biohimiyaverstka

Превращения липидов в пищеварительном тракте являются начальным этапом их обмена. На этом этапе происходит преобразование более сложных молекул липидов в менее сложные и последующее их всасывание слизистой оболочкой кишечника.

Большая часть поступающих с пищей триглицеридов расщепляется до моноглицеридов и жирных кислот в тонком кишечнике. Гидролиз жиров происходит под влиянием липаз сока поджелудочной железы и слизистой оболочки тонкого кишечника. Соли желчных кислот и фосфолипиды, проникающие из печени в просвет кишечника в составе желчи, способствуют образованию устойчивых эмульсий. В результате эмульгирования резко увеличивается поверхность соприкосновения образовавшихся мельчайших капелек жира с водным раствором липазы, и этим самым усиливается липолитическое действие фермента. Соли желчных кислот стимулируют процесс расщепления жиров, не только участвуя в их эмульгировании, но и путем активации фермента липазы.

Расщепление стеридов происходит в кишечнике при участии фермента холестеринэстеразы, выделяющегося с соком поджелудочной железы. В результате гидролиза стеридов образуются жирные кислоты и холестерин.

Фосфолипиды расщепляются полностью или частично под действием гидролитических ферментов – специфичных фосфолипаз. Продуктами полного гидролиза фосфолипидов являются: глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и азотистые основания.

Продукты расщепления липидов и небольшая часть нерасщепленных жиров всасываются в желудочно-ки- шечном тракте человека примерно в следующей динамике: начало всасывания в эпителии кишечника – через 10– 30 мин; максимум накопления липидов в крови – через 4– 6 часов; нормализация уровня липидов в крови – через 9 часов после приема пищи.

Всасыванию продуктов переваривания липидов предшествует образование мицелл – надмолекулярных соеди-

192

нений, или ассоциатов. Мицеллы содержат в качестве исходного компонента соли желчных кислот, в которых «растворены» (солюбилизированы) жирные кислоты, моноглицериды, холестерин и т. п. Диаметр таких мицелл – всего 5–10 нм.

Вограниченном объеме всасывание липидов возможно

инепосредственно в виде тонко эмульгированных частиц.

Вслизистой оболочке тонкого кишечника протекают разнообразные превращения липидов. Здесь пути различных компонентов мицелл расходятся. Большинство первичных мицелл (состоящих только из солей желчных кислот) возвращается в полость кишечника, где способствует растворению и всасыванию новых порций продуктов расщепления липидов.

Из продуктов гидролиза липидов в слизистой оболочке кишечника происходит частичный ресинтез триглицеридов и фосфолипидов. Однако их жирнокислотный состав по сравнению с жирами пищи изменен: в триглицеридах, синтезируемых в слизистой оболочке кишечника, арахидоновая и линоленовая кислоты содержатся и в тех случаях, когда они отсутствуют в пище.

Из слизистой оболочки большая часть липидов поступает не в кровь воротной вены, а в лимфатическую систему кишечника, грудной лимфатический проток и только затем – в кровь. Транспорт липидов осуществляется надмолекулярными частицами – хиломикронами и другими липопротеидами различной плотности. Непосредственному поступлению хиломикронов через эндотелий капилляров в кровь воротной вены препятствуют их относительно большие размеры. По этой же причине хиломикроны не проникают через эндотелий капилляров и других тканей (жировой, мышечной). Полагают, что использование такими тканями триглицеридов, доставленных хиломикронами, начинается с их расщепления липопротеидлипазой еще на поверхности эндотелия сосудов.

Определенная часть триглицеридов пищи откладывается в жировых депо. Таким образом, в процессе перева-

193

ривания, всасывания и ассимиляции триглицеридов жировой тканью реакции их расщепления сменяются реакциями их синтеза.

При потребности организма в энергии происходит гидролиз триглицеридов, и продукты его транспортируются по пути: жировая ткань кровь органы. Процесс липолиза находится под контролем различных гормонов и опосредуется аденилатциклазной системой:

На различных этапах обмена липидов многообразна и важна роль печени. В печени образуются желчные кислоты, необходимые для переваривания липидов; преобразуются хиломикроны и синтезируются плазменные липопротеиды, транспортирующие липиды; окисляется значительная часть жирных кислот; синтезируются кетоновые тела и фосфолипиды плазмы крови, а также происходит ряд других процессов, оказывающих влияние на обмен липидов. Большое значение в процессах депонирования и мобилизации липидов имеет жировая ткань: подкожная, забрюшинная жировая клетчатка, сальник.

Схематически процесс превращения липидов в организме представлен на рис. 37.

194

Мышца

Желудочнокишечный тракт

ЛИПОЛИЗ НЕОСИНТЕЗ

(жировая клетка)

Рис. 37. Метаболизм жира в организме (по Е.К. Алимовой и др., 1975)

Обновление липидов тканей и органов организма требует предварительного внутриклеточного ферментативного их гидролиза.

Гидролиз триглицеридов проходит в два этапа. На первом этапе происходит гидролиз внешних сложноэфирных связей, ускоряет этот процесс фермент липаза. В клетках организма человека функционирует несколько видов липаз, имеющих разную локализацию и оптимум рН. В лизосомах локализованы кислые липазы (липазы, проявляющие максимальную активность в кислой среде), в цитоплазме – нейтральные, в микросомах – щелочные. Активация липаз происходит по механизму фосфорили- рования-дефосфорилирования, как и у гликогенфосфорилазы. Гидролиз триглицеридов называется липолизом.

Первый этап липолиза можно представить в виде схемы реакции:

195

b-Моноглицерид, образовавшийся на первом этапе распада триглицеридов, далее гидролизуется неспецифической эстеразой до глицерина и высшей жирной кислоты:

В результате гидролиза триглицеридов образуется глицерин и три молекулы высших жирных кислот.

Гидролиз фосфатидов. Фосфатиды распадаются на соответствующие структурные компоненты: глицерин, ВЖК, фосфорную кислоту и азотистое основание. Процессы гидролиза сложноэфирных связей в молекуле фосфатидов ускоряются различными по специфичности фосфолипазами. В зависимости от того, гидролиз какой сложноэфирной связи катализирует фосфолипаза, ее называют А1, А2, С, D (рис. 38).

Продукты гидролиза триглицеридов и фосфатидов подвергаются дальнейшим метаболическим превращениям.

Dствующей фосфолипазой

СOH связь)

196

Обмен глицерина может осуществляться несколькими путями. Значительная часть образовавшегося при гидролизе липидов глицерина используется для ресинтеза триглицеридов. Второй путь обмена глицерина – включение продукта его окисления в гликолиз или в глюконеогенез. Независимо от пути обмена начальным этапом является процесс фосфорилирования глицерина, донором фосфатной группы является молекула АТФ:

-Глицерофосфат

Большая часть a-глицерофосфата используется для синтеза триглицеридов. Обмен глицерина тесно связан с гликолизом, во второй этап которого вовлекаются его метаболиты:

Окисление жирных кислот. В 1904 г. Ф. Кнооп показал, что в митохондрии в ходе окисления происходит постепенное уменьшение на два углеродных атома с карбоксильного конца высшей жирной кислоты. Ф. Кнооп назвал механизм окисления ВЖК b-окислением. Дальнейшие исследования, проведенные А. Ленинджером, Ф. Линеном, Д. Грином, С. Очоа и другими учеными, уточнили и развили представления о b-окислении высших жирных кислот.

197

Жирные кислоты окисляются в митохондриях. Этот процесс состоит из нескольких последовательных этапов отщепления двууглеродных фрагментов от насыщенных жирных кислот со стороны карбоксила. Подготовительным этапом является предварительная активация жирных кислот. Она происходит за счет энергии АТФ и заключается в образовании эфиров жирных кислот с коэнзимом А (КоА), которое катализируется специфическими активирующими ферментами – тиокиназами жирных кислот:

R – С – ОН + АТФ + KoA – SH

R – СО – S – КоА + АМФ + Н4Р2О7

Образовавшиеся эфиры взаимодействуют с карнитином, в результате чего получаются эфиры карнитина с жирными кислотами. Они легко проникают через мембраны внутрь митохондрий, где вновь преобразуются в эфиры жирных кислот с коэнзимом А, которые и подвергаются b-окислению:

Свободная кислота

Ацил-КоА + Картинин

Трансфераза

Внемитохондриальное

Ацил-Картинин + КоА

пространство

Мембрана митохондрий

Внутримитохондриальное

пространство

Ацил-Картинин + КоА

Трансфераза

Ацил-КоА + Картинин

Распад жирных кислот путем-окисления и цикла Кребса

198

Схематически процесс -окисления можно представить состоящим из следующих стадий.

1 - я стадия – дегидрирование:

Эта реакция катализируется ферментами ацил-КоА- дегидрогеназами, которые являются ФАД-содержащими флавопротеидами.

2-я стадия – гидратация:

Реакция катализируется эноилгидратазой.

199

3 - я стадия – второе дегидрирование:

Фермент, катализирующий эту реакцию – b-оксиацил- КоА-дегидрогеназа, – содержит в качестве кофермента НАД.

4 - я стадия – тиолитическое расщепление:

R

Стадию тиолитического расщепления катализирует фермент тиолаза. Из схемы окисления жирной кислоты (в форме ее эфира с КоА) видно, что оно происходит в b-положении относительно карбоксильной группы, поэтому процесс получил название b-окисления.

Таким образом, последовательно сменяющие друг друга реакции завершаются отщеплением двууглеродного фрагмента – ацетил-коэнзима А – активированной уксусной кислоты. Другой конечный продукт этих реакций – укороченный на два углеродных атома ацил-коэнзим А –

200