Обмен и Функции липидов. Клеточные мембраны

 

Липиды, их классификация. Структура и биологическая роль липидов отдельных классов. Липиды как незаменимые компоненты пищи, норма суточного потребле-ния. Химическое строение и биологическая роль клеточных мембран.

Липиды - природные органические соединения общими свойствами которых является низкая растворимость в воде и хорошая растворимость в аполярных растворителях, таких как хлороформ, жидкие углеводороды.

По химическому составу:

Простые:

§ Жирные кислоты — алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения.

§ Жирные альдегиды — высокомолекулярные альдегиды, с атомов углерода в молекуле выше 12.

§ Жирные спирты — высокомолекулярные спирты, содержащие 1-3 гидроксильные группы.

§ Предельные углеводороды с длинной алифатической цепочкой.

§ Ацилглицерины – производные глицерина и жирных кислот.

§ Воски — сложные эфиры высших жирных кислот и высших высокомолекулярных спиртов.

Сложные:

§ Фосфолипиды — сложные эфиры многоатомных спиртов и ВЖК, содержащие остаток фосфорной кислоты и соединённую с ней добавочную группу атомов различной химической природы.

§ Гликолипиды — сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами.

§ Сфинголипиды — класс липидов, относящихся к производным алифатических аминоспиртов. (Церамиды содержат только сфингозин, соединённый с жирнокислотнымацильным остатком.

§ Сфингомиелины содержат фосфохолин или фосфоэтаноламин.

§ Гликосфинголипиды содержат церамид, эстерифицированный по 1-гидрокси-группе остатком сахара. В зависимости от сахара гликосфинголипиды подразделяются на цереброзиды и ганглиозиды.

ü Цереброзиды содержат в качестве остатка сахара глюкозу или галактозу.                     

ü Ганглиозиды содержат трисахарид, причём один из них всегда сиаловая кислота.)

§ Стероиды (холестерин)

§ Полипреноиды (убихинон)

 

Важную роль в регуляции функционирования клеток различных органов и тканей играет производные эйкозаполиеновых кислот, так называемые эйкозоноиды. К ним относятся:

§ Простагландины относятся к биорегуляторам паракринной системы. При очень низких концентрациях они вызывают сокращение гладкой мускулатуры, участвуют в развитии воспалительной реакции, они принимают участие в регуляции процесса свертывания крови, и регулируют метаболические пути на уровне клеток; иначе их называют местными гормонами. 

§ Тромбоксаны образуются в тромбоцитах и после выхода в кровяное русло вызывают сужение кровеносных сосудов и агрегацию тромбоцитов.

§ Простациклины образуются в стенках кровеносных сосудов и являются сильными ингибиторами агрегации тромбоцитов.

§ Лейкотриены представляют собой группу триенов с сопряженными двойными связями. Они образуются в тромбоцитах, лейкоцитах и макрофагах в ответ на имуниологические и неимуннологические стимулы. а) принимают участие в развитии иммунных реакций, б) повышают проницаемость кровеносных сосудов, в) вызывают приток и активацию лейкоцитов.

2) Глициринсодержащие липиды. Из глициринсодержащих липидов наибольшее значение имеют ацилглицерины и глицерофосфолипиды. Обычно их рассматривают как производные трехатомного спирта – глицерола. делятся по количеству входящих в их состав ацильиых групп на:

§ моноацилглицигины -1 жирный кислотный остаток

§ диацилглицерины

§ триацилглицерины. Триацилглицерины. составляют основную массу резервных липидов человеческого организма

Триацилглицерины выполняют резервную функцию. Причем это преимущественно энергетический резерв организма.

1) Глицерол, входящий в структуру триацилглицерннов, может использоваться для синтеза глюкозы.

2) участвуют в защите внутренних органов человека от механических повреждений

3) Участвуют в терморегуляции, образуя теплоизолирующую прослойку. 

Потребность взрослого человека в жире составляет 80-100 г в сутки, в том числе в растительном масле - 25-30 г, полиненасыщенных жирных кислотах 3-6 г, фосфолипидах - 5 г.

Жиры - это обязательный компонент питания. Резкое ограничение поступления жиров с пищей может привести к (дистрофия, ослабление иммунологической реактивности организма и т.д.)

Клеточные мембраны. (плазматические, ЭР, ядерные, Гольджи, лизосомные, митохондриальные).

Основная часть липидов в мембранах представлена фосфолипидами,гликолипидами и холестерином.

Липиды мембран имеют в структуре две различные части:

· неполярный гидрофобный «хвост»

·  полярную гидрофильную «голову». (амфифильны)

Белки мембран включены в липидный двойной слой двумя способами:

· поверхностные мембранные белки

· интегральные мембранные белки.

· Полуинтегральные белки

. Повышенная жесткость мембран обуславливается увеличением соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, а также холестерина. Физические свойства мембран зависят от расположения белков в липидном слое.

К основным функциям мембран можно отнести:

· отделение клетки от окружающей среды и формирование внутриклеточных компартментов (отсеков);

· контроль и регулирование транспорта огромного разнообразия веществ через мембраны;

· участие в обеспечении межклеточных взаимодействий, передаче внутрь клетки сигналов;

· преобразование энергии пищевых органических веществ в энергию химических связей молекул АТФ.

 

Переваривание липидов в желудочно-кишечном тракте. Всасывание продуктов расщепления в стенку кишечника. Роль желчи в переваривании и всасывании липидов. Ресинтез триглицеридов в кишечной стенке. Депонирование и мобилизация жиров в жировой ткани, регуляция этих процессов. Виды ожирения.

Переваривание жиров - гидролиз жиров панкреатической липазой. Оптимальное значение рН для панкреатической липазы ≈8 достигается путём нейтрализации кислого содержимого, поступающего из желудка, бикарбонатом, выделяющимся в составе сока поджелудочной железы.Выделяющийся углекислый газ способствует дополнительному перемешиванию содержимого тонкой кишки.

Панкреатическая липаза выделяется в полость тонкой кишки из поджелудочной железы вместе с белком колипазой. Колипаза попадает в полость кишечника в неактивном виде и частичным протеолизом под действием трипсина превращается в активную форму.Колипаза своим гидрофобным доменом связывается с поверхностью мицеллы эмульгированного жира. Другая часть молекулы способствует формированию такой конформации панкреатической липазы, при которой активный центр фермента максимально приближен к своим субстратам - молекулам жиров, поэтому скорость реакции гидролиза жира резко возрастает.

Панкреатическая липаза гидролизует жиры преимущественно в положениях 1 и 3, поэтому основными продуктами гидролиза являются свободные жирные кислоты и 2-моноацилглицеролы (β-моноацилглицеролы). Молекулы 2-моноацилглицеролов также обладают детергентными свойствами и способствуют эмульгированию жира.

В переваривании глицерофосфолипидов участвуют несколько ферментов, синтезирующихся в поджелудочной железе. Фосфолипаза А2гидролизует сложноэфирную связь у второго атома углерода глицерола, превращая глицерофосфолипиды в соответствующие лизофосфолипиды. (Для проявления активности необходимы ионы кальция.)

Жирная кислота в положении 1 отщепляется под действием лизофосфолипазы, а глицерофосфохолингидролизуется далее до глицерола, холина и фосфорной кислоты, которые всасываются. Лизофосфолипиды - эффективные эмульгаторы жира, ускоряющие его переваривание.

В составе пищи холестерол находится в основном в виде эфиров. Гидролиз эфиров холестерола происходит под действием холестеролэстеразы - фермента, который также синтезируется в поджелудочной железе и секретируется в кишечник. Продукты гидролиза (холестерол и жирные кислоты) всасываются в составе смешанных мицелл.

Всасывание

Продукты гидролиза липидов - жирные кислоты с длинным углеводородным радикалом, 2-моноацилглицеролы, холестерол, а также соли жёлчных кислот образуют в просвете кишечника структуры, называемые смешанными мицеллами. Смешанные мицеллы построены таким образом, что гидрофобные части молекул обращены внутрь мицеллы, а гидрофильные - наружу, поэтому мицеллы хорошо растворяются в водной фазе содержимого тонкой кишки. Стабильность мицелл обеспечивается в основном солями жёлчных кислот. Мицеллы сближаются со щёточной каймой клеток слизистой оболочки тонкого кишечника, и липидные компоненты мицелл диффундируют через мембраны внутрь клеток. Вместе с продуктами гидролиза липидов всасываются жирорастворимые витамины A, D, Е, К и соли жёлчных кислот

Роль желчи

Эмульгирование (смешивание жира с водой) происходит в тонком кишечнике под действием солей жёлчных кислот. Жёлчные кислоты синтезируются в печени из холестерола и секретируются в жёлчный пузырь. Жёлчные кислоты действуют как детергенты, располагаясь на поверхности капель жира. В результате крупные капли жира распадаются на множество мелких, т.е. происходит эмульгирование жира. Эмульгирование приводит к увеличению площади поверхности раздела фаз жир/вода, что ускоряет гидролиз жира панкреатической липазой.

Ресинтез триглицеридов

После всасывания продуктов гидролиза жиров жирные кислоты и 2-моноацилглицеролы в клетках слизистой оболочки тонкого кишечника включаются в процесс ресинтеза с образованием триацилглицеролов. Жирные кислоты вступают в реакцию этерификации только в активной форме в виде производных КоА, поэтому первая стадия ресинтеза жиров - реакция активации жирной кислоты: HS КоА + RCOOH + АТФ → R-CO ~ КоА + АМФ + Н4Р2О7.

Реакция катализируется ферментом ацил-КоА-синтетазой (тиокиназой). Затем ацил~КоА участвует в реакции этерификации 2-моноацилглицерола (ацилтранеферазы.)

В реакциях ресинтеза жиров участвуют, как правило, только жирные кислоты с длинной углеводородной цепью. В ресинтезе жиров участвуют не только жирные кислоты, всосавшиеся из кишечника, но и жирные кислоты, синтезированные в организме.

Мобилизация жира активируется в тех случаях, когда глюкозы недостаточно для обеспечения энергетических потребностей организма: в постабсорбтивный период, при голодании и физической работе под действием гормонов глюкагона, адреналина, соматотропина. Жирные кислоты поступают в кровь и используются тканями как источники энергии.

Регуляция мобилизации жиров. Мобилизация депонированных жиров стимулируется глюкагоном и адреналином и, в меньшей степени, соматотропным, кортизолом. В постабсорбтивный период и при голодании глюкагон, действуя на адипоциты через аденилатциклазную систему, инициируют липолиз и выделение жирных кислот и глицерина в кровь. При физической активности увеличивается секреция адреналина, который действует через β-адренергические рецепторы адипоцитов, активирующие аденилатциклазную систему. Адреналин одновременно действует и на α2-рецепторы адипоцитов, связанные с ингибирующим G-белком, что инактивирует аденилатциклазную систему

Если поступление жира превышает потребности организма в энергии, то жир депонируется в адипоцитах - специализированных клетках жировой ткани

Ожирением считают состояние, когда масса тела превышает 20% от "идеальной" для данного индивидуума.

1. Первичное ожирение характеризуется множеством гормональных и метаболических особенностей у лиц, страдающих этим заболеванием, развивается в результате алиментарного дисбаланса - избыточной калорийности питания по сравнению с расходами энергии.

2. Вторичное ожирение - ожирение, развивающееся в результате какого-либо основного заболевания, чаще всего эндокринного. Например, к развитию ожирения приводят гипотиреоз, синдром Иценко-Кушинга, гипогонадизм и многие другие заболевания.

Транспортные липопротеиды крови: особенности строения, состава, функций липопротеидов разных классов. Транспорт и основные направления использования высших жирных кислот в организме. Дислипопротеидемии, их значение в развитии патологических процессов. Нормативные величины концентрации общих липидов, триглицеридов, высших жирных кислот и холестерола в плазме крови.

Липопротеиды — это транспортная фор­ма липидов в крови, водорастворимость этих комплексов обеспечивает активное включение липидов плазмы в процессы метаболизма. Все липопротеиды содержат в себе одновременно триглицериды, фосфолипиды и холесте­рин, но в различных количественных соотношениях.

1. Хиломикроны – частицы, которые образуются в слизистой кишечника с пищевого жира и содержат преимущественно триглицериды.

2. Липопротеиды очень низкой плотности образуются в печени, содержат 10-15% от общего холестерина и обогащены триглицеридами.

3. Липопротеиды низкой плотности содержат 60-70% общего холестерина сыворотки крови. Они считаются основными переносчиками холестерина к периферическим тканям.

4. Липопротеиды высокой плотности содержат 20-30% холестерина. Они являются самыми важными факторами обратного транспорта холестерина из тканей в печень, где происходит его катаболизм.

 

Типы липопротеинов	Хиломикроны (ХМ)	ЛПОНП	ЛППП	ЛПНП	ЛПВП
Функции	Транспорт липидов из клеток кишечника(экзогенных липидов)	Транспорт липидов, синтезируемых в печени (эндогенных липидов)	Промежуточная форма превращения ЛПОНП в ЛПНП под действием фермента ЛП-липазы	Транспорт холестерола в ткани	Удаление избытка холестерола из клеток и других липопротеинов. Донор апопротеинов А, С-П
Место образования	Эпителий тонкого кишечника	Клетки печени	Кровь	Кровь (из ЛПОНП и ЛППП)	Клетки печени - ЛПВП-пред-шественники

 

Жирные кислоты, связанные с альбуминами, называют свободными жирными кислотами, чтобы выделить их из ряда прочих жирных кислот, присутствующих в плазме крови. Концентрация свободных жирных кислот в плазме крови в условиях покоя равна 15 мг/дл, что составляет лишь 0,45 г жирных кислот во всем объеме циркулирующей крови.