ЛЕКЦИЯ 18 Обмен и функции липидов
План лекции • Липиды. Классификация. Функции. Потребность организма в липидах. • Переваривание липидов. Ферменты, роль желчных кислот, значение кишечной стенки в переваривании липидов, регуляция секреции пищеварительного сока. • Хиломикроны, строение, значение, метаболизм. • Липолиз, ход реакций, регуляция, значение. • Липогенез, ход реакция, регуляция, значение, тканевые особенности. • Жировые депо, их значение • Возрастные особенности переваривания липидов.
Классификация липидов • Простые липиды: сложные эфиры жирных кислот с различными спирами – Глицериды (ацилглицерины, или ацилглицеролы) – сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. – Воска: сложные эфиры высщих жирных кислот и одноатомных или двухатомных спиртов. • Сложные липиды: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы. – Фосфолипиды: липиды, содержащие, помимо жирынх кислот и спирта, остаток фосфорной кислоты. В их состав часто входят и другие компоненты • : глицерофосфолипиды • сфинголипиды – Гликолипиды. – Стероиды. – Другие сложные липиды: сульфолипиды, аминолипиды, липопротеины. • Предшественники и производные липидов: жирные кислоты, глицерол, стеролы и прочие спирты, альдегиды жирных кислот, углеводороды, жирорастворимые витамины и гормоны.
Биологические функции нейтральных жиров (триацилглицеролов) • Энергетическая функция (при окислении 1 г жира выделяется около 9, 3 ккал). Суточная потребность взрослого человека в липидах — 70 -140 грамм. • Резерв эндогенной воды (1 г жира при окислении дает 1, 07 г воды). • Жир необходим для всасывания жирорастворимых витаминов. • Защитный барьер (от термических и механических повреждений) • Функция теплоизоляции • Защитная (амортизационная) • Увеличения плавучести
Функции липоидов • Структурная функция – Мембранная • • • Избирательная проницаемость Участие в активном транспорте Упорядочение ферментативных цепей Биопотенциалы (в нейронах и митохондриях) Входят в состав рецепторов для гормонов и обеспечивают механизм усиления эффектов • Регуляторная (стероидные гормоны, гормоны - производные ненасыщенных жирных кислот) • Специфические функции – Обеспечение устойчивости эритроцитов – Ганглиозиды связывают токсины и яды
Переваривание липидов • Слюна не содержит ферментов, расщепляющих жиры. • В желудочном соке содержится желудочная липаза, но роль ее в гидролизе триглицеридов у взрослых людей невелика: – в желудочном соке взрослого человека и других млекопитающих содержание липазы низкое. – р. Н желудочного сока - около 1, 5; оптимум действия липазы - 5, 5– 7, 5. – в желудке отсутствуют условия для эмульгирования триглицеридов, липаза расщепляет липиды, находящиеся в форме эмульсии.
Переваривание липидов в кишечнике • В двенадцатиперстной кишке происходит нейтрализация попавшей в кишечник с пищей соляной кислоты желудочного сока бикарбонатами, содержащимися в панкреатическом и кишечном соках. Выделяющийся углекислый газ способствуют хорошему перемешиванию пищевой кашицы с пищеварительными соками. • Н+ + НСО 3 - → Н 2 СО 3 → Н 2 О + СО 2 ↑
Эмульгирование Наиболее мощное эмульгирующее действие на жиры оказывают соли желчных кислот, попадающие в двенадцатиперстную кишку с желчью в виде натриевых солей. Большая часть желчных кислот конъюгирована с глицином или таурином. По химической природе желчные кислоты являются производными холановой кислоты. Желчные кислоты активируют панкреатическую липазу, эмульгируют жир, необходимы для всасывания продуктов переваривания жира
Холановая кислота
Желчные кислоты • • • Холевая (3, 7, 12 -триоксихолановая) Дезоксихолевая (3, 12 -диоксихолановая) Хенодезоксихолевая (3, 7 -диоксихолановая) Литохолевая (3α-оксихолановая) Аллохолевая Уреодезоксихолевая. Желчные кислоты присутствуют в желчи в конъюгированной c глицином или таурином форме, т. е. в виде: Гликохолевой, Гликодезоксихолевой, Гликохенодезоксихолевой Аурохолевой Тауродезоксихолевой Таурохенодезоксихолевой.
Желчные кислоты
Парные желчные кислоты
Панкреатическая липаза (КФ 3. 1. 1. 3) • Гликопротеид с мол. массой 48 к. Да и оптимум р. Н 8– 9. • Фермент расщепляет триглицериды в эмульгированном состоянии. • Поступает в верхний отдел тонкой кишки в виде неактивной пролипазы. • Превращение пролипазы в активную липазу происходит при участии желчных кислот и белка панкреатического сока – колипазы (мол. масса 10000). • Колипаза своим гидрофобным доменом связывается с поверхностью мицеллы эмульгированного жира. Другая часть молекулы способствует формированию такой конформации панкреатической липазы, при которой активный центр фермента максимально приближен к своим субстратам - молекулам жиров, поэтому скорость реакции гидролиза жира резко возрастает. Липаза активируется и становится устойчивой к действию трипсина.
Гидролиз триглицеридов при участии панкреатической липазы
Моноглицеридная изомераза • Моноглицеридная изомераза – фермент, катализирующий внутримолекулярный перенос ацила из β(2)-положения моноглицерида в α(1)положение. • В процессе переваривания пищевых жиров при участии этого фермента примерно треть βмоноглицерида превращается в α-моноглицерид. • Поскольку эфирная связь в α-положении чувствительна к действию панкреатической липазы, последняя расщепляет большую часть αмоноглицеридов до конечных продуктов – глицерина и жирной кислоты. • Меньшая часть α-моноглицеридов успевает всосаться в стенку тонкой кишки, минуя воздействие липазы.
Всасывание продуктов расщепления триглицеридов • Всасывание происходит в проксимальной части тонкой кишки. Тонкоэмульгированные жиры (величина жировых капель эмульсии не должна превышать 0, 5 мкм) частично всасываются через стенки кишечника без предварительного гидролиза. • Жирные кислоты с короткой углеродной цепью (менее 10 С) и глицерин свободно всасываются в кишечнике и поступают в кровь воротной вены, оттуда в печень, минуя какие-либо превращения в кишечной стенке. • Жирные кислоты с длинной цепью и моноглицериды в просвете кишечника образуют с солями желчных кислот, фосфолипидами и холестерином устойчивые в водной среде мицеллы (холеиновые комплексы). Мицеллы целиком проникают в эпителиальные клетки ворсинок, где происходит распад жировых мицелл. В виде этих комплексов всасываются моно-, ди- и триглицериды. В эпителиальных клетках кишечника происходит ресинтез жира. • Желчные кислоты сразу поступают в ток крови и через систему воротной вены попадают сначала в печень, а оттуда вновь в желчь.
Регуляция секреции пищеварительного сока • При поступлении пищи в ЖКТ клетки слизистой оболочки тонкого кишечника начинают секретировать в кровь пептидный гормон холецистокинин (панкреозимин). • Холецистокинин стимулирует сокращение жёлчного пузыря, индуцирует секрецию пищеварительных ферментов экзокринными клетками поджелудочной железы. • Другие клетки слизистой оболочки тонкого кишечника в ответ на поступление из желудка кислого содержимого выделяют гормон секретин. • Секретин - гормон пептидной природы, стимулирует секрецию бикарбоната (НСО 3 -) в сок поджелудочной железы.
Ресинтез липидов в в эпителиальных клетках (энтероцитах слизистой оболочки ворсинок тонкой кишки): β-Моноглицерид + R-СО-S-Ko. A → Диглицерид + HS-Ko. A Диглицерид + R 1 -СО-S-Ko. A → Триглицерид + HS-Ko. A Все реакции катализируются ферментным комплексом – триглицерид-синтетазой, включающим в себя ацил-Ко. Асинтетазу, моноглицеридацилтрансферазу и диглицеридацилтрансферазу
Хиломикроны • • ХМ содержат около 2% белка, 7% фосфолипидов, 8% холестерина и его эфиров и более 80% триглицеридов. Диаметр ХМ – 0, 15 мкм. Основной апопротеин в составе ХМ - белок апо. В-48. ХМ не способны проникать из эндотелиальных клеток кишечника в кровеносные капилляры и диффундируют в лимфатическую систему кишечника, а из нее – в грудной лимфатический проток. Затем из грудного лимфатического протока ХМ попадают в кровяное русло, с их помощью осуществляется транспорт экзогенных триглицеридов, холестерина и частично фосфолипидов из кишечника через лимфатическую систему в кровь.
Пути использования ХМ
Особенности переваривания липидов у детей • Расщепление триглицеридов в желудке играет важную роль в пищеварении у детей, особенно грудного возраста. • Слизистая оболочка корня языка и примыкающей к нему области глотки ребенка грудного возраста секретирует собственную липазу в ответ на сосательные и глотательные движения (при кормлении грудью). Эта липаза получила название лингвальной. • Активность лингвальной липазы не успевает «проявиться» в полости рта, и основным местом ее воздействия является желудок. • Оптимум р. Н лингвальной липазы в пределах 4, 0– 4, 5; он близок к величине р. Н желудочного сока у таких детей. • Лингвальная липаза наиболее активно действует на триглицериды, содержащие жирные кислоты с короткой и средней длиной цепи, что характерно для триглицеридов молока.
Роль печени в обмене липидов • В печень поступают продукты переваривания липидов пищи и 30% негидролизованных пищевых жиров. В печени происходят следующие процессы: • Анаболические – – – – Липогенез (образование ТАГ) Синтез ФЛ (80%) Синтез холестерина (80% всего ХС синтезируется в печени), Синтез кетоновых тел ( только в печени) Синтез ЛП Синтез СЖК Липонеогенез • Катаболические – – Липолиз β-окисление СЖК Окисление глицерина Окисление ХС до желчных кислот
Роль жировой ткани в обмене липидов • Из общего количества жира в 10 -12 кг, 2 кг распределено по различным неспециализированным в отношении депонирования липидов тканям (конституциональный жир). • Остальной жир находится в адипоцитах. Половина – в подкожно-жировой клетчатке, другая – в сальниках и жировой ткани висцерального отдела тела. • Жировая ткань у мужчин – 15 -20% от массы тела, у женщин – 20 -25%. • Белый жир – источник энергии. • Бурый жир выполняет термогенную функцию.
Регуляция липолиза Ключевой фермент – триацилглицеридлипаза. Активаторы – КА, глюкагон, АКТГ, СТГ, тироксин, липотропин, ц. АМФ. Ингибитор – инсулин.
Липогенез
Липогенез • Синтез триглицеридов происходит из глицерина и жирных кислот и протекает через образование α-глицерофосфата (глицерол-3 -фосфата) как промежуточного соединения в почках и стенках кишечника.
В жировой ткани и мышцах В печени – оба пути синтеза глицерол-3 фосфата
Глицерол-3 -фосфат ацилируется Ацил-Ко. А образуется при взаимодействии жирной кислоты с НS-Ко. А с затратой АТФ под влиянием ацил-Ко. А-синтетазы.
Фосфатидная кислота гидролизуется фосфатидатфосфогидролазой до 1, 2 -диглицерида (1, 2 диацилглицерола):
1, 2 -диглицерид ацилируется третьей молекулой ацил -Ко. А и превращается в триглицерид (триацилглицерол). Реакция катализируется диацилглицерол-ацилтрансферазой:
Регуляция липогенеза • Ингибируют липогенез: – – – КА СТГ Йодтиронины АКТГ АДФ • Активируют: – Инсулин – Эстрогены
