Биологическая роль липидов:
1. структурная - входят в состав биомембран клеток (ФЛ, ГЛ, холестерин); 2. резервная - нейтральные жиры могут откладываться про запас в жировое депо; 3. энергетическая - при окислении 1 г липидов до воды и углекислого газа выделяется 9,3 ккал энергии; 4. механическая - входя в состав соединительной ткани, подкожной жировой клетчатки, липиды предохраняют внутренние органы от повреждения при механических травмах; 5. теплоизолирующая роль - входя в состав подкожной жировой клетчатки, липиды предохраняют органы от перегревания и переохлаждения; 6. регуляторная - все стероидные гармоны являются липидами. Гармоноподобные вещества (простагландины и лейкотриены) образуются из липидов; 8. участвуют в передаче нервных импульсов; 10. липиды являются основным источником эндогенной воды; 11. растворяющая - желчные кислоты, являясь стеринами, участвуют в растворении жирорастворимых витаминов А, Д, Е и К; 12. питательная роль - с пищей в организм поступают незаменимые ВЖК, которые имеют 2 и более двойных связей.
Простагландины, простациклины, тромбоксаны и лейкотриены
Это гормоноподобные вещества, которые в организме человека образуются из полиненасыщенных ВЖК. Главным предшественником этих соединений является арахидоновая кислота, которая в организме может образовываться из незаменимых ВЖК.
Простациклины и простагландины обладают широким спектром действия. В эндокринных железах они стимулируют образование гормонов. В жировой ткани они тормозят липолиз. Действуя на одни и те же ткани, они порой оказывают противоположный эффект:
- регулируют сокращение гладких мышц бронхов, кишечника, матки;
- оказывают влияние на сокращение миокарда;
- регулируют кровоток в почках, контролируют выведение с мочой воды и электролитов;
- регулируют проницаемость капилляров, процессы тромбообразования.
В ЦНС простагландины раздражают центры терморегуляции, вызывая повышение температуры, лихорадку. Повышают чувствительность нервных окончаний к раздражающему действию гистамина.
Простациклин образуется главным образом в сердце и сосудах, препятствует образованию тромбов, способствует расширению сосудов, уменьшает артериальное давление.
Тромбоксаны образуются в тучных клетках и тромбоцитах. Они синтезируются в самом начале образования сосудистого тромба и запускают механизм, приводящий к образованию тромба, способствуя прилипанию тромбоцитов.
Лейкотриены образуются в лейкоцитах. Их биологический эффект связан с воспалительными процессами, иммунными и аллергическими реакциями. Они способствуют прилипанию лейкоцитов к стенке сосудов в местах воспаления. Также способствуют сокращению гладкой мускулатуры, регулируют тонус сосудов, особенно стимулируя сокращение коронарных артерий.
64. Переваривание и всасывание липидов в ЖКТ
Переваривание жиров пищи начинается в тонком отделе кишечника, где создаются все условия для гидролиза. В переваривании участвуют:
- желчные кислоты, которые образуются в печени;
- бикарбонаты и ферменты поджелудочной железы;
- ферменты собственно слизистой оболочки желудка.
При поступлении пищи из желудка в двенадцатиперстную кишку, слизистой последней начинают выделяться регуляторы:
- химоденин; - секретин; - холецистокинин; - энтерокинин.
Все они обеспечивают желчеобразование в печени, сокращение желчного пузыря, выделение панкреатического сока и стимуляцию секреции желез тонкого кишечника.
Также под влиянием бикарбонатов поджелудочной железы будет происходить нейтрализация соляной кислоты. При разложении образующейся угольной кислоты выделяется СО2, который способствует лучшему перемешиванию пищевого комка.
Основную роль в переваривании пищи играют желчные кислоты, которые образуются в печени из холестерина:
Родоначальником желчных кислот является холевая кислота, которая содержит ОН-группу в 3, 7 и 12 положениях. Производными холевой кислоты являются:
1. хенодезоксихолевая кислота, 2 ОН-группы в 3 и 7 положениях;
2. дезоксихолевая кислота, имеющая окси-группы в 3 и 12 положениях;
3. литохолевая кислота, имеющая одну окси-группу в 3 положении.
Большая часть желчных кислот в печени конъюгирована глицином и таурином. Их еще называют парные желчные кислоты, например гликохолиевые, таурохолиевые кислоты. В случае преобладания углеводов увеличивается содержание глициновых конъюгатов. Если преобладают белки в диете, то увеличивается содержание тауриновых конъюгатов.
Выделение желчных кислот способствует:
1. эмульгированию жира; 2. активации панкреатических липаз, фосфолипаз; 3. способствуют всасыванию труднорастворимых в воде веществ: ВЖК, ХС, моношлицеридов, жирорастворимых витаминов.
При эмульгировании жир дробится на мелкие капельки, что значительно увеличивает поверхность контакта липида с ферментами. Желчные кислоты обволакивают эти капельки, препятствуя тем самым их слиянию. Стабилизируется эмульсия жира, который будет подвергаться гидролизу под влиянием панкреатических липаз. Помогают гидролизу жира ионы Са2+, которые образуют комплекс со свободными ВЖК.
В результате гидролиза пищевого жира (с пом-ю фосфолипаз) образуются спирты, фосфаты, ВЖК, азотистые основания, АК и другие соединения.
Установлено, что всасывание продуктов гидролиза жира имеет свои особенности. Легко всасываются простой диффузией в слизистую кишечника спирты, АК, фосфаты, короткоцепочечные ВЖК (10-14 атомов С), азотистые основания. Труднорастворимые в воде продукты гидролиза (ВЖК, моноглицериды, холестерин, жирорастворимые витамины) всасываются только в комплексе с желчными кислотами. Эти комплексы называются холеиновыми. В таком виде эти соединения проходят через биомембраны энтероцитов. В эпителии клеток ворсинок кишечника происходит распад холинового комплекса. При этом желчные кислоты сразу поступают в ток крови и через систему воротной вены попадают в печень, откуда они вновь поступают в составе желчи в желчный пузырь и могут вновь принимать участие в новом акте переваривания жира пищи.
Установлено, что общий фонд желчных кислот у взрослого человека составляет 2,8-3,5 г. При этом они совершают 5-6 оборотов в сутки за счёт печёночно-кишечной циркуляции.
65. Нейтральный жир, строение. Особенности жир-х кислот жиров ч-ка
К простым нейтральным липидам (не содержащим атомов азота, фосфора, серы) относят производные высших жирных кислот и спиртов: глицеролипиды, воски, эфиры холестерина, гликолипиды и другие соединения.
Наиболее важная и распространенная группа простых нейтральных липидов -- ацилглицерины. Ацилглицерины (или глицериды) -- это сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот (табл. 1). Это наиболее часто встречающаяся группа жиров, выполняет запасающую, энергетическую функцию. И в животных и в растительных клетках находятся в цитоплазме в виде капель. Особенно много триглицеридов содержится в специализированных клетках соединительной ткани - адипоцитах.
В состав жиров входят, главным образом, триацилглицерины (I), а также диацилглицерины (II) и моноацилглицерины (III) (рис.1).
Рисунок 1 - триацилглицерины (I), диацилглицерины (II) и моноацилглицерины (III); R, R', R'' - углеводородные радикалы.
В организме человека липиды играют важную роль в процессах метаболизма. В лимфе и кровяном русле триацилглицеролы входят в состав липопротеиновых комплексов, доставляя и распределяя по всем тканям высшие жирные кислоты, которые наряду с глюкозой являются важнейшим источником энергии.
Жирные кислоты, характерные для организма человека
Кислота называется жирной, если число углеродных атомов в ее молекуле больше четырех. Преобладают длинноцепочечные жирные кислоты (число атомов углерода 16 и выше). Количество углеродных атомов и двойных связей обозначается двойным индексом. Например: С18: 1 (9-10). В данном случае 18 - число атомов углерода и 1 - количество двойных связей. В скобках указывается местоположение двойных связей (по номерам углеродных атомов).
Количество углеродных атомов и двойных связей в молекулах следующих жирных кислот: насыщ.: * С 16:0 -- пальмитиновая; * С 18:0 -- стеариновая; ненасыщ.: * С 18:1 -- олеиновая (9:10); * С 18:2 -- линолевая (9-10, 12-13); * С 18:3 -- линоленовая (9-10, 12-13, 15-16); * С 20:4 -- арахидоновая (5-6, 8-9, 12-13, 15-16).
Жирные кислоты, имеющие двойную связь в положении 3, обладают очень выраженным антиатеросклеротическим действием (линоленовая). Особенно много 3-содержащих жирных кислот находится в рыбьем жире и других морепродуктах. В организме человека такие жирные кислоты не синтезируются.
Жирные кислоты, входящие в состав организма человека, имеют общие черты строения.
1. Четное число атомов углерода.
2. Линейная (неразветвленная) углеродная цепь.
3. Полиненасыщенные жирные кислоты имеют только изолированные двойные связи (между соседними двойными связями не меньше двух одинарных).
4. Двойные связи имеют только цис-конфигурацию.
По количеству двойных связей жирные кислоты можно разделить на насыщенные (нет двойных связей), мононенасыщенные (есть одна двойная связь) и полиненасыщенные (две или более двойных связей).
Свободные жирные кислоты встречаются в очень небольшом количестве. В основном они находятся в составе других липидов. При этом они связаны с другими компонентами липидов сложноэфирной связью (эстерифицированы).
66. Резервировоание и мобилизация нейтральных жиров в жировой ткани. Физиологическое значение
Синтез триацилглицеролов. Клетки большинства тканей, особенно печени и жировой ткани, обладают способностью накапливать ТАГ. Жировая ткань функционально специализируется на хранении (запасании) и мобилизации ТАГ.
Предшественниками для синтеза ТАГ являются глицерол-3-фосфат и активированные жирные кислоты. В печени глицерол-3-фосфат может образовываться или в результате фосфорилирования глицерола, или из глюкозы как промежуточный продукт гликолиза. В жировой ткани единственным источником образования глицерол-3-фосфата является гликолиз.
Вслед за перевариванием пищи в плазме крови увеличивается концентрация глюкозы, инсулина, липопротеинов, богатых ТАГ. Стимулируется активность Липопротеинлипаза для гидролиза ТАГ в составе липопротеинов, и снижается активность жиромобилизующей липазы в жировой ткани. Наряду с этим стимулируется образование ТАГ в жировой ткани. Натощак или при повышенной потребности в энергии во время физической работы, повышении уровня катехоламинов, гормона роста, АКТГ и глюкагона в плазме крови, снижении секреции инсулина эти процессы меняются на противоположные - увеличивается липолиз в жировой ткани и высвобождаются жирные кислоты. Они используются в качестве источника энергии. Глицерол используется для глюконеогенеза.
Схема депонирования и расщепления нейтрального жира в адипоцитах:
Мобилизацию жира можно представить как последовательность следующих событий:
1.Липолиз - гормонзависимый распад ТАГ в жировой ткани или резервных ТАГ в самой клетке.
2.Транспорт жирных кислот из жировой ткани по крови в комплексе с альбумином.
3.Проникновение жирной кислоты в цитозоль клетки-мишени.
4.Активация жирной кислоты через присоединение HS-КоА.
5.Карнитин-зависимое перемещение жирной кислоты в митохондрию.
6.Окисление жирной кислоты с образованием ацетильных групп (в форме ацетил-S-КоА).
7.Сгорание ацетил-S-КоА в цикле лимонной кислоты или синтез (только в печени) кетоновых тел.
67. Катаболизм жирных кислот (В-окисление). Биол-ое знач-е
в-Окисление жирных кислот - специфический путь катаболизма жирных кислот, протекающий в матриксе митохондрий только в аэробных условиях и заканчивающийся образованием ацетил-КоА. Водород из реакций в-окисления поступает в ЦПЭ, а ацетил-КоА окисляется в цитратном цикле, также поставляющем водород для ЦПЭ. Поэтому в-окисление жирных кислот - важнейший метаболический путь, обеспечивающий синтез АТФ в дыхательной цепи.
Жирные кислоты с короткой длиной цепи (4-10 углеродных атомов) самостоятельно проходят в митохондрии и там активируются. Ацил-КоА-синтетаза ЭР или наружной мембраны митохондрий превращает ВЖК в ацил-КоА. Затем под действием фермента карнитинацилтрансферазы I (КАТ 1) ацильный остаток с ацил-КоА переносится на карнитин с образованием ацилкарнитина. Специфическая транслоказа проводит это вещество через внутреннюю мембрану митохондрий. На внутренней поверхности внутренней мембраны митохондрий карнитинацилтрансфераза II (КАТ П) расщепляет ацилкарнитин с помощью митохондриального HS-КоА. Ацил-КоА, освобождающийся в матрикс, участвует в реакциях в-окисления, а свободный карнитин той же транслоказой возвращается на наружную мембрану.
Интенсивность поступления ВЖК в матрикс митохондрий зависит от соотношения количества малонил-КоА/ацил-КоА. Чем выше в клетке концентрация малонил-КоА, тем ниже скорость переноса жирных кислот в матрикс митохондрий, так как малонил-КоА -- аллостерический ингибитор КАТ1, а ацил-КоА -- его активатор.
-окисление жирных кислот. Попав в матрикс митохондрий, ацильный остаток в циклическом процессе с помощью совокупности ферментов окисляется по в-углеродному атому. Каждый цикл включает четыре последовательные реакции с помощью 4 ферментов: дегидрирование, гидратация, образование -кетокислоты и тиолитическое расщепление. В результате этих реак-й жирная кислота укорачивается на два углеродных атома, которые отщепляются в виде ацетил-КоА.