Lekcija_20._CHebotareva_E

Лекция № 20

Тема: «Обмен липидов».

Лектор: доцент, к.м.н. Чеботарёва Елена Георгиевна

План:

1.Биологическая роль липидов

1)Важнейший источник энергии, который долго хранится(1г дает 9,4 ккал энергии) 2)Структурная (защитная): а)на уровне клетки: липиды (фосфолипиды и холестерин)обеспечивают текучесть мембраны, б)на уровне организма: липиды(жиры)формируют подкожно-жировую клетчатку, окружают органы и сосуды 3)Растворители жирорастворимых витаминов, желчные кислоты являются поверхностноактивными веществами 4)Источники незаменимых жирных кислот

5)Гармональная: из арахидоновой кислоты образуются тканевые гармоны простагландины, тромбоксаны и лейкотриены,из холестерина синтезируются стероидные гармоны

3. Значение липидов

Значение липидов необходимо для понимания проблемы ожирения, атеросклероза, пародонтоза и биохимии рационального питания. Одним из важнейших критериев ценности липидов является содержание незаменимых жирных кислот. К незаменимым жирным кислотам

1

относятся: высокомолекулярные полиненасыщенные жирные кислоты, которые не могут синтезироваться в организме: линолевая С18(2=),α-линоленовая С18(3=) - абсолютно незаменимые жирные кислоты, источником служит растительное масло. Из линолевой кислоты в клетке образуется γ-линоленовая С18(3=) и арахидоновая С20(4=).В тканях из арахидоновой кислоты образуется эйкозаноиды-тканевые гормоны-простагландины (в предстательной железе), лейкотриены (в лимфоцитах) и тромбоксаны (в тромбоцитах).

Суточная потребность в липидах составляет 50-100 г.

4.Эмульгирование (дробление) жировой капли:

-благодаря перистальтике кишечника происходит механическое дробление капель жира

- благодаря выделению СО2 в результате реакции нейтрализации гидрокарбонатов панкреатического сока кислым содержимым желудка, выделяющейся СО2 способствует разрушению крупных капель жира - под влиянием желчных кислот и их солей капли жира дробятся на мельчайшие капельки.

Эмульгированные липиды становятся доступными для ферментов.

5. Строение желчных кислот и их значение

Желчные кислоты образуются в печени из холестерина, в молекулы которого вводятся в

гидроксильные(-ОН) и карбоксильная (-СООН) группы.Желчные кислоты из печени поступают в желчный пузырь и затем в 12-п.к.

Большая часть желчных кислот конъюгирует аминокислотами(глицином или таурином) по карбоксильной группе парных желчных кислот. Парные желчные кислоты-холеиновые кислотыобладают амфипатическими свойствами ,т.к. содержат гидрофильные (-ОН и –СООН) и гидрофобные (кольцо стерана) группы. Поэтому парные желчные кислоты являются детергентами т.е. эмульгаторами(снижают поверхностное натяжение липидов).

Функции желчных кислот: 1.Эмульгаторы 2.Активируют панкреатическую липазу

3.Участвуют во всасывании продуктов переваривания липидов и жирорастворимых витаминов в форме мицеллы 4.Растворяют холестерин в желчном пузыре

6. Переваривание и всасывание липидов

Перевариванию подвергаются только эмульгированные липиды. Переваривание начинается в 12-п.к. под действием фермента липазы. В 12-п.к. эмульгированные ТАГ атакуются ферментом панкреатического сока-липазой. Липаза относится к классу гидролаз, подклассу эстераз и обладают относительной специфичностью. Липаза отщепляет жирные кислоты от первичных «С» атомов ТАГ,в результате образуется моноацилглицерин(МАГ) и две жирные кислоты. В результате действия липазы в просвете 12-п.к. накапливаются до 57% Маг, которые лучше растворимы,40% глицерина и жирных кислот и около 3% непереваренных ТАГ.

Кроме липазы, панктреатический сок содержит фосфолипазу, которая участвует в переваривании фосфолипидов.Кишечный сок содержит фосфолипазы, которые расщепляют лизофосфатиды до составных компонентов: глицерин, фосфорная кислота, холин и RCOOH. В результате действия фосфолипаз А1, А2, С, Д образуются: глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота, спирты(серин, холин, этаноламин), сфингозин. Панкреатический сок содержит фермент холестеролэстеразу, расщепляющую эфиры холестерина. Все ферменты панкреатического и кишечного сока активно расщепляют липиды при рН>7.

В результате переваривания липидов в кишечнике образуется хорошо растворимые (глицерин, фосфорная кислота, холин, инозит, серин, сфингозин и др,) и нерастворимые (ТАГ, высокомолекулярные жирные кислоты С > 10, холистерол, лизофосфатиды и фосфолипиды) продукты.

2

Растворимые продукты - легко всасываются из кишечника в кровоток путем диффузии. Нерастворимые продукты - всасываются из просвета кишечника в его стенку в форме мицелл.

Мицелла состоит из гидрофобного ядра, включающего МАГ, холестерол и жирные кислоты, а ненужный гидрофильный слой образован фосфолипидами и желчными кислотами.

Встенки кишечника мицеллы распадаются: желчные кислоты поступают в кровоток и далее в печень, а из печени в желчный пузырь и вновь в просвет 12-п.к. -кишечно-печеночной циркуляции. Желчные кислоты используются многократно (желчные кислоты совершают до 5 циклов в сутки).

Вэпителиальных клетках ворсинок кишечника:

1.Из МАГ и жирных кислот образуется ТАГ - высоко специфичные для организма человека 2.Из лизофосфатидов синтезируются фофсолипиды

3.Из холестерина и жирных кислот образуются эфиры холестерина-холестериды;т.е. в стенки кишечника происходит постоянный ресинтез свойственных для организма ТАГ,фосфолипидов и эфира холестерина.

Ресинтезированные в стенки кишечника липиды в составе хиломикронов (ХМ) попадают в лимфатическую систему(из-за больших размеров). ХМ растворимая транспортная форма экзогенных липидов от кишечника к внутренним органам, в первую очередь, к клеткам жировой ткани. В глубине ХМ содержится до 90% ТАГ,7% холестеридов. Наружный слой образует свободный холестерин (ХЛ), фосфолипиды (1,5%), а поверхность ХМ образована специфическими белками (1,5%), которые обеспечивают устойчивость ХМ и его растворимость. Из грудного лимфатического протока ХМ попадает в кровь, и транспортируются к внутренним органам, таким образом, транспортная форма липидов из просвета кишечника в стенку является мицелла, а транспортной формой липидов из стенки кишечника в кровь - ХМ. ХМ переносит ТАГ к клеткам жировой ткани (адипоцитам): жировое депо и молочные железы. ХМ не проникают в клетку. На поверхности клеток расположен фермент литопротеинлипаза, которая локализована в эндотелии капилляров. Литопротеинлипаза расщепляет ТАГ в составе ХМ до глицерина и жирных кислот. Жирные кислоты поглощаются адипоцитами и используются для отложения в запас собственных ТАГ. При этом ХМ уменьшается в размерах (остаточные ХМ - ХМ-ост.). ХМ ост., содержащие ФЛ и ХЛ, поглощаются клетками печени путем эндоцитоза (на поверхности печени специфические рецепторы к белковой оболочке ХМ).

7. Тканевой липолиз

Тканевой липолиз происходит в жировой ткани постоянно. Гидролиз тканевых жиров осуществляет высокоспецифичный фермент гормоночувствительная липаза (ТАГ-липаза). Она гидролизует ТАГ до глицерина и свободных жирных кислот.

Глицерин не утилизируется в клетках жировой ткани, поэтому он выходит из адипоцитов и поступает в плазму, а из кровотока – в печень и далее в почки. В клетках печени и почек активен фермент глицерокиназа, поэтому только эти органы используют глицерин.

Свободные жирные кислоты в жировой ткани могут вновь активироваться и использоваться для синтеза ТАГ.

Таким образом, в жировой ткани с одинаковой скоростью идут 2 противоположных процесса: распад и синтез ТАГ.

Если скорость липолиза превышает скорость синтеза жиров, то свободные жирные кислоты поступают в плазму, где связываются с сывороточными альбуминами, которые переносят их ко всем органам (важный источник энергии): печень, скелетная и сердечная мышцы. Следовательно, транспортной формой ТАГ от жирового депо к другим органам являются альбумины плазмы.

Фермент гормоночувствительная (ГЧ) липаза (ТАГ-липаза) активируется адреналином, норадреналином, глюкагоном, АКТГ. Эти гормоны обладают непрямым механизмом действия и активируют гормоночувствительную липазу через вторичных посредников: ц-АМФ, ионов Са, диацилглицерина (ДАГ) и инозитолтрифосфата (ИФЗ). Инсулин - их антаганист,т.к. ингибирует ГЧ липазу.

3

При сахарном диабете в отсутствии инсулина в крови резко возрастает содержание свободных высших жирных кислот, которые клетки используют как источник энергии, вместо глюкозы.

8. Окисление жирных кислот и глицерина

Катаболизм липидов. В организме человека (70 кг) находится около 12-15 кг жира. Этот запас ТАГ обеспечивает поддержание основного обмена в течении нескольких недель. Жировая ткань очень метаболически активна и реагирует на изменения в обмене веществ. Особенно тесно связана с печенью, сердечной и скелетными мышцами (50% энергии получают при окислении липидов), т.к. в молекуле ТАГ основная доля – высшие жирные кислоты.

Окисление происходит в матриксе митохондрий. Сначала жирная кислота активируется: 1.В цитоплазме каждой кислота активируется с использованием КоА-SH и энергии АТФ. 2.Активная жирная кислота- ацил-КоА – из цитозоля транспортируется в матрикс митохондрий (МХ). КоА-SH остается в цитозоле, а остаток жирной кислоты - ацилсоединяется с карнитином (от лат.- carnisмясо) - карнитин выделен из мышечной ткани) с образованием ацил-карнитина, который поступает в межмембранное пространство МХ. Их межмембранного пространства митохондрий комплекс ацил-карнитин переносится в матрикс МХ. При этом карнитин остается в межмембранном пространстве. В матриксе ацил соединяется с КоА-SH.

3. Окисление. В матриксе МХ образуется активная жирная кислота, которая в дальнейшем подвергается реакциям окисления до конечных продуктов. При бетаокислении окисляется группа-СН2- в бетаположении жирной кислоты до группы-С-. При этом на двух стадиях происходит дегидрирование: при участии ацилдегидрогеназы (флавиновый фермент, водород переносится на убихинон) и бета-оксиацилдегидрогеназа (акцептор водорода НАД+). Затем бета - кетоацил-КоА при действии фермента тиолазы, распадается на ацетил КоА и ацил-КоА, укороченный на 2 углеродных атома по сравнению с исходным. Этот ацил-КоА вновь подвергается бета-окислению. Многократное повторение этого процесса приводит к полному распаду жирной кислоты до ацил-КоА.

Окисление жирных кислот. Включает 2 этапа: 1.последовательное отщепление от С-конца кислоты двухуглеродного фрагмента в виде ацетил-КоА; 2.окисление ацетил-КоА в цикле Кребса до СО2 и Н2О.

Энергетическая ценность окисления жирных кислот. Стеариновая кислота(С18) проходит 8 циклов окисления с образованием 9 ацетил-КоА.В каждом цикле окисления образуется 8*5 АТФ=40 АТФ, ацетил-КоА дает 9*12 АТФ=108 АТФ. Итого:148 АТФ, но 1 АТФ расходуется на активацию жирной кислоты в цитозоле, поэтому итог 147 АТФ

Особенности окисления ненасыщенных жирных кислот. Окисление ненасыщенных жирных кислот происходит также по двойной связи. В случае, когда двойная связь имеет цисконфигурацию, действует специальный фермент цис-транс-изомераза, который переводит двойную связь в транс-форму. Транс-еноил-КоА подвергается окислению как описано выше.

Особенности окисления жирных кислот с нечетным количеством углеродных атомов. В этом случае образуется 3-х углеродный продукт пропионил-КоА.

Таким образом, окисление высших жирных кислот - очень важный источник большого количества энергии для клетки, но жирные кислоты становятся альтернативным энергетическим топливом, а на первом месте – глюкоза,т.к. их окисление зависит от окисления глюкозы (1. для активации жирной кислоты требуется АТФ, которая образуется в цитозоле в ходе гликолиза; 2. для реакции ЦТК требуется ЩУК, которая образуется из глюкозы).

Глицерин – продукт метаболизма жировой ткани, глицерин не используется адипоцитами. Глицерин утилизируют ткани, содержащие фермент глицеролкиназу (печень, почки, слизистая кишечника, молочная железа). Глицерол-3-фосфат в клетках этих органов может использоваться по трем направлениям:

1.окисление до конечных продуктов;

2.глюконеогенез;

3.синтез жиров и фосфолипидов.

4