קינטיקה אנזימטית ועיכוב אנזימים
שאלות על בסיס שיעור 9.
שאלה 1: המשמעות של Km
מהי המשמעות המתמטית של $K_m$ במשוואת מיכאליס-מנטן, ומתי הוא משקף את האפיניות בין האנזים לסובסטרט?
- $K_m$ הוא תמיד שווה לקבוע הדיסוציאציה ($K_d$) ומשקף את האפיניות בכל מקרה.
- $K_m$ הוא ריכוז הסובסטרט שבו המהירות מקסימלית, ומשקף אפיניות רק כש-$k_2 \gg k_{-1}$.
- $K_m$ הוא ריכוז הסובסטרט שבו המהירות היא מחצית המהירות המקסימלית, ומשקף אפיניות רק כש-$k_2 \ll k_{-1}$.
- $K_m$ הוא ריכוז האנזים שבו המהירות היא מחצית המהירות המקסימלית.
פתרון
התשובה הנכונה היא (3).
ההגדרה המתמטית של $K_m$:
כאשר $[\text{S}] = K_m$:
\[V_0 = \frac{V_{max} \cdot K_m}{K_m + K_m} = \frac{V_{max}}{2}\]לכן: $K_m$ הוא ריכוז הסובסטרט שבו מהירות הריאקציה היא מחצית המהירות המקסימלית.
מתי $K_m$ משקף אפיניות?
\[K_m = \frac{k_{-1} + k_2}{k_1}\]רק כאשר $k_2 \ll k_{-1}$ (השלב הקובע קצב הוא יצירת התוצר):
\[K_m \approx \frac{k_{-1}}{k_1} = K_d\]במקרה זה בלבד, $K_m$ משקף את האפיניות בין האנזים לסובסטרט.
חשוב לזכור:
- $K_m$ נמוך = האנזים מגיע לחצי מהירות מקסימלית בריכוזי סובסטרט נמוכים
- $K_m$ גבוה = צריך ריכוז סובסטרט גבוה כדי להגיע לחצי מהירות מקסימלית
שאלה 2: איזוזימים - הקסוקינאז מול גלוקוקינאז
הקסוקינאז וגלוקוקינאז שניהם מזרחנים גלוקוז לגלוקוז-6-פוספט. ל-הקסוקינאז $K_m = 0.1 \text{ mM}$ ולגלוקוקינאז $K_m = 10 \text{ mM}$. מה המשמעות הפיזיולוגית של ההבדל?
- גלוקוקינאז יעיל יותר ולכן נמצא ברקמות החיוניות.
- הכבד (עם גלוקוקינאז) “לוקח” גלוקוז רק אחרי שהרקמות החיוניות קיבלו את צרכיהן.
- הקסוקינאז פועל רק בריכוזי גלוקוז גבוהים.
- אין משמעות פיזיולוגית - זו רק וריאציה גנטית.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2).
השוואה בין האיזוזימים:
| פרמטר | הקסוקינאז | גלוקוקינאז |
|---|---|---|
| מיקום | רוב הרקמות | כבד |
| $K_m$ | $0.1 \, \mathrm{mM}$ (נמוך) | $10 \, \mathrm{mM}$ (גבוה פי 100!) |
| מתי פועל | בריכוזי גלוקוז נמוכים | רק בריכוזי גלוקוז גבוהים |
| תפקיד | מבטיח אספקת גלוקוז לתאים | מאחסן עודפי גלוקוז כגליקוגן |
המשמעות הפיזיולוגית:
- כשרמת הגלוקוז בדם נמוכה ← הקסוקינאז ברקמות פועל ביעילות
- גלוקוקינאז בכבד לא פעיל (צריך ריכוז גבוה בהרבה)
- רק כשיש עודף גלוקוז בדם ← גלוקוקינאז נכנס לפעולה ומאחסן בכבד
התוצאה: הכבד “מחכה בתור” - לוקח גלוקוז רק אחרי שהרקמות החיוניות (מוח, שרירים) קיבלו את צרכיהן.
שאלה 3: גרף ליינוויבר-בורק ועיכוב תחרותי
בניסוי מעבדה נמדדה פעילות אנזימטית עם ובלי מעכב. בגרף ליינוויבר-בורק, כל הקווים נחתכים באותה נקודה על ציר Y. מה סוג העיכוב?
- עיכוב אל-תחרותי (Uncompetitive) - המעכב נקשר רק לקומפלקס ES.
- עיכוב תחרותי (Competitive) - המעכב מתחרה עם הסובסטרט על האתר הפעיל.
- עיכוב בלתי הפיך - המעכב נקשר קובלנטית לאנזים.
- עיכוב מעורב - המעכב נקשר גם לאנזים וגם לקומפלקס ES.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2) - עיכוב תחרותי.
עיכוב תחרותי (Competitive Inhibition):
המעכב מתחרה עם הסובסטרט על האתר הפעיל.
מאפיינים קינטיים:
- $V_{max}$ לא משתנה (ניתן להתגבר על העיכוב בריכוזי סובסטרט גבוהים)
- $K_m^{apparent}$ עולה (צריך יותר סובסטרט כדי להגיע לחצי מהירות)
בגרף ליינוויבר-בורק:
- כל הקווים נחתכים על ציר Y (אותו $1/V_{max}$)
- שיפוע עולה עם ריכוז המעכב
- חיתוך עם ציר X משתנה ($-1/K_m$ הופך לפחות שלילי)
לעומת עיכוב אל-תחרותי:
- קווים מקבילים (אותו שיפוע)
- גם $V_{max}$ וגם $K_m$ יורדים
דוגמה קלינית: מתוטרקסט - מעכב תחרותי של דיהידרופולאט רדוקטאז, משמש בכימותרפיה.
שאלה 4: עיכוב בלתי הפיך
פניצילין הוא אנטיביוטיקה שפועלת כמעכב בלתי הפיך. מה מנגנון הפעולה שלו?
- מתחרה עם הסובסטרט על האתר הפעיל של אנזימי החיידק.
- נקשר קובלנטית ל-Glycopeptide Transpeptidase ומונע יצירת קשרי צילוב בדופן התא החיידקי.
- נקשר לקומפלקס ES בלבד ומונע שחרור התוצר.
- משנה את ה-pH באתר הפעיל של האנזים.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2).
עיכוב בלתי הפיך:
מעכבים הנקשרים קובלנטית לאנזים ומוציאים אותו מכלל פעולה לצמיתות.
מנגנון הפעולה של פניצילין:
- נקשר קובלנטית ל-Glycopeptide Transpeptidase
- מונע יצירת קשרי צילוב (Cross-links) בדופן התא החיידקי
- דופן התא נחלשת ← החיידק מת
דוגמה נוספת - DIPF (גז עצבים):
- נקשר קובלנטית לסרין באתר הפעיל של אצטילכולין אסטראז
- משבש העברה עצבית בסינפסות
- גורם לשיתוק ומוות
ההבדל מעיכוב הפיך:
- עיכוב הפיך: המעכב יכול להתנתק מהאנזים
- עיכוב בלתי הפיך: קשר קובלנטי = האנזים “מת” לצמיתות
שאלה 5: הנחות מיכאליס-מנטן
איזו מההנחות הבאות היא הנחת “המצב העמיד” (Steady State) בגזירת משוואת מיכאליס-מנטן?
- ריכוז הסובסטרט שווה לריכוז האנזים.
- ריכוז הקומפלקס ES נשאר קבוע לאורך המדידה: $\frac{d[ES]}{dt} = 0$
- הריאקציה נמצאת בשיווי משקל תרמודינמי מלא.
- קצב יצירת התוצר שווה לאפס.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2).
שלוש הנחות היסוד של מיכאליס-מנטן:
| הנחה | משמעות |
|---|---|
| 1. הזנחת הריאקציה ההפוכה | $k_2 \gg k_{-2}$ - מודדים מהירות התחלתית כשאין עדיין תוצר |
| 2. עודף סובסטרט | $[S] \gg [E]_{total}$ - הסובסטרט לא הגורם המגביל |
| 3. המצב העמיד | $\frac{d[ES]}{dt} = 0$ - ריכוז הקומפלקס ES קבוע |
מה זה המצב העמיד?
- קצב יצירת ES = קצב פירוק ES
- ריכוז ES קבוע (לא משתנה עם הזמן)
- זה לא שיווי משקל - הריאקציה ממשיכה להתקדם!
ההבדל משיווי משקל:
- שיווי משקל = כל המערכת לא משתנה
- מצב עמיד = רכיב בודד (ES) קבוע, אבל הריאקציה ממשיכה
מהנחת המצב העמיד נגזרת המשוואה:
\[k_1[E][S] = (k_{-1} + k_2)[ES]\]ומכאן מגיעים למשוואת מיכאליס-מנטן.
גלוקונאוגנזה, רגולציה ומעגל הפנטוזות
שאלות על בסיס שיעור 12.
שאלה 6: השפעת גליקוגון על PFK-2
כיצד משפיעה עלייה ברמות הגלוקגון על פעילות האנזים PFK-2?
- מגבירה את פעילות האנזים PFK-2.
- מעכבת את פעילות האנזים PFK-2.
- אינה משפיעה על פעילות האנזים PFK-2.
- גורמת לפירוק האנזים PFK-2.
תשובה
2. מעכבת את פעילות האנזים PFK-2.
גלוקגון מפעיל את PKA (Protein Kinase A), אשר מפעיל פוספורילציה על האנזים הדו-תפקודי PFK-2/FBPase-2. הפוספורילציה גורמת להפעלת FBPase-2 ולעיכוב PFK-2, מה שמוביל לירידה ברמות Fructose-2,6-bisphosphate ולקידום גלוקונאוגנזה במקום גליקוליזה.
התייחסות הבינה:
כן - זה נכון (בהקשר של כבד).
- $\text{Glucagon} \uparrow \to \text{cAMP} \uparrow \to \text{PKA} \uparrow$
- PKA מזרחן את PFK-2/FBPase-2 (האנזים הדו־תפקודי)
- בכבד: הזרחון מעכב את פעילות PFK-2 (החלק שמייצר F-2,6-BP) ומפעיל יחסית את FBPase-2
- לכן Fructose-2,6-bisphosphate יורד ← פחות הפעלה של PFK-1 ויותר עיכוב של FBPase-1 משתחרר ← גליקוליזה יורדת וגלוקונאוגנזה עולה
⚠️ הערת דיוק חשובה: יש איסופורמים שונים של PFK-2/FBPase-2 ברקמות שונות, ובחלקן (למשל לב) האפקט יכול להיות שונה. אבל לשאלות קלאסיות על גלוקגון/צום-מדברים על כבד, ושם התשובה שלך 2 נכונה.
שאלה 7: ציטראט גבוה בכבד והשפעה על גליקוליזה
מטופל מגיע לבדיקה שגרתית. בדיקות מעבדה מראות רמות גבוהות של ציטראט בתאי הכבד - מצב המעיד על פעילות טובה של מעגל קרבס ועל מאגרי אנרגיה מלאים. כיצד מצב זה צפוי להשפיע על קצב הגליקוליזה בכבד?
- קצב הגליקוליזה לא ישתנה כי ציטראט אינו משפיע על מסלול זה.
- הגליקוליזה תואץ כדי לנצל את עודפי הסוכר.
- הגליקוליזה תואט משום שהצטברות ציטראט מאותתת שתא אינו זקוק לעוד אנרגיה.
- הגליקוליזה תוגבר משום שהציטראט יהפוך לגלוקוז בחזרה.
תשובה
3. הגליקוליזה תואט משום שהצטברות ציטראט מאותתת שתא אינו זקוק לעוד אנרגיה.
ציטראט הוא סמן ל”מצב אנרגטי גבוה” ומעכב אלוסטרית את PFK-1, האנזים הקובע קצב בגליקוליזה בכבד. לכן כשהציטראט גבוה - הגליקוליזה מואטת ומוסטת רגולציה לכיוונים אנאבוליים/גלוקונאוגנזה לפי הצורך.
שאלה 8: תינוק בן יומיים עם היפוגליקמיה ולקטט גבוה מאוד
תינוק בן יומיים מגיע עם ישנוניות, הקאות ורמת גלוקוז נמוכה. רמת הלקטט גבוהה מאוד. מהו ההסבר לממצאים?
- פירובט לא יכול להתקדם במסלול ולכן מצטבר ונהפך ללקטט.
- השרירים לא מצליחים לפרק גלוקוז ולכן נוצר לקטט.
- לקטט הופך לגלוקוז מהר יותר ולכן רמתו עולה.
- הגליקוליזה לא פעילה ולכן נוצר לקטט.
תשובה
1. פירובט לא יכול להתקדם במסלול ולכן מצטבר ונהפך ללקטט.
כשפירובט לא יכול להמשיך למסלולים אירוביים (למשל להיכנס למיטוכונדריה/להפוך לאצטיל-CoA), הוא מצטבר ומוסט ליצירת לקטט דרך LDH כדי למחזר $\ce{NAD+}$. התוצאה היא לקטט גבוה (חמצת לקטית), ולעיתים גם היפוגליקמיה בגלל תלות גבוהה בגליקוליזה/פגיעה במסלולים מטבוליים נוספים.
למה האחרות לא נכונות בקצרה:
- 2 אם שריר “לא מצליח לפרק גלוקוז” ← דווקא תהיה פחות גליקוליזה ופחות לקטט, לא יותר.
- 3 אם לקטט הופך לגלוקוז מהר יותר ← לקטט היה אמור לרדת, לא לעלות.
- 4 לקטט נוצר מגליקוליזה אנאירובית; אם גליקוליזה “לא פעילה” לא אמור להיווצר לקטט.
מטבוליזם של גליקוגן: פירוק, סינתזה ורגולציה
שאלות על בסיס שיעור 13.
שאלה 9: גליקוגנין והתחלת סינתזה
גליקוגן סינתאז לא יכול להתחיל סינתזה של גליקוגן מאפס. כיצד נפתרת הבעיה הזו?
- גליקוגן סינתאז נקשר ישירות לחלבון גליקוגנין ומתחיל לעבוד.
- גליקוגנין עושה אוטוקטליזה ומוסיף כ-7 מולקולות גלוקוז, ורק אז גליקוגן סינתאז מתחיל לעבוד.
- Branching enzyme יוצר את השרשרת הראשונה וגליקוגן סינתאז ממשיך.
- UDP-גלוקוז נקשר ישירות לגליקוגנין ללא צורך באנזים.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2).
הבעיה: גליקוגן סינתאז לא יכול להתחיל סינתזה על חלבון גליקוגנין ישירות - הוא יכול רק להאריך שרשרת קיימת.
הפתרון - גליקוגנין עושה אוטוקטליזה:
| שלב | מה קורה |
|---|---|
| 1 | גליקוגנין קושר UDP-גלוקוז לטירוזין 194 |
| 2 | גליקוגנין מוסיף עוד מולקולות גלוקוז (אוטוקטליזה) |
| 3 | אחרי ~7 מולקולות גלוקוז - גליקוגן סינתאז מתחיל לעבוד |
Glycogenin → Glycogenin + ~7 glucose → Glycogen synthase starts
(autocatalysis)
למה זה חשוב?
- גליקוגנין הוא ה”לב” של כל מולקולת גליקוגן
- בלעדיו לא יכולה להתחיל סינתזה של גליקוגן חדש
שאלה 10: רגולציה הפוכה של פוספורילאז וסינתאז
מה ההבדל בהשפעת הפוספורילציה על גליקוגן פוספורילאז לעומת גליקוגן סינתאז?
- פוספורילציה מפעילה את שניהם.
- פוספורילציה מכבה את שניהם.
- פוספורילציה מפעילה את פוספורילאז ומכבה את סינתאז.
- פוספורילציה מכבה את פוספורילאז ומפעילה את סינתאז.
פתרון
התשובה הנכונה היא (3).
רגולציה הפוכה - עיקרון מרכזי!
| אנזים | + פוספט | - פוספט |
|---|---|---|
| גליקוגן פוספורילאז | פעיל (צורה a) | פחות פעיל (צורה b) |
| גליקוגן סינתאז | פחות פעיל (צורה b) | פעיל (צורה a) |
למה זה הגיוני פיזיולוגית?
במצב רעב/מאמץ:
- גלוקגון/אדרנלין ← cAMP ← PKA
- PKA עושה פוספורילציה
- פוספורילאז נדלק (פירוק גליקוגן ↑)
- סינתאז נכבה (סינתזה ↓)
במצב שובע:
- אינסולין ← PP1
- PP1 מסיר פוספט
- פוספורילאז נכבה (פירוק ↓)
- סינתאז נדלק (סינתזה ↑)
זה מבטיח שפירוק וסינתזה לא יקרו בו-זמנית!
שאלה 11: ההבדל בין כבד לשריר
מדוע גלוקוז שמשתחרר מגליקוגן בשריר לא יכול לצאת לדם, בעוד שבכבד הוא כן יכול?
- לשריר אין את הטרנספורטר GLUT2.
- לשריר אין את האנזים גלוקוז-6-פוספטאז, ולכן גלוקוז-6-פוספט לא יכול להפוך לגלוקוז חופשי.
- השריר צורך את כל הגלוקוז מיד ולכן לא נשאר עודף.
- גליקוגן פוספורילאז בשריר מייצר תוצר שונה מזה שבכבד.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2).
ההבדל המרכזי: גלוקוז-6-פוספטאז
| פרמטר | כבד | שריר |
|---|---|---|
| גלוקוז-6-פוספטאז | יש | אין |
| מטרת הפירוק | שחרור גלוקוז לדם | ייצור ATP מקומי |
| תפקיד | הומאוסטזיס גלובלי | צרכים מקומיים |
מה קורה בכבד:
Glucose-6-phosphate → (ER) → Glucose-6-phosphatase → Glucose → GLUT2 → Blood
מה קורה בשריר:
Glucose-6-phosphate → Glycolysis → ATP
- גלוקוז-6-פוספט לא יכול לצאת מהתא (יש לו מטען)
- רק גלוקוז חופשי יכול לעבור דרך GLUT
- בלי גלוקוז-6-פוספטאז ← אין גלוקוז חופשי ← אין יציאה לדם
המשמעות הפיזיולוגית:
- הכבד “חושב גלובלי” - שומר על רמות גלוקוז לכל הגוף
- השריר “חושב על עצמו” - משתמש בגליקוגן לאנרגיה מקומית
שרשרת מעבר האלקטרונים ו-ATP Synthase
שאלות על בסיס שיעור 18.
שאלה 12: שאטלים להעברת כוח מחזר
מה ההבדל העיקרי בין Malate-Aspartate Shuttle לבין Glycerol-3-Phosphate Shuttle מבחינת התפוקה האנרגטית?
- שני השאטלים מעבירים אלקטרונים ישירות לקומפלקס I ולכן התפוקה זהה.
- ב-Malate-Aspartate Shuttle נוצר NADH במיטוכונדריה (נכנס לקומפלקס I), בעוד ב-Glycerol-3-Phosphate Shuttle האלקטרונים מועברים ישירות ל-Ubiquinone (עוקפים קומפלקס I) - ולכן התפוקה נמוכה יותר.
- ב-Glycerol-3-Phosphate Shuttle נוצר יותר ATP כי התהליך מהיר יותר.
- שני השאטלים מעבירים את ה-NADH עצמו למיטוכונדריה ולכן אין הבדל בתפוקה.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2).
Malate-Aspartate Shuttle (בלב, כליות וכבד): מעביר את כוח החיזור כך שנוצר NADH במטריקס המיטוכונדריאלי. ה-NADH נכנס לקומפלקס I ומעביר 4 פרוטונים - תפוקה מקסימלית.
Glycerol-3-Phosphate Shuttle (בשרירים ובמוח): האנזים Glycerol-3-Phosphate Dehydrogenase המיטוכונדריאלי מכיל קבוצת FAD ומעביר אלקטרונים ישירות ל-Ubiquinone, תוך עקיפת קומפלקס I. לכן מועברים פחות פרוטונים ונוצר פחות ATP.
חשוב לזכור: הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה בלתי חדירה ל-NADH - לכן צריך שאטלים בשביל להעביר את כוח החיזור, לא את המולקולה עצמה.
שאלה 13: מפירי צימוד (Uncouplers)
בניסוי מעבדה הוסיפו DNP (Dinitrophenol) למיטוכונדריות מבודדות. מה צפוי לקרות?
- ירידה בצריכת חמצן וירידה בייצור ATP.
- עלייה בצריכת חמצן ועלייה בייצור ATP.
- עלייה בצריכת חמצן וירידה/עצירה בייצור ATP.
- ירידה בצריכת חמצן ועלייה בייצור ATP.
פתרון
התשובה הנכונה היא (3).
DNP ו-FCCP הם מפירי צימוד (Uncouplers) - נשאי פרוטונים הידרופוביים שיכולים להיכנס לממברנה ולהעביר פרוטונים מהתווך הבין-ממברנלי למטריקס בלי לעבור דרך ATP Synthase.
התוצאה:
- צריכת חמצן עולה - שרשרת מעבר האלקטרונים “רצה” ללא בלם כי אין הצטברות של פרוטונים
- ייצור ATP נעצר - הפרוטונים לא עוברים דרך ATP Synthase אלא “דולפים” דרך הממברנה
זה ההבדל בין מפירי צימוד לבין מעכבי ATP Synthase (כמו Oligomycin) - במעכבים, גם צריכת החמצן יורדת בגלל הצימוד. במפירי צימוד, הצימוד נשבר ולכן שרשרת מעבר האלקטרונים ממשיכה לעבוד.
רלוונטיות קלינית: מנגנון דומה קיים ברקמת שומן חומה (Thermogenesis) ליצירת חום.
שאלה 14: מנגנון ATP Synthase
מהו המחסום האנרגטי העיקרי בפעילות ATP Synthase, ומדוע נדרש מפל ריכוזים של פרוטונים?
- המחסום העיקרי הוא יצירת הקשר בין ADP לפוספט, ומפל הפרוטונים מספק את האנרגיה ליצירת הקשר.
- המחסום העיקרי הוא שחרור ה-ATP מהאנזים, ומפל הפרוטונים גורם לשינויים קונפורמציוניים שמשחררים את ה-ATP.
- המחסום העיקרי הוא קישור ה-ADP לאנזים, ומפל הפרוטונים מגביר את האפיניות לסובסטרט.
- אין מחסום אנרגטי משמעותי, מפל הפרוטונים רק מאיץ תהליך ספונטני.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2).
באופן מפתיע, המחסום האנרגטי המרכזי ב-ATP Synthase הוא לא יצירת ATP, אלא השחרור שלו מהאנזים!
מנגנון הפעולה (Binding-Change Model):
- לכל יחידת β יש שלושה מצבים: O (Open), L (Loose), T (Tight)
- מעבר של 3 פרוטונים דרך ה-C-ring גורם לסיבוב של יחידת γ
- הסיבוב גורם לשינויים קונפורמציוניים בתת-יחידות β
- יחידה במצב T (שמכילה ATP) עוברת למצב O ומשחררת את ה-ATP
בהעדר מפל ריכוזים של פרוטונים, ה-ATP נשאר קשור לאנזים במצב T ולא משתחרר. מפל הפרוטונים מספק את האנרגיה לשינוי הקונפורמציוני שמאפשר את השחרור.
רגולציה של סינתזת חומצות שומן, כולסטרול וליפופרוטאינים
שאלות על בסיס שיעור 21.
שאלה 15: רגולציה של סינתזת חומצות שומן
מהו השילוב הנכון של גורמים המשפיעים על האנזים Acetyl-CoA Carboxylase (ACC)?
- ציטראט מעכב את ACC, פלמיטאט מפעיל את ACC, גלוקגון מפעיל את ACC.
- ציטראט מפעיל את ACC, פלמיטאט מעכב את ACC, גלוקגון מעכב את ACC.
- ציטראט מפעיל את ACC, פלמיטאט מפעיל את ACC, אינסולין מעכב את ACC.
- ציטראט מעכב את ACC, פלמיטאט מעכב את ACC, אינסולין מפעיל את ACC.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2).
- ציטראט (עודף אנרגיה) מפעיל את ACC - זוהי Forward Activation. עודף ציטראט מסמן שיש הרבה אנרגיה ואנחנו רוצים לכוון את האצטיל-CoA לבניית חומצות שומן.
- פלמיטאט (התוצר) מעכב את ACC - זהו משוב שלילי. כשיש הרבה פלמיטאט, האנזים מקבל סיגנל להאט.
- גלוקגון (הורמון הרעב) מעכב את המסלול של בניית חומצות שומן ומפעיל את האוקסידציה שלהן - במצב של רעב אנחנו צריכים לפרק שומן, לא לבנות אותו.
שאלה 16: חומצות שומן חיוניות ופרוסטגלנדינים
מדוע לינולאט ו-α-לינולנאט נחשבות לחומצות שומן חיוניות, ומהי חשיבותן הקלינית?
- יונקים לא יכולים לייצר קשרים כפולים מעמדה 9 והלאה לכיוון קצה המתיל, ומהן נוצרת חומצה ארכידונית שהיא מקור לפרוסטגלנדינים.
- יונקים לא יכולים לייצר שרשראות שומן ארוכות מ-16 פחמנים, ולכן צריכים לקבל אותן מהמזון.
- החומצות האלה משמשות ישירות כקופקטורים לאנזים COX ללא צורך בעיבוד נוסף.
- יונקים יכולים לסנתז את החומצות האלה אך בקצב איטי מדי, ולכן צריך להשלים מהמזון.
פתרון
התשובה הנכונה היא (1).
מעמדה 9 והלאה לכיוון קצה המתיל, יונקים לא יכולים לייצר קשרים כפולים - רק צמחים יודעים לסנתז את לינולאט (אומגה-6) ו-α-לינולנאט (אומגה-3). לכן אנחנו חייבים לאכול אותן מהצומח.
מלינולאט נוצרת חומצה ארכידונית (20:4), שהיא חומר המוצא לפרוסטגלנדינים - הורמונים שאחראים על דלקת, העלאת חום, וקרישת דם. זו הסיבה שתרופות כמו אספירין ואיבופרופן (מעכבי COX) מורידות דלקת, חום ומפחיתות קרישת דם.
שאלה 17: ליפופרוטאינים וטרשת עורקים
מטופל בן 55 מגיע עם בדיקת דם המראה יחס גבוה של LDL ל-HDL. מהי המשמעות הקלינית של ממצא זה ומהו המנגנון הפתולוגי?
- מצב תקין - LDL גבוה מעיד על ספיגה טובה של שומנים מהמזון.
- סיכון מוגבר לטרשת עורקים - LDL עודף חודר לדופן כלי הדם, עובר חמצון, ונבלע על ידי מקרופאגים שהופכים לתאי קצף היוצרים פלאק.
- סיכון מופחת לטרשת עורקים - LDL גבוה מסייע בפינוי כולסטרול מהרקמות.
- מצב חסר משמעות קלינית - רק רמת הכולסטרול הכללי חשובה לאבחון.
פתרון
התשובה הנכונה היא (2).
כאשר יש עודף LDL בדם, הוא חודר לדופן כלי הדם ועובר חמצון. מקרופאגים “אוכלים” את ה-LDL המחומצן והופכים לתאי קצף (Foam Cells). הצטברות תאי קצף יוצרת פלאק שמצר את כלי הדם - זוהי טרשת עורקים.
לעומת זאת, HDL אוסף כולסטרול עודף מהרקמות ומחזיר אותו לכבד (Reverse Cholesterol Transport). לכן:
- HDL גבוה יחסית ל-LDL = מצב טוב (פחות כולסטרול בדם, יותר פינוי)
- LDL גבוה יחסית ל-HDL = סיכון לטרשת עורקים
יש אנשים עם נטייה גנטית ל-LDL גבוה (מוטציה ב-LDL Receptor) - הכולסטרול לא נכנס לכבד ביעילות ונשאר בדם.