ЛИПИДЫ – ЭФИРЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
ЛИПИДЫ – ЭФИРЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ Триглицериды Жирные кислоты Фосфолипиды Холестерин
Роль липидов в организме: 1. Энергетическая; 2. Пластическая; 3. Исходные вещества для синтеза гормонов; 4. Холестерин, как исходный продукт для синтеза витамина Д; 5. Исходные вещества для синтеза желчных кислот; 6. Необходимый фактор для всасывания жирорастворимых витаминов в кишечнике.
Содержание жиров, фосфатидов и холестерина в пищевых продуктах (%) Продукт Жиры Фосфатиды Холестерин Мясо говяжье 10 -25 2, 6 -3 0, 075 Мясо свиное 10 -40 - - Курица 3 - 0, 5 Молоко коровье 3 -4 0, 04 0, 1 Желток куриного яйца 31 9 1, 7 Сливки 20 -30 0, 3 0, 075 Масло сливочное 80 -87 0, 16 0, 3 Сало свиное 85 - 0, 2 Растительное масло 99, 5 - - Рыба 0, 3 -10 0, 1 -1, 2 - Рис 0, 5 0, 1 - Капуста 0, 13 - картофель 0, 1 - -
Клиссификация липидов Простые Сложные Фосфолипиды Гликолипиды Стериды триацил- глицериды глицеро- цереброзиды ганглиозиды (жиры) фосфолипиды сфинголипиды сульфатиды
кислот С 15 Н 31 СООН – пальмитиновая кислота С 17 Н 35 СООН – стеариновая кислота С 17 Н 33 СООН – олеиновая кислота С 17 Н 31 СООН – линолевая кислота С 17 Н 29 СООН – линоленовая кислота С 19 Н 31 СООН – арахидоновая
триацилглицерид О СН 2 – О – С 17 Н 35 О СН – О– С 15 Н 31 О СН 2 – О – С 17 Н 31
ХИМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ФОСФОЛИПИДА (CН 3) О N+ СН 2 -О-С СН 3 СН 2 О СН 2 СН -О-С СН 3 О -О-Р-О СН 2 О гидрофильная часть гидрофобная часть молекулы (остатки двух жирных кислот)
Фосфолипидная частица гидрофильная часть гидрофообная часть
Строение сфингомиелина СН 2 - ОН Р холин СН – NН 2 жирная кислота СН – ОН СН СН СН 3
Строение галактоцереброзида СН 2 ОН он он СН 2 - О он СН – NН- С – С 17 Н 29 СН – ОН О СН СН СН 3
Строение фосфатидилинозитола ОН ОН О СН 2 – О – С СН 3 НО ОН О ОН О СН – О –С СН 3 – О–Р О СН 2 О
ХОЛЕСТЕРИН СН 3 СН 3 НО
ЭФИР ХОЛЕСТЕРИНА СН 3 СН 3 С 17 Н 31 СН 3 С=О О
ЛИПОПРОТЕИДЫ – КОМПЛЕКС ЛИПИДОВ И ОСОБЫХ БЕЛКОВ – АПОПРОТЕИНОВ АПОПРОТЕИНЫ ГИДРОФИЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ Фосфолипиды ГИДРОФОБНОЕ ЯДРО этерифицированный Неэтерифицированный холестерин и триглицериды
Строение мембраны Липидный рафт
Порции желчи при дуоденальном зондировании порция С порция В порция А
Показатели порционного состава желчи Показатель Порция А Порция В Порция С Количество желчи (мл) 20 -25 35 -50 Вытекает непрерывно Цвет Золотисто- Темно- Светло- желтый оливковый желтый р. Н 7 - 8 6, 5 -7, 3 7, 5 -8, 2 Плотность 1. 012 1, 025 1, 008 Белок (г/л) О, 45 0, 14 -0, 27 Билирубин (мкмоль/л) 171 -342 1710 -3420 85 -170 Желчные кислоты 31 -84 10 -16 Холестерин (ммоль/л) 1 -2 5, 2 -10, 3 1– 2 Na+ 280 165 Ca 2+ 12 2, 5
Роль желчных кислот в обмене липидов 1. Эмульгаторы жиров; 2. Активаторы липаз; 3. Транспортные переносчики жирных кислот в стенке кишечника (образование хиломикронов).
Эмульгирование жиров желчными кислотами Желчные кислоты
холевая кислота СН 3 ОН СН 3 СООН СН 2 НО ОН
гликохолевая кислота СН 3 ОН СН 3 СО– NН – СН 2 – СООН СН 2 глицин НО ОН
гликодезоксихолевая кислота СН 3 ОН СН 3 СО– NН – СН 2 – СООН СН 2 глицин НО
таурохолевая кислота СН 3 ОН СН 3 СО– NН – СН 2 -SO 3 H СН 2 таурин НО ОН
тауродезоксихолевая кислота СН 3 ОН СН 3 СО–NН – СН 2 -SO 3 H СН 2 таурин НО
гидролиз триацилглицерида в кишечнике 1 - этап липаза О СН 2 – О – С 17 Н 35 СН 2 – ОН О +2 Н 2 О О СН – О – С – С 15 Н 31 О СН 2 – О – С 17 Н 29 СН 2 – ОН липаза С 17 Н 35 СООН + С 17 Н 29 СООН
Изомеризация моноацилглицерида СН 2 – ОН О СН – О – С 15 Н 31 СН – ОН О СН 2 – ОН СН 2 – О – С 15 Н 31
Гидролиз моноацилглицерида (2 -й этап) СН 2 – ОН СН 2– ОН + Н 2 О СН – ОН О СН 2 – О – С 15 Н 31 СН 2 – ОН С 15 Н 31 СООН липаза
Гидролиз фосфолипидов в кишечнике Фосфолипаза А 1 (CН 3) О N+ СН 2 -О С СН 3 СН 2 О Фосфолипаза D СН 2 СН-О С СН 3 О -О-Р О СН 2 О Фосфолипаза А 2 Фосфолипаза С
Синтез хиломикронов в стенке кишечника кишечник хиломикроны Холеиновые кислоты жирные желчные лимфатический кислоты, кислоты сосуд глицерин, холин кровь
Синтез ЛПОНП в печени из фосфолипидов, апобелков, жирных кислот и холестерина жирные холестерин кислоты капилляр синтез ЛПОНП жирные кислоты, глицерин, всасывание холин
Доставка тканям триглицеридов с помощью ЛПОНП ЛПНП хол ТГ ХОЛ ТГ Липазы эндотелия ТГ капилляров глицерин жирные кислоты (окружающие капилляр ткани)
Перенос альбумином триацилглицеридов и жирных кислот триглицериды и гидрофобная жирные кислоты площадка альбумин
Липиды крови Общие липиды (г/л) 3, 8 – 6, 7 Триацилглицерины (ммоль/л) 1, 2 - 2, 8 Холестерин (ммоль/л) 3, 9 - 5, 2 Фосфолипиды (г/л) 2, 2 – 4, 0 Фосфатидилхолин (ммоль/л) 1, 5 – 3, 0 Кетоновые тела (ммоль/л) 0, 2 - 0, 6
Промежуточный обмен липидов
Влияние некоторых факторов на мобилизацию жирных кислот из жировой ткани фактор Характер влияния Механизм действия адреналин, глюкагон, Усиление Активация тироксин, аденилатциклазы глюкокортикоиды, соматотропин, АКТГ Инсулин Угнетение Ослабление активности аденилатциклазы, активация гликолиза Стресс, физическая Усиление нагрузка, голодание, Стимуляция секреции охлаждение адреналина, АКТГ, глюкокортикоидов
Схема гидролиза триацилглицеридов внутриклеточными липазами. О СН 2 – О – С 17 Н 35 СН 2 – ОН С 17 Н 35 СООН О +3 Н 2 О СН – О – С 15 Н 31 О липаза СН – ОН + С 17 Н 29 СООН С 15 Н 31 СООН СН 2 – О – С 17 Н 29 СН 2 – ОН
Окисление глицерина СН 2 ОН 1) СН-ОН + АТФ = СН-ОН + АДФ СН 2 ОН СН 2 О-РО 3 Н 2 фосфоглицерин СН 2 ОН над СН 2 ОН Н-С=О дихотоми- дегидрогеназа изомераза ческий путь 2) СН-ОН С=О СН-ОН над. Н 2 СН 2 О-РО 3 Н 2 фосфодиоксиацетон фосфоглицериновый альдегид
Окисление высших жирных кислот
Активирование жирной кислоты в цитоплазме клеток с помощью Ко. А -SH и АТФ О Ко. А-SH Ко. А О + НО-С-С 15 Н 31 S-С-С 15 Н 31 АТФ пальмитино- Ацил-S-Ко. А вая кислота АДФ + Н 3 РО 4
Перенос жирных кислот в матрикс митохондрии с помощью карнитина. 1 -этап: взаимодействие карнитина с жирной кислотой СН 3 СН 3 N+ N+ СН 2 Ко. А О СН 2 О трансфераза СН-ОН + S-С-С 15 Н 31 СН-О-С-С 15 Н 31 СН 2 Ко. А-SH СН 2 СООН СООН карнитин ацилкарнитин
Транспорт ацилкарнитина внутрь митохондрии под влиянием мембранного потенциала Ацил-карнитин- жирная к-та Ацил-S-Ко. А карнитин
Гидролиз ацилкарнитина в матриксе митохондрии СН 3 СН 3 N+ N+ СН 2 О СН 2 О + Н 2 О СН-О-С-С 15 Н 31 СН-ОН + НО-С-С 15 Н 31 СН 2 пальмитиновая кислота СООН ацилкарнитин выход в межмембранное пространство
Повторное активирование жирной кислоты в матриксе митохондрии с помощью Ко. А-SH и АТФ R Ко. А-SH CН 2 + СН 2 АТФ АДФ + Н 3 РО 4 СН 2 СООН СО S-Ко. А пальмитиновая кислота Ацил-S-Ко. А
β-окисление жирных кислот в митохондриях
1 -й этап - дегидрирование пальмитиновой кислоты: С 15 Н 31 СООН R R CН 2 ФАД CН 2 +Н 2 О CН 2 дегидрогеназа гидратаза СН 2 СН-ОН СН 2 ФАДН 2 СН СН 2 СО S-Ко. А СО S-Ко. А ацил - коэнзим А еноил- коэнзим А β-гидрокси-ацил-коэнзим А
дегидрирование пальмитиновой кислоты - 2 -й этап с- R R Ацет и лтран R за фера CН 2 НАД дегидрогеназа CН 2 НS -Ко. А CН 2 СН-ОН НАДН С=О С=О 2 S-Ко. А СН 2 СО S-Ко. А СН 3 β-гидрокси-ацил-Ко. А β-оксо-ацил-Ко. А СО S-Ко. А Ацетил-Ко. А
Продолжение β-окисления R повторение несколько раз цикла CН 2 С=О S-Ко. А
Схема бета-окисления жирной кислоты О фермент С СН 3 С 2 С 2
Последний цикл β-окисления CН 3 ФАД CН 3 +Н 2 О CН 3 дегидрогеназа гидратаза СН 2 СН-ОН СН 2 ФАДН 2 СН СН 2 СО S-Ко. А бутирил - Ко А кротонил- Ко А β-гидрокси-бутирил-Ко. А
дегидрирование кислоты - 2 -й этап с- и лтран Ацет А CН 3 за фера CН 3 НАД CН 3 НS-Ко дегидрогеназа С=О СН-ОН НАДН С=О S-Ко. А 2 Ацетил-Ко. А СН 2 СН 3 СО S-Ко. А ацетоацетил-Ко. А СО S-Ко. А Ацетил-Ко. А
Энергетическая ценность β- окисления пальмитиновой кислоты
С 15 Н 31 СООН 7 ФАДН 2 7 НАДН 2 8 СН 3 СО-SКо. А 7 х 2 = 14 АТФ 7 х 3 = 21 АТФ 8 х 12 = 96 АТФ 14 + 21 + 96 = 131 АТФ 2 АТФ использованы для активирования жирной кислоты Конечный выход реакций: 131 – 2 = 129 АТФ
Синтез жирных кислот в клетке
1. Активация угольной кислоты О О НN NН НN N С + СО 2 О + АТФ + АДФ R + Н 3 РО 4 S S биотин биотин-СО 2
2. Синтез малоновой кислоты О О НN N С + СН 3 СО~S-Ко. А О R S
2. Синтез малоновой кислоты Биотин + НООС-СН 2 -СО~S-Ко. А Малонил-Ко. А
Участие ацилпереносящего белка в синтезе жирной кислоты О --SH + Ко. А-S~С-СН 3 Ацетил-Ко. А АПБ О ---SH + Ко. А-S~С-СН 2 -СООН Малонил-Ко. А Ацилпереносящмй белок
3. Образование ацетоацетил-АПБ О О --S ~С-СН 3 --S~С-СН 2 - С-СН 3 АПБ О ---S ~С-СН 2 -СООН ---SН СО 2
4. Участие НАДФН 2 в синтезе жирной кислоты О О О ОН --S~С-СН 2 - С-СН 3 --S~С-СН 2 -СН-СН 3 АПБ НАДФН 2 АПБ ---SН НАДФ β-гидроксибутирил-АПБ
Удаление кислорода из углеродной цепочки О ОН О --S~С-СН 2 -СН-СН 3 --S~С-СН= СН-СН 3 АПБ Н 2 О ---SН ---SН β-гидроксибутирил-АПБ кротонил-АПБ
Образование углеродной цепочки из 4 -х атомов углерода О --S~С-СН= СН-СН 3 --S~С-СН 2 - СН 3 АПБ НАДФН 2 АПБ ---SН НАДФ кротонил-АПБ бутирил-АПБ
Повторение цикла присоединения двухуглеродного фрагмента Следующая молекула малонил-Ко. А О --S~С-СН 2 - СН 3 АПБ ---SН О + Ко. А-S~С-СН 2 -СООН Малонил-Ко. А бутирил-АПБ
Перенос малонил-Ко. А на растущую углеродную цепь О --S~С-СН 2 - СН 3 АПБ О ---S~С-СН 2 -СООН Малонил-Ко. А бутирил-АПБ СО 2
Удлинение углеродной цепочки до 6 атомов углерода О --S~С-СН 2 - СН 2 -С-СН 3 АПБ Повторение реакций ---SН
После синтеза жирной кислоты с помощью АПБ, ацил переносится на Ко. А-SH О --S~С- С 15 Н 31 АПБ + Ко. А-SН ---SН
Завершение синтеза жирной кислоты О --SН АПБ + Ко. А-S~С- С 15 Н 31 Пальмитил-Ко. А ---SН Повторение цикла
Синтез триацил- глицерида
Активация глицерина СН 2 ОН СН-ОН + АТФ = СН-ОН + АДФ СН 2 ОН СН 2 О-РО 3 Н 2 фосфоглицерин
Синтез фосфатидной кислоты СН 2 ОН + С 17 Н 35 СО-S-Ko. A СН-ОН + С 17 Н 29 СО-S-Ko. A СН 2 О-РО 3 Н 2
Получение фосфатидной кислоты О СН 2 О – С 17 Н 35 О СН-О - С 17 Н 29 + 2 Ко. А-SH СН 2 О-РО 3 Н 2
Присоединение третьей жирной кислоты к фосфатидной кислоте О СН 2 О – С 17 Н 35 О + С 15 Н 31 СО-S-Ко. А СН-О - С 17 Н 29 СН 2 О-РО 3 Н 2
Синтез триацилглицерида О СН 2 О – С 17 Н 35 О СН-О - С 17 Н 29 Ко. А-SH О Н 3 РО 4 СН 2 О - С 15 Н 31
Синтез холинфосфатида
Взаимодействие фосфатидной кислоты и холина СН 3 О N СН 2 О – С 17 Н 35 О + CH 2 ОН СН-О - С 17 Н 29 СН 2 ОН О=Р-О-СН 2 + АТФ ОН
Образование холинфосфатида СН 3 N CH 2 О СН 2 О – С 17 Н 35 О АДФ О СН-О - С 17 Н 29 Н 3 РО 4 О=Р-О-СН 2 ОН
Строение сурфактанта СН 3 N CH 2 О СН 2 О – С 15 Н 31 О О СН-О - С 15 Н 31 О=Р-О-СН 2 ОН
Роль сурфактанта в легких сурфактант ателектаз альвеол
СН 3 Обмен. СН 3 СН 3 холестерина СН 3 НО
Роль холестерина в организме 1. Компонент мембран клеток; 2. Исходное вещество для синтеза желчных кислот; 3. Является основой для синтеза стероидных гормонов; 4. Предшественник витамина Д
Синтез холестерина в клетке
Общая схема синтеза холестерина триглицериды углеводы СН 3 СО-S-Ко. А холестерин аминокислоты
1 этап: синтез малоновой кислоты
1. Активация угольной кислоты О О НN NН НN N С + СО 2 О + АТФ + АДФ R + Н 3 РО 4 S S
2. Взаимодействие СО 2 с ацетил-Ко. А О НN N С + СН 3 СО~S-Ко. А О R биотин S
2. Синтез малоновой кислоты НООС-СН 2 -СО~S-Ко. А Малонил-Ко. А
Участие ацилпереносящего белка в синтезе холестерина О SH + Ко. А-S~С-СН 3 Ацетил-Ко. А АПБ О SH + Ко. А-S~С-СН 2 -СООН Ацилпереносящмй Малонил-Ко. А белок
3. Образование ацетоацетил-АПБ О О S ~С-СН 3 S ~С-СН 2 - С-СН 3 АПБ О S ~С-СН 2 -СООН SН СО 2
Образование ацетоацетата-Ко. А О О СН 3 S ~С-СН 2 - С-СН 3 С=О АПБ + НS-Ко. А СН 2 SН SH СО-SКо. А АПБ SH
2 этап. Реакция синтеза. β-гидрокси-β-метилглутарил-Ко. А Ацетоацетил-Ко. А β-гидрокси-β-метилглутарил-Ко. А СН 3 СООН αСН С=О СН 3 β 2 + НО-С- СН 3 СН 2 СО-SКо. А α СН 2 СО-SКо. А Ко. А-SH
3 этап. Синтез мевалоновой кислоты с помощью фермента β-метил- β -гидроксиглутарил-Ко. А-редуктазы Пентозхофосфатный путь окисления глюкозы СООН СН 2 НАДФН 2 СН 2 НО-С- СН 3 СН 2 Ко. А-SH СО-SКо. А СН 2 ОН Мевалоновая кислота
Синтез мономера для получения полимера изопентенилдифосфат СООН СН 2 2 АТФ НО-С- СН 3 СН 2 СО 2 Н 2 О СН 2 О О СН 2 ОН 2 АДФ СН 2 О-Р-ОН ОН
Структурная формула изопентенилдифосфата Р - Р
Удвоение изопентенилдифосфата 2 Р-О-Р геранилдифосфат
Удвоение геранилдифосфата 2 Р-О-Р фарнезилдифосфат
Образование сквалена 2 Р-О-Р СН 3 Р-О-Р СН 3 сквален СН 3
Образование холестерина сквален ланостерин СН 3 СН 3 НО холестерин
Пути циркуляции холестерина в организме ЛПОНП ЛПНП капилляр клетка рецептор и н ес тер х ол ЛПВП холес терин ри те л ес избыток хо 12 -перстная кишка синтез
МЕТАБОЛИЗМ ЛИПОПРОТЕИДОВ ЛПВП ПЕЧЕНЬ ЛПОНП (диски) Апо E Апо C-III Апо B TГ ЛИПОПРОТЕИДЛИПАЗА ЛПНП- рецептор ЛППП МЕЛКИЕ ЛПВП ПЛОТНЫЕ (сферы) ЛПНП МАКРОФАГ ОБРАТНЫЙ ТРАНСПОРТ КЛЕТКИ КРУПНЫЕ ХОЛЕСТЕРИНА Холестерин ЛПНП АТЕРОМА
пре- -фракция немигрирующая фракция -фракция Электрофорез ЛПВП (50% протеины) ЛПНП ЛПОНП 75% ТГ ЛППП (70% ХС) 90% ТГ ХИЛОМИКРОНЫ холестерин триглицериды ЛПОНП ЛППП ЛПНП плотность (г/мл) < 1, 006 < 1, 019 < 1, 063