I. Теоретическая часть

1. Обмен липидов

Липиды – группа веществ, широко распространенных в живых организмах; нерастворимых в воде; растворимых в неполярных растворителях. Служат в организме источником энергии, выполняют термоизоляционную функцию, функцию защиты от механических воздействий, влияют на проницаемость биомембран, участвуют в передаче нервного импульса.

1.1. Классификация липидов

А. Простые липиды: сложные эфиры жирных кислот с различными спиртами.

1. Триглицериды, или жиры - находятся в организме в форме протоплазматического жира, содержащегося в тканях в определенном количестве, и резервного жира, количество которого может значительно меняться. Жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными. Все они содержат четное число углеродных атомов, обычно от 12 до 24. Чаще встречаются пальмитиновая, стеариновая и олеиновые кислоты.

2. Воска: сложные эфиры высших жирных кислот и одноатомных или двухатомных спиртов с числом углеродных атомов от 16 до 22.

Б. Сложные липиды: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы.

1. Фосфолипиды: содержат остаток фосфорной кислоты:

а) глицерофосфолипиды.

Фосфатидилхолины (лецитины) содержат азотистое основание холин

[НО—СН₂—СН₂—N⁺(CH₃)₃]

Фосфатидилэтаноламины включают азотистое основание этаноламин

(НО—СН₂—СН₂—N⁺H₃):

Фосфатидилсерины содержат остаток аминокислоты серина

(НО—СН₇—СН(СОО^-)—NH⁺₃).

Из всех липидов глицерофосфолипиды обладают наиболее выраженными полярными свойствами. Фосфатидилхолины и фосфатидилэтаноламины являются главными липидными компонентами мембран клеток.

Фосфатидилинозитолы. Радикалом (R₃) в них является циклический спирт инозитол.

б) сфинголипиды (сфингофосфолипиды).

В роли спирта - сфингозин. В основном находятся в мембранах клеток, особенно нервной ткани. Наиболее распространены сфингомиелины. Они содержат остатки жирной кислоты, двухатомного ненасыщенного спирта сфингозина, азотистого основания (чаще холина) и фосфорной кислоты.

сфингомиелин

2. Гликолипиды (в основном гликосфинголипиды).

Широко представлены в тканях, особенно в нервной. Содержат церамид, состоящий из спирта сфингозина и остатка жирной кислоты, и остатки углеводов (чаще галактозы – галактозилцерамиды или глюкозы – глюкозилцерамиды):

галактозилцерамид

Производные галактозилцерамидов – цереброзиды – могут выполнять рецепторные функции.

3. Стероиды. Относятся к неомыляемой фракции липидов. К ним относятся холестерин, стероидные гормоны, желчные кислоты, витамины группы D:

холестерин

Каждая клетка содержит холестерин в составе мембран клеток. Он вместе с фосфолипидами и белками обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны и влияет на активность связанных с ней ферментов.

B. Предшественники и производные липидов: жирные кислоты, глицерин, жирорастворимые витамины, гормоны и т.д.

1.2. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ ЖИРОВ

Суточная потребность в жирах составляет 50-100 г. Они обеспечивают до 50 % потребности организма в энергии.

Переваривание жиров происходит в тонком кишечнике. В двенадцатиперстной кишке происходит нейтрализация попавшей в кишечник с пищей соляной кислоты желудочного сока бикарбонатами, содержащимися в панкреатическом и кишечном соках. Выделяющиеся при этом пузырьки углекислого газа способствуют перемешиванию пищевой кашицы. Происходит эмульгирование жира, в основном солями желчных кислот, которые попадают в двенадцатиперстную кишку с желчью. В желчи содержатся в основном холевая, дезоксихолевая и хенодезоксихолевая кислоты. Обычно они конъюгированы (соединены) с глицином или таурином.

Поджелудочная железа секретирует неактивную пролипазу. Ее превращение в активную липазу происходит при участии желчных кислот и белка панкреатического сока - колипазы. Колипаза присоединяется к липазе и делает ее устойчивой к действию трипсина, а также способствует соединению липазы с мицеллами. Оптимум рН липазы 8-9, в присутствии желчи он смещается до 6.

Липаза адсорбируется на поверхности мицелл и гидролизует сложноэфирную связь в триацилглицеринах. Основные продукты расщепления – 2-моноглицериды и жирные кислоты.

Жирные кислоты с короткой углеродной цепью и глицерин хорошо растворимы в воде. Они всасываются в кишечнике и поступают в кровь воротной вены, а затем в печень. Всасывание жирных кислот с длинной углеродной цепью и моноглицеридов происходит при участии желчи из мицелл. Жирные кислоты и моноглицериды всасываются, а соли желчных кислот остаются в просвете кишечника. Основная часть их всасывается в кровь в подвздошной кишке, попадает в печень и затем выделяется с желчью. Этот процесс называется гепатоэнтеральной циркуляцией. За сутки он происходит 6-8 раз.

В клетках эпителия кишечной стенки происходит ресинтез липидов. Он осуществляется двумя путями.

Первый путь - β-моноглицеридный. Из жирных кислот образуется их активная форма - ацил-КоА и затем происходит ацилирование β-моноглицеридов. Реакции катализируются ферментным комплексом – триглицеридсинтетазой.

Второй путь - α-глицерофосфатный. Глицерин фосфорилируется. Донором остатка фосфорной кислоты служит АТФ. Затем α-глицерофосфат взаимодействует с ацил-КоА.

Если в клетки поступили преимущественно жирные кислоты, синтез липидов идет α-глицерофосфатным путем, если жирные кислоты вместе с β-моноглицеридами - β-моноглицеридным путем.

Липиды практически не растворимы в воде и в жидкостях организма. Поэтому необходимы специальные механизмы для их транспорта.

Транспорт липидов осуществляется в составе особых частиц – липопротеинов. Это сферические частицы. Их поверхностная часть образована фосфолипидами и белками (аполипопротеинами). Фосфолипиды гидрофильными концами ориентированы наружу, а гидрофобные концы как бы растворены в липидной фазе внутри частиц. Внутренняя липидная фаза содержит в основном триацилглицерины и эфиры холестерина (рис. 1).

Липопротеины (ЛП) различаются по составу и содержанию липидов и белков. Их плотность тем больше, чем больше содержание в них белков. ЛП можно разделять центрифугированием. Они различаются также по электрофоретической подвижности. Выделяют:

- хиломикроны (ХМ) (диаметр – 0,1-5 мкм);

- липопротеины очень низкой плотности (ЛОНП);

- липопротеины низкой плотности (ЛНП):

- липопротеины высокой плотности (ЛВП).

Рис. 1. Структура липопротеина

Липопротеины образуются в клетках слизистой оболочки кишечника (хиломикроны и ЛОНП), в плазме крови (ЛНП и ЛВП), в гепатоцитах (ЛОНП и ЛВП). Хиломикроны и ЛОНП служат в основном для транспорта жиров по кровеносному руслу, а ЛНП и ЛВП – для транспорта холестерина. Жиры, синтезирующиеся в клетках кишечника, включаются главным образом в ХМ. ХМ попадают в лимфатическую систему и затем в общий кровоток.

Через 1-2 ч после приема жирной пищи наблюдается алиментарная гиперлипемия. Это физиологическое явление, когда концентрация триглицеридов в крови повышается, и в ней появляются ХМ. Ее пик наблюдается через 4-6 часов, а через 10-12 ч содержание триглицеридов возвращается к норме. ХМ исчезают из крови.

Триглицериды ХМ гидролизуются на поверхности эндотелия капилляров жировой ткани при участии фермента липопротеинлипазы. Образуются жирные кислоты и глицерин. Глицерин транспортируется в печень, где может быть использован для синтеза жиров. Основная масса жирных кислот проникает в ткани. В жировой ткани они депонируются в виде жиров, в сердечной мышце и работающих скелетных мышцах используются как источник энергии. Остаточные хиломикроны поглощаются клетками печени.