Раздел 5. Структура и обмен липидов
Липиды представляют собой наиболее концентрированный источник энергии для организма: они обеспечивают от одной трети до половины общего количества калорий средней диеты современного человека. Для оптимального роста и нормального функционирования человеку необходимы ненасыщенные жирные кислоты и жирорастворимые витамины. Это делает липиды незаменимыми компонентами пищи. Липиды служат предшественниками важных гормоноподобных веществ – простагландинов, они являются структурными компонентами клеточных мембран, обеспечивая оптимальный уровень их проницаемости.
Цель изучения раздела: уметь применять знания о функциях липидов, об их синтезе, катаболизме, о взаимосвязи этих процессов и механизмах регуляции для объяснения нарушений обмена липидов при патологии.
Студент должен:
Усвоить:
взаимосвязь между процессами распада липидов и энергообеспечением организма;
роль липидов в образовании биологических мембран;
особенности обмена липидов в различных органах;
знание о субстратных и гормональных механизмах регуляции обмена липидов;
причины нарушения обмена липидов при ожирении, сахарном диабете, атеросклерозе.
Рекомендуемые темы реферативных сообщений
1. Эссенциальные (незаменимые) факторы питания липидной природы.
2. Нарушения переваривания и всасывания липидов.
3. Гормональная регуляция синтеза и мобилизации жиров.
4. Биохимические аспекты ожирения.
5. Нарушения окисления жирных кислот.
6. Кетоновые тела. Кетонемия и кетонурия.
7. Методы фракционирования липопротеинов.
8. Апопротеины: характеристика, клинико-диагностическое значение определения.
9. Клеточные рецепторы липопротеинов плазмы крови.
10. Типирование дислипопротеинемий.
11. Неклассифицированные дислипопротеинемии.
12. Желчные кислоты: структура, биологическая функция метаболизм и его регуляция.
13. Желчнокаменная болезнь, молекулярные аспекты.
14. Модифицированные липопротеины
15. Вторичные гиперлипопротеинемии
16. Жировое перерождение печени
17. Молекулярные механизмы патогенеза атеросклероза.
18. Коррекция метаболических нарушений при атеросклерозе.
19. Липопротеин (а) и его роль в атеросклерозе.
20. Гиполипопротеинемии.
21. Функции и обмен сфинголипидов.
22. Катаболизм сфинголипидов и его нарушения.
Липиды: переваривание и всасывание
Методические указания к самоподготовке
Вопросы к разделу
1. Липиды. Классификация. Пищевые источники липидов.
2. Нейтральные жиры, холестерин, фосфолипиды, простагландины. (Структура, свойства, биологическая роль.)
3. Переваривание и всасывание липидов. Условия, необходимые для переваривания и всасывания липидов в желудочно-кишечном тракте.
4. Химический состав желчи: печеночная и пузырная желчь. Желчные кислоты – первичные и вторичные. Конъюгированные желчные кислоты и их роль в переваривании жиров.
5. Панкреатические ферменты, участвующие в переваривании жиров. Их активация. Продукты переваривания жиров.
6. Роль мицеллообразования в процессе всасывания липидов.
7. Ресинтез липидов в стенке кишечника.
8. Нарушение процессов переваривания жиров. Стеаторея.
9. Транспортные формы липидов – хиломикроны, ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП, ЛПВП. Их сравнительная характеристика. Место образования, функция.
10. Липопротеидлипаза, ее роль в обмене липидов.
11. Виды апопротеинов и их роль.
12. Дислипопротеинемии. Гиперлипопротеинемии.
При подготовке к данному занятию нужно вспомнить материал, касающийся химии липидов, их классификации (лекции, соответствующие разделы учебника). При рассмотрении вопросов обмена липидов нужно выяснить такие вопросы, как биологическая роль липидов, переваривание их, роль липаз, липопротеинлипазы в обмене липидов. Особо следует остановиться на роли желчи, парных желчных кислот в процессе переваривания и всасывания липидов, отметить нарушения в переваривании и всасывании липидов при отсутствии поступления желчи в кишечник. Для того, чтобы успешно подготовиться к данному занятию, необходимо выполнить следующие задания согласно таблице 14.
Таблица 14. Переваривание липидов
| Задание | Указания к выполнению заданию |
| Изучите биологическую роль липидов в организме. | 1.Какие общие свойства и особенности структуры характерны для соединений, относящихся к классу липидов? Чем отличаются простые липиды от сложных? Назовите структурные элементы, из которых построены простые липиды. Приведите примеры. Какие насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты наиболее часто встречаются в природных жирах? Приведите формулы. Нарисуйте в тетради схему путей использования жиров в организме. 2. Выделите незаменимые компоненты липидов. |
| Вспомните структуру основных групп сложных липидов. | 1. Напишите структуру глицерофосфолипидов и сфинголипидов: фосфатидной кислоты, лецитинов, фосфатидилсеринов, фосфатидилэтаноламинов, фосфатидилинозитов, сфингомиелинов, цереброзидов, ганглиозидов. |
| Изучите процесс переваривания липидов в желудочно-кишечном тракте | 1. Объясните, в чем заключается биологическое значение процесса переваривания жира и велика ли его энергетическая ценность? 2. Укажите основные компоненты, способствующие эмульгированию жира. 3. Перечислите ферменты, катализирующие гидролитические реакции, идущие в процессе переваривания нейтрального жира. 4. Напишите в тетради химическое уравнение реакции последовательного гидролитического расщепления дистеаропальмитина. 5. К какому классу ферментов относится липаза, где она вырабатывается и чем активируется? Какова роль желчных кислот и колипазы? 6. Перечислите продукты, образующиеся в процессе переваривания липидов. |
| Изучите процессы всасывания и дальнейший транспорт липидов в крови и лимфе. | 1. Какие продукты расщепления нейтрального жира всасываются? Представьте схематически структуру холеиновых комплексов. 2. Где происходит первичный синтез специфических для организма липидов? Напишите уравнение химических реакций ресинтеза нейтрального жира. 3. Назовите вещества, представляющие комплекс белка и жира. Как осуществляется транспорт липидов в лимфе и крови? 4. Что такое хиломикроны? Выпишите соотношение составных компонентов хиломикронов и типы их аполипопротеинов. 5. Охарактеризуйте состав липопротеинов (ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП), каково их содержание в сыворотке крови? Какие аполипопротеины входят в состав отдельных липопротеинов крови? 7. Охарактеризуйте действие липопротеинлипазы. Укажите ее локализацию. |
| Изучите дислипопротеинемии | 1. Приведите классификацию дислипопротеинемий (ДЛП). 2. Дайте краткую характеристику различным типам дислипопротеинемий. 3. Охарактеризуйте связь нарушений обмена липопротеинов с развитием атеросклероза |
Задания для самоконтроля
Выберите правильный ход событий
1.ПРИ ПЕРЕВАРИВАНИИ И ВСАСЫВАНИИ ЖИРОВ
1) Эмульгирование пищевых липидов
2) Гидролиз жиров под действием панкреатической липазы
3) Секреция холецистокинина при приеме пищи
4) Секреция желчных кислот
5) Образование смешанных мицелл
6) Всасывание продуктов гидролиза
Выберите правильные ответы.
2.В РЕСИНТЕЗЕ ТАГ В КЛЕТКАХ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ТОНКОГО КИШЕЧНИКА ПРИСУТСТВУЮТ
1) 2-Моноацилглицерол Б. Ацилтрансферазы
2) Ацил-КоА
3) Глицерол-3-фосфат
4) Жирные кислоты жиров
Выберите правильные ответы.
3.ГИПЕРТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛЕМИЯ- РЕЗУЛЬТАТ
1) Снижения синтеза апоВ-48
2) Генетического дефекта ЛП-липазы
3) Изменения структуры апоЕ
4) Снижения секреции желчных кислот
5) Генетического дефекта апоС-II
Выберите правильные ответы.
4.В КРОВИ НА ХМ НЕЗРЕЛЫЕ ПЕРЕНОСЯТСЯ АПОЛИПОПРОТЕИНЫ
1) C-II
2) В-100
3) Е
4) А-I
5) В-48
Выберите правильные ответы.
5.РЕЗУЛЬТАТ НАРУШЕНИЯ ПЕРЕВАРИВАНИЯ И ВСАСЫВАНИЯ ЛИПИДОВ
1) Выведение пищевых жиров с фекалиями (стеаторея)
2) Гиповитаминоз В1 и В2
3) Ускорение всасывания глюкозы
4) Снижение скорости свертывания крови
5) Снижение зрения в темноте «куриная слепота»
Ответы на тестовые задания.
1. 3), 4), 1), 2), 5), 6)
2. 1), 2), 3)
3. 2), 5)
4. 1), 3)
5. 1), 4), 5)
Примеры ситуационных задач.
Задача1. Во время Второй мировой войны врачу удалось выжить после длительного голодания, обменяв на рынке вещи на продукт. Какой продукт предпочёл врач для питания и энергетической поддержки ослабленного организма?
Ответ. Химические компоненты в составе пищевых продуктов выполняют в организме следующую функцию –являются поставщиком энергии и строительным материалом для выполнения пластической функции. В экстремальной ситуации важнейшей функцией становится обеспечение энергией. Сопоставим энергетическую ценность белков, углеводов, липидов и увидим, что энергетическая ценность липидов выше, чем органических соединений других классов. Значит, искомый продукт питания будет относиться к классу липидов. Какой же продукт из класса липидов предпочтительнее? Некоторые студенты предлагают использовать растительное масло и обосновывают своё решение наличием в масле полиненасыщенных жирных кислот, которые необходимы для включения в состав фосфолипидов мембран и служат предшественниками эйкозаноидов. Представьте себе, как подействует растительное масло на организм голодного человека (в качестве подсказки напомним, что касторовое масло и сейчас продаётся в аптеке как слабительный препарат). Из-за возможной диареи мы отвергаем растительное масло и рассматриваем, какой вариант твёрдого жира предпочтительнее – сало или сливочное масло. Вспомним, что организм голодающего человека содержит в пищеварительных соках значительно меньше обычного ферментов, в ЖКТ поступает меньше желчи, необходимой для всасывания продуктов переваривания липидов. Сливочное масло получило своё название из-за наличия в составе его триацилглицеролов большого числа масляной и других короткоцепочечных жирных кислот. Известно, что короткоцепочечные жирные кислоты, как и глицерол, всасываются путём диффузии. Сливочное масло, таким образом, предпочтительнее, так как позволяет использовать максимальное количество продуктов переваривания триглицеридов и при недостатке желчных кислот.
Задача 2.
Наиболее частая причина рахита в Северной Америке, Канаде, Австралии и европейских странах заключается в снижении метаболической активности слизистой оболочкой тонкой кишки, вызванном наследственной недостаточностью ферментов обмена липидов. Обследование таких больных показало, что после приема пищи, содержащей жиры, у них не наблюдается алиментарная гипертриацилглицеролемия.
Объясните механизм развития рахита при данной патологии.
Для ответа:
а) укажите, содержание каких липопротеинов (ЛП) повышается в крови здорового человека после приема пищи, содержащей жиры; опишите строение и состав этих ЛП, назовите место их формирования;
б) представьте схему «созревания» ЛП и их дальнейшие превращения;
в) назовите основную функцию этих ЛП; объясните механизм доставки и метаболизм переносимых веществ;
г) опишите нарушения, происходящие в клетках кишечника при данной патологии.
ОТВЕТ:
а) В крови здорового человека, после приема пищи, содержащей жиры, повышается содержание хиломикронов (ХМ). ХМ, как и все ЛП, имеют следующее строение: гидрофобное ядро и полярный слой на поверхности. В состав гидрофобного ядра входят липиды: эфиры холестерола и триацилглицеролы (ТАГ) (до 85%) и содержащиеся в пище жирорастворимые витамины А, D, Е, К. Полярный слой образован белками (апопротеинами), фосфолипидами и холестеролом. В состав ХМ входит интегральный апопротеин В-48. Хиломикроны образуются в эпителии тонкого кишечника, поступают в лимфу, а затем в кровь.
Рисунок 18.Строение хиломикрона
б) В крови «созревают» ХМ, этот процесс заключается в переносе с липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) на ХМ апопротеинов Е и С-II;
Рисунок 19.Созревание» хиломикронов
Образование ХМ остаточных происходит под действием липопротеинлипазы (расположена на стенках капилляров), в результате чего количество жиров в ХМ снижается, уменьшается размер частиц, апопротеин С-II переносится обратно на ЛПВП. ХМ остаточные содержат фосфолипиды, холестерол, эфиры холестерола, жирорастворимые витамины А, Д, Е, К, апоВ-48, апоЕ и очень небольшое количество ТАГ.
Рисунок 20. Образование хиломикронов остаточных
в) Основная функция хиломикронов состоит в транспорте экзогенных липидов и других жирорастворимых веществ из клеток кишечника в ткани. ХМост эндоцитозом захватываются гепатоцитами, образованная эндосома сливается с лизосомой, ферменты которой гидролизуют липиды и белки. Витамин D в печени превращается в в 25-гидроксихолекальциферол, который в комплексе с белком транспортируется в почки, где образуется гормон кальцитриол. Гормон также может синтезироваться из витамина D, который образуется из холестерола в коже.
Кальцитриол регулирует всасывание пищевого кальция, который участвует в построении костной ткани. При нарушении переваривания липидов в ЖКТ нарушается всасывание витамина D, кальция, минерализация костной ткани и развивается рахит.
г) Наследственный дефект ферментов, обеспечивающих ресинтез и синтез липидов в клетках слизистой оболочки кишечника, нарушает формирование хиломикронов, а значит, и поступление в кровь жирорастворимых витаминов А, D, Е и К.