Переваривание и всасывание липидов

Нейтральные жиры, поступающие в организм с пи­щей, подвергаются гидролитическому расщеплению на глицерин и жирные кислоты, катализируемому ферментами липазами.

 

 

 

Подобно нейтральным жирам в кишечнике, расщепляются и фосфатиды. Гидролиз их, катализируемый фосфолипазами, приводит к образованию глицерина, жирных кислот, фосфорной кислоты и азо­тистого основания. Стериды, подвергаясь действию ферментов холестераз, гидролитически расщепляются на холестерин и соответст­вующую жирную кислоту.

Решающее значение для переваривания и использования пище­вых липидов имеет их эмульгирование, обеспечивающее большую доступность нерастворимых в воде липидов воздействию расщепляю­щих их липолитических ферментов, находящихся в водной фазе. Условий для эмульгирования в желудке нет. Поэтому липаза желудочного сока расщепляет лишь уже эмульгированные жиры пи­щи (например, жир молока). Основное переваривание жиров липазами сока поджелудочной железы и кишечника происходит в тонких киш­ках, чему способствуют соли желчных кислот, поступающие в кишеч­ник с желчью и обладающие мощным эмульгирующим действием.

Желчные кислоты по строению близки к холестерину. Это производные холановой кислоты (продукта окисления холестерина).

Желчные кислоты располагаются на поверхности раздела между жиром и водой, причем в жировой фазе располагается гидрофобная (циклическая) часть молекулы, а в водной фазе — гидрофильный оста­ток. Это препятствует слиянию мелких капель в крупные. Кроме того, желчные кислоты вызывают уменьшение по­верхностного натяжения на границе раздела фаз, способствуя не­устойчивости крупных жировых капель и образованию из них более мелких, что увеличивает поверхность соприкосновения жировой и водной фаз.

Увеличение поверхности жировых капель повышает эффективность действия липолитических ферментов. Благоприятные условия для их действия создаются и в ходе расщепления жиров, так как образую­щиеся при этом соли жирных кислот (мыла) также обладают эмульги­рующими свойствами.

Глицерин, образующийся при гидролизе липидов, хорошо растворяется в воде и легко всасывается слизистой оболочкой ки­шечника. Высшие жирные кислоты — стеариновая, пальмитиновая, олеиновая и др. в воде нерастворимы и могут всасы­ваться лишь в виде водорастворимых комплексов с желчными кисло­тами так называемых холеиновых кислот.

Холеиновые кислоты, всасываясь, распадаются в эпителии ки­шечных ворсинок на свободные жирные и желчные кислоты. Часть освободившихся желчных кислот поступает обратно в просвет ки­шечника, способствуя дальнейшему всасыванию высших жирных кислот, другая их часть доставляется с кровью в печень, откуда перехо­дит в состав желчи.

Из всосавшихся жирных кислот и глицерина в кишечном эпителии происходит частичный ресинтез специфических триглицеридов; здесь же часть свободных жирных кислот включается в фосфатиды, преимущественно в лецитин, осуществляющий функцию транспорта жирных кислот. Большая часть жиров, ресинтезированных в эпителии кишечника или всосавшихся из полости кишечника без предварительного гидролиза благодаря высокой степени диспергирования, поступает в кровь через лимфатическую систему. Меньшая часть жиров (около 20—30%) поступает непосредственно в кровеносные ка­пилляры и через систему воротной вены попадает в большой круг кровообращения. Основная масса жиров после всасывания откладывается в жировых депо организма: подкожной и забюшинной жировой клет­чатке, сальнике.

По мере надобности (например, при усиленном расходе энергии во время длительной мышечной деятельности, в условиях голодания и т. п.) происходит мобилизация запасных жиров из депо при уча­стии липаз жировой ткани. Жиры и продукты липолиза — глицерин и жирные кислоты — поступают в кровь и ею разносятся к местам их использования.

В плазме крови имеется сложная смесь липидов, в состав которой входят нейтральные жиры (триглицериды), фосфатиды, холестерин, его эфиры и свободные жирные кислоты. Транспорт нерастворимых в воде липидов осуществляется при участии белков плазмы и фосфатидов. Гидрофобные липиды с помощью фосфатидов (при посредстве их гидрофильных групп — фосфорной кислоты и азотистого основа­ния) связаны с гидрофильным белком, обволакивающим (окутываю­щим) липиды. Образуются комплексные транспортные формы липи­дов — хиломикроны и липопротеиды плазмы крови. Диаметр первых — около 0,5 ммк. Вторые обладают меньшими раз­мерами; их находят во фракциях глобулинов плазмы.

Свободные жирные кислоты транспортируются кровью в виде рас­творимых в воде комплексов с альбуминами плазмы.

 

Окисление липидов в тканевом липолизе

Продукты гидролиза липидов — жирные кислоты и глицерин — способны окисляться в тканях до СО₂ и Н₂О. Освобо­ждающаяся при этом химическая энергия частично аккумулируется в богатых энергией фосфатных связях АТФ, частично рассеивается в виде тепла. Так как химическая природа жирных кислот и глицерина различна, различны и пути их окисления.

Превращение глицерина

Окисление глицерина начинается с его фосфорилирования; при взаимодействии глицерина с АТФ образуется фосфоглицерин.

 

Затем он дегидрогенируется, образуя фосфоглицериновый альдегид:

 

Фосфоглицериновый альдегид является одним из промежуточных продуктов гликолиза (см. превращения углеводов). Поэтому дальнейшие превращения протекают по схеме гликолиза, т.е. до лактата и пирувата, который превращается в ацетилКоА. Последний вступает в цикл трикарбоновых кислот, где ацетильный остаток окисляется до СО₂ и Н₂О.

Превращение жирных кислот.

В основе современных представлений о механизме окисления жирных кислот лежит теория, предложенная Ф.Кноопом в 1904 г. Им было экспериментально доказано, что мо­лекулы жирной кислоты распадаются постепенно, укорачиваясь на 2 углеродных атома. Эта теория получила название теории -окисления, потому что окислению всегда подвергается второй от карбоксила углеродный атом (находящийся, следовательно, в -положении.

В настоящее время установлено, что окислению жирных кислот в тканях предшествует их активация — взаимодействие с коферментом А в присутствии АТФ. Следствием этого является образование ацильного производного жирной кислоты, обладающего макроэргической связью:

 

Активированная жирная кислота (ацил-КоА) дегидрогенируется, вследствие чего возникает двойная связь между атомами углерода. Реакция катализируется ферментами, представляющими собою флавопротеиды (ФлП), содержащие в качестве простетической группы ФАД.

 

Затем по месту образования двойной связи, под влиянием фермен­та эноил-гидратазы, происходит присоединение молекулы воды (гид­ратация):

 

 

Образующий -гидроксиацилКоА подвергается второму дегидрогенированию, осуществляемому ферментом р-оксиацилдегидрогеназой, причем акцептирование водорода осуществляется его коферментом — окисленным НАД:

 

 

 

Продукт этой реакции — кетоацилКоА расщепляется с одновремен­ным присоединением новой молекулы КоА к укороченной на 2 атома углерода жирной кислоте:

 

 

В результате этой реакции образуются ацетилКоА и новый жирный ацилКоА, содержащий на два угле­родных атома меньше, чем исходная жирная кислота. Он, в свою очередь, может подвергаться описан­ным выше превращениям, так что в конечном итоге вся углеродная цепь жирной кислоты распадается на двууглеродные фрагменты ацетилКоА.

Образовавшийся при окислении жирных кислот ацетилКоА включается в цикл трикарбоновых кислот, где остаток уксусной кис­лоты окисляется до С0₂ и Н₂0, а КоА, освобождаясь, может вступать в конденсацию с новой молекулой жирной кислоты. При оксилении 1 молекулы ацетилКоА образуется 12 молекул АТФ. Кроме того, восстановленные ФАД и НАД, акцептирующие водород при дегидрогенированиях жирных кислот, окисляются в дыхательной цепи. При этом соответственно образуются 2 и 3 молекулы АТФ. В сумме пол­ное окисление 1 двухуглеродного фрагмента любой жирной кислоты дает 17 молекул АТФ. Следовательно, при полном окислении 1 мо­лекулы высокомолекулярной жирной кислоты, например пальмити­новой, образуется (8x17) 136 молекул АТФ. Из них 1 молекула рас­ходуется на активацию жирной кислоты в самом начале процесса окисления.