Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биологическая химия. Липиды. Учебное пособие
.pdf
ривания жиров и всасывания продуктов гидролиза ухудшаются, и значитель
ная их часть выводится из организма. Жирорастворимы е витамины при этом
также не всасываются, что приводит к развитию гиповитаминоза.
Наиболее мощное эмульгирующее действие на жиры оказываю т соли
желчных кислот, попадаю щ ие в двенадцатиперстную киш ку с желчью в виде
натриевых солей. Большая часть желчных кислот конъюгирована с глицином
или таурином. По химической природе желчные кислоты являются произ
водными холановой кислоты:
Хеиодвэохсмхол«вая
Как отм ечалось, желчные кислоты присутствую т в желчи в конъюги
рованной форме, т.е. в виде гликохолевой, гликодезоксихолевой, гли-
кохенодезоксихолевой (около 2/3—4/5 всех желчных кислот) или таурохолевой,
тауродезоксихолевой и таурохенодезоксихолевой (около V 5 - V 3 всех желчных
кислот) кислот. Эти соединения иногда назы вают парными желчными кисло
тами, так как они состоят из двух компонентов - желчной кислоты и глицина
или таурина. Соотнош ения между конъюгатами обоих видов могут меняться
в зависимости от характера пищи: в случае преобладания в ней углеводов
31
увеличивается относительное содерж ание глициновых конъюгатов, а при
высокобелковой диете - таурин овы х конъюгатов. Строение парных желчных
кислот может быть представлено в следующем виде:
С ззНз^О ^ з —C-NH-CHjpCOOK C23H3e(OH)3— O -NH -CK j-C Ha-S O aH
О О
Гтжохалеаа я кислота Тауроколеаая кислота
Считают, что только комбинация соль ж елчной кислоты + ненасыщен
ная жирная кислота + моноглицерид придает необходи мую степень эм ульги
рования жира. Соли желчных кислот резко ум еньшают поверхностное натяже
ние на поверхности раздела жир/вода, благодаря чему они не только облегчают
эмульгирование, но и стабилизируют уже образовавшуюся эмульсию.
32
Глава 6. БИОСИ НТЕЗ ЛИПИ ДОВ И ИХ КО МПОН ЕНТОВ
Липиды синтезируются в животном организме, но для синтеза этих
липидов обязательно поступление в организм поли ненасы щенных жирных
кислот (эссенциальны е жирные кислоты). Большинство этих кислот в орга
низме не синтезируются, они поступают с пищей и называются витамином F
(от англ. Fat - жир); на их долю в диете должно приходиться 1-2 % от общей
потребности в калориях (4-8 г/сут). К полиненасыщ енным жирным кислотам
относятся линолевая, линоленовая, арахидоновая, тимиодоновая. Линолевая
кислота составляет 10 % в адипоцитах и до 13 % в крови. В фосфолипидах ее
содержание составляет 30 %, в кардиолипинах - 80 %. О громное значение
этой кислоты в том, что она этерифицирует более половины всех эфиров холе
стерина. Линолевая кислота является предшественником всех ненасыщенных
кислот в организме. Полиненасы щенкые жирные кислоты содержатся в расти
тельных маслах - особенно много их в конопляном (линолевая кислота) и
льняном (линоленовая кислота). В подсолнечном, кукурузном и хлопковом
маслах нет линоленовой кислоты. В какосовом масле нет линолевой. Арахидо
новая кислота находится в животных продуктах - печени, рыбе, свином сале.
Может образовываться из линолевой в печени. Тимиодоновая кислота содер
жится в морепродуктах животного происхождения, особенно в рыбьем жире.
Значение полиненасыщенных жирных кислот заключается в следующем:
- входят в состав фосфолипидов мембран и поддерживают агрегатное
состояние липидного слоя мембран;
- имеют антиатерогенное действие (соединяясь с холестерином, при
дают этом у веществу новые качества - холестерин становится более раство
римым, более реакционноспособным, поэтому такой холестерин не накапли
вается на стенках сосудов).
Арахидоновая кислота может образовываться в организм е из линоле
вой и поэтому не является незаменимой в полном смысле слова, но ее обра
зования недостаточно, поэтому она должна поступать с пищей. Эта кислота
является источником простагландинов (Pg). Pg - гормоноиды, участвующие
во многих метаболических процессах в организме.
Полиненасыщенны е жирные кислоты являются источниками проста-
циклинов, препятствуя таким образом тром бообразованию, выполняя анти-
коагулянтную и антиагрегантн ую роль; предотвращают развитие дерматитов;
повышают устойчивость организма к инфекциям.
В сутки в организм поступает 80-1 00 г липидов. Холестерина посту
пает около 500 мг в сутки, из этого количества всасывается только 30 %, ос
тальная часть выделяется с каловыми массами.
При недостаточном поступлении липидов извне организм способен
частично ликвидировать дефицит липидных компонентов путем их биосин
теза. Так, некоторые предельные кислоты мо гут быть синтезированы в орга
33
низме ферментативным путем. Приведенная ниже схема отраж ает суммар
ный итог процесса образования пальмитиновой кислоты из уксусной:
СН3СООН + 7НООС - С Н 2- СОО Н + 28[Н ]
-------
»~
С 15Н3|СООН + 7 С 02 + 14Н20
Этот процесс осущ ествляется при помощи кофермента А, который
превращает кислоты в тиоэфиры и активирует их участие в реакциях нуклео
фильного замещения:
R—СН
О
2
' он
KoASH
О
"SKoA
Н20
Подробнее механизм этого процесса описан в прилож ении 4.
Некоторые ненасы щенные кислоты (наприм ер, олеиновая и пальмито-
леиновая) могут синтезироваться в организм е чел овека путем дегидрирова
ния насыщ енны х кислот. Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируют-
ся в организм е человека и поступают только извне. Основны м источником
этих кислот служит растительная пища, Линолевая кислота служит источни
ком для биосинтеза арахидоновой кислоты.
де ги дри ро ва ние
н,с
линолевая кислота
-2 [Н]
уд лин ени е
у-линоленовая кислота
дигомо-у-линоленовая кислота
\ / Х / Х / Х / ^ с о о н
-2[Н )
СООН
арахидоновая кислота
Арахидоновая кислота является одной из важнейших кислот, входящ их
в состав фосфолипидов.
Для построения фосфолипидов организму также требуются спирты.
Некоторые из них, например холин и инозит, организм человека способен
синтезировать в значительных количествах.
Триацилглицерины и фосфатидовые кислоты синтезирую тся на основе
глицеро-3-фосфата, который образуется из глицерина путем его переэтери-
фикации с АТФ. Далее глицеро-3-фосфат реагирует с двумя молекулами
ацил-КоА, образуя фосфатидовые кислоты, которые затем под действием
фермента фосфатазы отщепляют остаток фосфата. Высвободившийся дигли
церид реагирует с третьей молекулой ацил-КоА, образуя триглицерид. Био
синтез триацилглицеринов представлен на схеме 1.
34
C H .- O H
I
C H— OH
I
CH 2— OH
глицери н
CH 2 —О — С — R CH 2—О — С — R
I О О I о
I II // I II
CH—О—C—R + R —С.
CH2— O H
диа дилгл ицери н
CH 2—OH
CH — ОН о
I n
- 0 — P-
CH2 — 0 — P —OH
гл ице ро-3 -фо сфат
О О
I! I!
OH
2 R — С
N SK oA - 2KC,ASH
------- CH— О—C —R
VS KoA I О
CH 2— О — С — R
триац ил глицерин
сн—o-
сн,—о—P—OH
фосфатидоаая
Схема 1. Биосинтез триацилглицеринов
6.1. Пероксидное окисление
Процесс окисления лип идов во многом аналогичен окислению углево
дородов и протекает по свободнорадикальному механизму.
Первичным и продуктами окисления являются гидропероксиды:
o
-c -
о
- c -
!i
II
o
i
OH
фосфатаза
R—Н R ■ R- О —О- - n r - R —О—ОН
-НХ -К/
где R - углеводородный радикал липида.
Дальнейш ий распад гидропероксидов, которы е являются крайне неус
тойчивыми соединениями, сопровождается образованием альдегидов и кар
боновых кислот с уко роченной цепью.
В организме человека пероксидное окисление липидов инициируется
радикалами Н - 0 « и Н - 0 - 0 » или пероксидом водорода Н20 2. Их количе
ство резко возрастает при поглощении дозы ионизирующ его излучения. Сво
бодно-радикальной атаке подвергается метиленовая группа, находящаяся по
соседству с двойной связью углеводородного фрагмента кислотного остатка.
Региоселективность этого процесса объясняется образованием радикала ал-
лильного типа, который стабилизирован сопряжением неспаренного электро
35
на с л-электронами двойной связи. Конечными продуктами окисления явля
ются органические кислоты с укороченной цепью. Они имеют неприятный
запах пота или прогорклого масла.
Пероксидное окисление липидов является одним из наиболее важных
окислительных процессов в организме человека и основной причиной по
вреждения клеточных мембран.
6.2. Ферментативное окисление (|3-окисление жирных кислот)
Ферментативное окисление - это один из основных путей метаболизма ос
татков высших жирных кислот, входящих в состав липидов. Кроме того, фер
ментативное окисление липидов сопровождается выделением значительного
количества энергии, которая в дальнейшем может использоваться организмом.
Ферм ентативное окисление еще называю т (3-окислением, так как окис
лению подвергаются атомы углерода, находящ иеся в (3-положении по отно
шению к функциональной группе.
(3-окисление высших жирных кислот протекает в несколько стадий
(схема 2). Начальная стадия заклю чается в активировании исходного соеди
нения путем его взаимодействия с коферментом A (HS-KoA). На второй ста
дии происходит дегидрирование образовавшегося соединения, в результате
которого образуется a -ненасыщенная жирная кислота с трансконфигурацией
заместителей при двойной связи. Н а третьей стадии реакции происходит при
соединение воды к двойной связи, что приводит к образованию (3-гидрокси-
производного тиоэфира вы сшей жирной кислоты.
Полученное соединение далее окисляется до [3-оксопроизводного (чет
вертая стадия), которое, в свою очередь, либо расщепляется коферм ентом А
по С - С-связи с образованием кислоты, укороченной на д ва углеродных
атома, либо гидролизуется с последую щим декарбоксилированием.
Декарбоксилирование продуктов (3-окисления жирных кислот - один
из возможных путей образования к етоновы х тел, которые в большом коли
честве содерж атся в организме больных диабетом.
36
R— СН2—СН2—СН2—С
R— СН2—СН2—СН,—С
[ д еги др и ро ва ни е | НАД*
, о
'ОН
HS-lCoA
о
2 X SKoa'< ^ :
-2 Н
R—СН2—С Н =СН -— С
гидратация
R—СН2—СН— СН2— С ^
оки сле ни е
R— СН2—С — СН,— С
нго | HS-K.OA
R -C H 2 —С —СН2 —СООН
-с о ,
R—СН2—С—СН3
О
Схема 2. р-оки сление ж ирных кислот
— п и п S '
,0
SKoA
I SKoA
ОН
[О]
о
II
О
'SKoA
H S- K oA
сн.
ац ет ил -ко фе рм ен г А
R— СН ,— С
+
-S'
но вы й цик л
р-о ки сл ен ия
о
SKoA
О
'S K oA
37
Глава 7. БИОС ИНТЕ З Х О ЛЕСТ ЕРИ НА
Из общего количества холестерина, содерж ащегося в организм е, толь
ко 20 % его поступает вместе с пищей. Основное количество холестерина
синтезируется в организме с участием кофермента ацетил-КоА. Холестерин -
это метаболит, который играет важную роль в обеспечении барьерной функ
ции клеточных мембран, служит основой для синтеза стероидных гормонов.
Кроме того, он предохраняет клеточные мембраны от электрического пробоя и
препятствует аутоокислению мембранных липидов. Недостаток холестерина
(гипохолестеринемия) может обернуться повышением риска опухолевых и
вирусных заболеваний. Однако избыток холестерина (гиперхолестеринемия)
затрудняет перенос ионов кальция и его концентрация в цитоплазме повыша
ется. Это приводит к повышенному делению клеток и развитию атеросклероза.
Холестерин поступает в организм с пишей через желудочно-кишечный
тракт. Считается, что в среднем каждый человек с различными продуктами
потребляет в день 0,5 г холестерина. Холестерин синтезируется и в самом
организме: все клетки, кроме эритроцитов, обладают этой способностью, од
нако основная его масса синтезируется в печени. Организм человека в день
синтезирует 1 г холестерина. Из этого количества 20 % (200 мг) синтезирует
ся в клетках, а 80 % (800 мг) - в печени, 500 мг поступает с пищей.
В синтезе холестерина можно выделить три основные стадии: I - пре
вращение активного ацетата в мевалон овую кислоту, II - образование сква-
лена из мевалоновой кислоты, Ш - циклизация сквалена в холестерин.
Рассмотрим стадию превращения активного ацетата в мевалоновую
кислоту. Начальным этапом синтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА
является образование ацетоацетил-КоА посредством обратимой тиолазной
реакции:
С Н — С О — S-KoA + CH.,— С О — S-KoA ■—
Ац етил . Ко А -ац ет ит ра нс фе ра за
-------------
CH:, - C O -C li - C O -S -K o A + HS-KoA.
А ие тоа це ти л* КсА
Затем при последующей конденсации ацетоацетил-К оА с 3-й молеку
лой ацетил-КоА при участии гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-
КоА-синтаза) образуется р-гидрокси-Р-метилглутарил-КоА :
С Н з — с о — С Н , — С О — S - K o A + С Н , — С О — S - K o A ^ 2
А цето ац ет и л -К оА А це т и л- К о А - r» aw
и О
Г М Г -К о А- с ин та з а
38
г
он
I
**НООС— СН,— С—CHj—СО— S-KqA + HS-KoA.
I
CH3
13-Г идрокси-р-метилглутарил-КоА
Далее p-гидрокси-р-м етилглутарил-К оА под действием регуляторного
ферм ента НАДФ -зависимой гидроксиметилглутарил-КоА -редуктазы (ГМГ-
КоА-редуктаза) в результате восстановления одной из карбоксильных групп
и отщепления HS-K oA превращается в мевалоновую кислоту:
ОН
НООС—СИ,— С—СН,— СО—S-KoA + 2НАДФН + 2Н*
I
I ГМГ-КоА-рвдукгаза
СН3
р -Г ид р о кс и- р -м ет и лг л ут ар и л -К оА
-----------------------
►
он
- НООС—СН,—С—СН,—СН,ОН + 2НАДФ* + HS-KoA
i
I
сн 3
М ее ал он ов ая к ис ло та
ГМ Г-КоА-редуктазная реакция - первая практически необратимая ре
акция в цепи биосинтеза холестерина. Она протекает со значительной поте
рей свободной энергии (около 33,6 кДж). Установлено, что данная реакция
лимитирует скорость биосин теза холестерина.
Наряду с классическим путем биосинтеза мевалоновой кислоты имеется
второй, в котором в качестве промежуточного субстрата, по-видимому, образу
ется не (3-гидрокси-Р-метилглутарил-КоА, а Р-гидрокси-Р-метилглутарил-5-АГ1Б.
Реакции этого пути идентичны начальным стадиям биосинтеза жирных ки
слот вплоть до образования ацетоацетил-8-АПБ. В образовании мевалоновой
кислоты по этому пути принимает участие ацетил-КоА-карбоксилаза -
фермент, осуществляющ ий превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Опти
мальное соотношение малонил-КоА и ацетил-КоА для синтеза мевалоновой
кислоты - 2 молекулы ацетил-КоА на 1 молекулу малонил-КоА.
Физиологическая роль второго пути до конца не изучена. Полагают,
что он имеет определенное значение не только для синтеза веществ нестеро
идной природы , таких как боковая цепь убихинона, некоторых тРНК, но и
для биосинтеза стероидов.
39
На II стадии си нтеза холестерина мевалоновая кислота превращается в
сквален. Реакции II стадии начинаются с фосфорилирования мевалоновой
кислоты с помощью АТФ. В результате образуется 5-ф осфорный эфир, а за
тем 5-пирофосфорный эфир мевалоновой кислоты:
О О О ' С О О "
C H j АТФ ^ н 3 А Т« АДФ
Иа С — С - О И H 3C - < j ! - O H
СИэ СИз q
I ! «
ОИ зО Н C H jO - P “ 0 '
Мвадлоиет О~
5-Фосфов*веаломот 5-Пмрофосфснмевалонег
.......
....
N s ., М3(
ю сг
;Н?
— он
1Н3
:И20 -
0 о
t £
- Р - 0 - Р -
с г Ь-
5-пирофосфомевалоновая кислота в результате последующего фосфо
рилирования третичной гидроксильной группы образует нестабильный проме
жуточный продукт - З-фосфо-5-пирофосфомевалоновую кислоту, которая, де-
карбоксилируясь и теряя остаток фосфорной кислоты, превращается в изопенте-
нилпирофосфат. Последний изомеризуется в диметил-аллилпирофосфат:
СО О~
Л ТФ
АДФ
CjTOO-
?н3 о
1_0 _Р>-0 -
НзС-
CJLJLo-
5 - Пи ро фо сф ом вв ел ом ат
f
о*
Н3 С -
O'
fH3 о о
Ь н,о - ^ -о -^- о -
0 - о
З-Фосф о- 5 • пиро фосфо'
м&валонв*
о о
. 8 В
iH jO -P-O -P -O
i- i ,
Днм»тил»ллилпнрофосфат
Затем оба изомерных изопентенилпирофосфата (диметилаллилпиро-
фосфат и изопентенилпирофосфат) конденсируются с высвобождением пи
рофосфата и образованием геранилпирофосфата:
40
И эоп еи те ни ля ир оф ое фа т
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]