2 курс / Биохимия / Kurs_lektsiy_po_Biokhimii_-20200516 / 3. Лекция. Биохимические закономерности переваривание и всасывания липидов
.pdfБИОХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЯ ЛИПИДОВ
Липиды являются обязательной составной частью сбалансированного
пищевого рациона человека.
Значение липидов как пищевого продукта
1.Жиры в питании человека имеют энергетическое значение: 1 г жиров при окислении даёт 9,3 ккал, а 1 г углеводов – 4,1 ккал.
2.В состав липидов входят незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты (витамин F).
3.С пищей организм получает ФЛ и ХС, необходимые для процессов синтеза мембранных компонентов.
Суточная потребность в липидах для взрослого человека массой 70 кг составляет - 80-100 г в сутки, для детей от 3х до 10 лет - 25-30 г в сутки.
При сбалансированном питании липиды растительного происхождения
(различные растительные масла) и животного происхождения (животные жиры, рыбий жир) находятся в количественном отношении 1:3.
Различают:
экзогенные пищевые липиды: представлены ТАГ, которые составляют
98%, остальные 2% приходятся на ФЛ, ХС и ЭХ.
и эндогенные липиды, которые содержатся в составе слущенного эпителия, желчи, кишечного и панкреатического соков.
Значение эндогенных липидов: они необходимы для формирования физиологического состава химуса. Так, например, они восполняют недостаток некоторых экзогенных липидов в составе химуса (полиеновых ВЖК, ФЛ и т.п.).
Переваривание липидов у взрослого человека
Переваривание липидов у взрослых людей начинается в полости 12-
перстной кишки. Для осуществления этого процесса необходимы некоторые условия:
I. Сок поджелудочной железы поставляет в кишечник:
мукопротеины, которые защищают слизистую оболочку тонкой кишки от действия протеаз.
Гидрокарбонат (NaHCO3), который нейтрализует кислый химус и создает оптимум рН для ферментов (рН=7,2-7,8):
(кислый химус желудка) HCI + NaHCO3 = СО2+ Н2О + NaCI
Пузырьки СО2 и перистальтика кишечника осуществляют разрыхление пищевой кашицы и обеспечивают перемешивание ее с панкреатическим соком и желчью.
панкреатические ферменты, в числе которых и липолитические.
II. В полость 12-перстной кишки через общий желчный проток поступает желчь, основным компонентом которой являются желчные кислоты.
Функции жёлчных кислот
1.Служат мощными эмульгаторами липидов.
2.Принимают участие в образовании транспортной формы липидов -
мицеллы.
3.Жёлчные кислоты являются активаторами липолитических ферментов: панкреатической липазы, фосфолипазы А2.
4.Выполняют холеретическую функцию. Синтез желчных кислот является главным путем избавления организма человека от избытка ХСа.
III. Кишечный сок, секретируемый железами Бруннера и Либеркюна. В
кишечном соке содержатся ферменты, участвующие в переваривании липидов: кишечная липаза и холестеролэстераза (всего работаю 22
фермента).
Гормоны, активирующие переваривание жиров
Поступление кислого химуса из желудка (HCl) является стимулом к
образованию в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки двух
гормонов:
1.Секретин – низкомолекулярный полипептид, который с током крови попадает в поджелудочную железу и стимулирует секрецию панкреатического сока, богатого водой и гидрокарбонатом, а также стимулирует продукцию жёлчи гепатоцитами.
2.Холецистокинин (панкреозимин) – полипептид, который всасывается
вкровь и стимулирует секрецию панкреатического сока, обогащенного ферментами, вызывает сокращение желчного пузыря и выброс желчи в двенадцатиперстную кишку, усиливает перистальтику кишечника,
стимулирует сокращение желудка и пилорического сфинктера; усиливает
секрецию бруннеровских желез и уменьшает секрецию бикарбонатов.
Переваривание и всасывание продуктов переваривания липидов в
желудочно-кишечном тракте
Процесс переваривания и всасывания жиров пищи состоит из 5 этапов.
I этап: эмульгирование, т.е. дробление крупных липидных капель на более мелкие. Только эмульгированные липиды подвергаются ферментативному гидролизу. Соли жёлчных кислот располагаются на поверхности жировых капель в виде тончайшей пленки и снижают поверхностное натяжение, в результате чего крупные капли жира распадаются на более мелкие, т.е. происходит эмульгирование.
Стабилизатором мелких жировых капель являются соли жёлчных кислот,
т.к. они препятствуют слиянию этих мелких капель. В результате эмульгирования резко увеличивается поверхность взаимодействия жиров с ферментами.
Гидролиз ТАГ осуществляется под действием панкреатической липазы,
поступающей из поджелудочной железы в форме неактивного предшественника или зимогена – пролипазы. В полости кишечника пролипаза активируется и стабилизируется при участии специального белка
– колипазы и солей жёлчных кислот.
Активная липаза – это комплекс, состоящий из 2-х молекул колипаз
(белок панкреатического сока) с пролипазой и Na+-солями жёлчных кислот.
Этот комплекс приводит не только к активации липазы, но и приобретает устойчивость к действию трипсина.
Панкреатическая липаза расщепляет в ТАГ сложноэфирные связи в α-
положении с большой скоростью, и медленно – в β-положении. Полный гидролиз ТАГ происходит постадийно: сначала быстро гидролизуется связь
1 с образованием ДАГ (25%), затем быстро гидролизуется связь 3 с
образованием β-МАГ (70%), а потом медленно идет гидролиз β-МАГ (5%)
до глицерола и ВЖК.
В расщеплении β-МАГ участвует также липаза кишечного сока, однако её активность невысока и она не действует на ДАГ и ТАГ. Часто её присутствием обеспечивается пищеварение ТАГ при отсутствии панкреатической липазы. Наряду с этим в химусе тонкого кишечника обнаруживаются негидролизованные ТАГ и ДАГ.
ФЛ,
ХС
Желчные к-ты
II этап. Ферментативный гидролиз липидов под действием липолитических ферментов
Пролипаза
+ колипаза (2 молекулы) + Na+ соль желчной кислоты Активный комплекс: (1. Липаза-колипаза; 2. Na+ соль желчной
кислоты)
α Н2С1– О – СО – R1 |
Н2С-ОН |
Н2О |
|||
│ |
быстро относительно |
│ |
быстро относительно |
||
β HC2 – O – CO – R2 |
1 положения |
НС – О - СО – R2 |
3 положения |
||
│ |
Н2О |
R1СООН │ |
|
R3СООН |
|
ɣ Н2С3– О – СО – R3 |
|
Н2С– О – СО – R3 |
|||
ТАГ |
|
|
|
ДАГ |
|
Н2С – ОН |
панкреатическая липаза |
Н2С – ОН |
|
||
│ |
медленно относительно |
│ |
|
||
НС - О - СО – R2 |
2 положения |
|
НС – ОН + R2СООН |
||
│ |
+ кишечная липаза активна |
│ |
|
||
Н2С – ОН |
только относительно |
|
Н2С – ОН |
|
|
β-МАГ |
|
2 положения |
|
|
|
Н2О |
|
|
|
|
|
|
|
Схема гидролиза ТАГ |
|
Гидролиз фосфолипидов осуществляют фосфолипазы А1, А2, С, Д,
выделяемые с панкреатическим соком, которые расщепляют сложно-
эфирные связи фосфолипидов в строго определенных положениях:
Фосфолипаза А1 гидролизует эфирную связь в положении 1.
Фосфолипаза А2 гидролизует эфирную связь в положении 2.
Фосфолипаза С вызывает гидролиз связи между фосфорной кислотой и глицеролом.
Фосфолипаза Д расщепляет эфирную связь между аминоспиртом и фосфорной кислотой.
Места ферментативной атаки различными фосфолипазами (в качестве примера изображена структура фосфатидилхолина – лецитина)
При полном гидролизе фосфатидилхолина образуются глицерол, 2
ВЖК, Н3РО4, аминоспирт.
В поджелудочной железе синтезируется в основном профосфолипаза А2,
которая активируется в полости кишечника путём ограниченного протеолиза, осуществляемого трипсином.
Происходит отщепление от профосфолипазы А2 гептапептида с образованием фосфолипазы А2. Для реакции необходимы соли желчных кислот и Са2+.
Активация профермента фосфолипазы А2 в тонкой кишке трипсином за счет ковалентной модификации путем частичного протеолиза
Фермент отщепляет от ФХ жирную кислоту в β-положении и образуется
поверхностно активное вещество (ПАВ) – лизофосфатидилхолин
(лизолецитин).
Структура лизофосфатидилхолина (лизолецитина)
Существует также фосфолипаза В, которая способна гидролизовать сложно-эфирные связи фосфолипидов как в 1-ом, так и во 2-ом положениях.
Гидролиз эфиров ХС.
Эфиры ХСа (ЭХС) расщепляются на свободный ХС и ВЖК под действием фермента – холестеролэстеразы панкреатического и кишечного соков:
Гидролиз эфиров ХСа
III этап: мицеллообразование
Жёлчные мицеллы (первичные мицеллы) образуются в жёлчном пузыре.
Первичная или простая жёлчная мицелла – это коллоидная частица,
представляющая собой сложный ассоциат, состоящий из желчных кислот,
ФЛ и ХС в соотношении 12,5: 2,5: 1. ХС образует ядро жёлчной мицеллы.
Ядро окружено оболочкой, состоящей из желчных кислот и ФЛ. Своей гидрофобной частью амфифильные жёлчные кислоты и фосфолипиды обращены к ядру, а гидрофильной в окружающую среду.
ФЛ,
ХС
Жёлчные к-ты
Структура первичной желчной мицеллы (простой)
Растворимую форму мицеллы обеспечивают жёлчные кислоты.
Гидрофобные продукты гидролиза (ВЖК, β-МАГ, ДАГ, ХС,
лизофосфолипиды, витамины А, D, Е, К) постепенно поглощаются мицеллами желчи. В результате формируется смешанная мицелла (другое название сложная или вторичная).
ЭХС |
ТАГ |
ФЛ |
|
ВЖК, |
Лизо-ФЛ |
|
Хс |
β-МАГ, |
||
|
|||
|
ДАГ |
|
Схема образования смешанной мицеллы
Структура смешанной мицеллы представляет собой гидрофобное ядро из липидных компонентов: ВЖК, β-МАГ, ДАГ, ХС и жирорастворимых витаминов А, D, Е, К, окруженное гидрофильной оболочкой, состоящей из желчных кислот, лизо-ФЛ и ФЛ. Размер смешанной мицеллы в 100 раз мньше самых мелких эмульгированных жировых капель.
IV этап. Всасывание
Крупные молекулы в полости тонкого кишечника деградируют до более мелких, которые могут проникать в энтероцит. Проникновение мицелл в энтероцит регулируется гликокаликсом, покрывающим апикальную мембрану энтероцитов. Гликокаликс работает по типу кондуктора:
отбрасывает назад в полость крупные гидрофобные молекулы и пропускает мелкие гидрофильные. Продукты ферментативного гидролиза липидов,
которые хорошо растворимы в воде, такие как глицерол, аминоспирты,
фосфорная кислота, жирные кислоты с короткой углеродной цепью (менее 10
атомов углерода), которые свободно всасываются в кишечнике, попадая в энтероцит, а оттуда поступают в кровь воротной вены, а с ней в печень.
Сложная мицелла способна проникать в энтероцит путем мицеллярной простой диффузии без затраты энергии. В энтероците происходит распад сложной мицеллы, при этом желчные кислоты сразу же поступают в кровь и через воротную вену в печень, где снова переходят в состав желчи
(энтерогепатическая циркуляция желчных кислот).
V этап. Процессы, протекающие в энтероците
а) ресинтез липидов в слизистой оболочке тонкой кишки
Процесс синтеза жира в энтероцитах из компонентов мицелл называется ресинтезом жира. В процессе ресинтеза происходит образование липидов,
близких по составу к липидам организма. Ресинтез ТАГ в энтероцитах происходит по β-моноацилглицерольному пути (гладкий эндоплазматический ретикулум) и α-глицерофосфатному пути (шероховатый эндоплазматический ретикулум).
Спирт глицерол в 1-ой и 3-ей позициях этерифицируется преимущественно насыщенными экзогенными ЖК (С8:0 – С24:0), а по 2-ой – моноеновыми ЖК
(С18:1, С16:1).
Ресинтез ТАГ по моноацилглицеридному пути
Жирные кислоты приобретают активную форму ацил-КоА и при участии трансацилаз переносятся на β-МАГ.
Ресинтез фосфолипидов
В энтероцитах эссенциальные полиненасыщенные ВЖК преимущественно включаются в ресинтез полярных ФЛ по 2-му положению.
В энтероцит поступают преимущественно лизо-ФЛ, где они этерифицируются эссенциальными полиненасыщенными ВЖК.
Ресинтез фосфолипидов в энтероците (на примере фосфатидилхолина)