроме холевой кислоты  в желчи содержится также хенодезоксихолевая кислота. Она отличается от холевой  отсутствием гидроксильной группы при С-12. Оба соединения принято  называть первичными желчными кислотами. В количественном отношении это  наиболее важные конечные продукты обмена холестерина.

Другие две кислоты, дезоксихолевая и литохолевая, называются вторичными желчными кислотами, поскольку они  образуются путем дегидроксилирования  по С-7 первичных кислот в желудочно-кишечном тракте. В печени образуются конъюгаты  желчных кислот с аминокислотами (глицином или таурином) связанные пептидной связью. Эти конъюгаты являются более сильными кислотами и присутствуют в желчи в форме солей (холатов и дезоксихолатов Na+ и К+, называемых солями желчных кислот).

9.1. Мицеллы

В связи с наличием в  структуре α-гидроксильных групп  желчные кислоты и соли желчных  кислот являются амфифильными соединениями и обладают свойствами детергентов. Основные функции желчных кислот состоят в образовании мицелл, эмульгировании жиров и солюбилизации  липидов в кишечнике. Это повышает эффективность действия панкреатической  липазы и способствует всасыванию липидов.

На рисунке показано, как  молекулы желчных кислот фиксируются  на мицелле своими неполярными частями, обеспечивая ее растворимость. Липаза агрегирует с желчными кислотами  и гидролизует жиры (триацилглицерины), содержащиеся в жировой капле.

Первичные желчные кислоты  образуются исключительно в цитоплазме клеток печени. Процесс биосинтеза начинается с гидроксилирования  холестерина по С-7 и С-12, и эпимеризации по C-3, затем следует восстановление двойной связи в кольце В и  укорачивание боковой цепи на три  углеродных атома.

Лимитирующей стадией  является гидроксилирование по С-7 с  участием 7α-гидроксилазы. Холевая кислота  служит ингибитором реакции, поэтому  желчные кислоты регулируют скорость деградации холестерина.

Коньюгирование желчных  кислот проходит в две стадии. Вначале  образуются КоА-эфиры желчных кислот, а затем следует собственно стадия конъюгации с глицином или таурином с образованием, например, гликохолевой и таурохолевой кислот. Желчь дренируется  во внутрипеченочные желчные протоки  и накапливается в желчном пузыре.

Кишечная микрофлора продуцирует  ферменты, осуществляющие химическую модификацию желчных кислот. Во-первых, пептидная связь гидролизуется (деконьюгирование), и, во-вторых, за счет дегидроксилирования  С-7 образуются вторичные желчные кислоты. Однако большая часть желчных кислот всасывается кишечным эпителием и после попадания в печень вновь секретируется в составе желчи (энтерогепатическая циркуляция желчных кислот). Поэтому из 15-30 г солей желчных кислот, ежедневно поступающих в организм с желчью, в экскрементах обнаруживается только около 0,5 г. Это примерно соответствует ежесуточному биосинтезу холестерина. При неблагоприятном составе желчи отдельные компоненты могут кристаллизоваться. Это влечет за собой отложение желчных камней, которые чаще всего состоят из холестерина и кальциевых солей желчных кислот (холестериновые камни), но иногда эти камни включают и желчные пигменты.

Библиографический список

1. Бышевский А.Ш., Терсенов  О.А. Биохимия для врача // Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994, 384с.

2. Ленинджер А. Биохимия. Молекулярные основы структуры  и функций клетки // М.: Мир, 1974, 956с.

3. Пустовалова Л.М. Практикум  по биохимии // Ростов-на Дону: Феникс, 1999, 540с.

4. Хмельницкий Р.А. Физическая  и коллоидная химия // М.: Высш. шк., 1988, 400 с.