Энергетическая (резервная) функция
Липиды
Биологические функции
Энергетическая (резервная) функция
Многие жиры, в первую очередь триглицериды, используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии.
Функция теплоизоляции
Жир — хороший теплоизолятор, поэтому у многих теплокровных животных он откладывается в подкожной жировой ткани, уменьшая потери тепла.
Структурная функция
Фосфолипиды составляют основу бислоя клеточных мембран, холестерин — регулятор текучести мембран.
Регуляторная
Защитная (амортизационная)
Толстый слой жира защищает внутренние органы многих животных от повреждений при ударах
Жирные кислоты входят в состав практически всех указанных классов липидов, кроме производных ХС.
В жире человека жирные кислоты характеризуются следующими особенностями:
• четное число углеродных атомов в цепи,
• отсутствие разветвлений цепи
• наличие двойных связей только в цис-конформации
К насыщенным жирным кислотам относится пальмитиновая(С16), стеариновая (С18) и арахиновая(С20).
К мононенасыщенным– пальмитолеиновая(С16:1), олеиновая(С18:1).
Полиненасыщенные жирные кислоты содержат от2-х и более двойных связей, разделенных метиленовой группой. По положению двойной связи относительно последнего атома углерода полиненасыщенные жирные кислоты делят на
• ω-6-жирные кислоты– линолевая(С18:2, Δ9,12), γ-линоленовая(С18:3, Δ6,9,12),
арахидоновая(С20:4, Δ5,8,11,14). Эти кислоты формируют витаминF, и содержатся в растительных маслах.
• ω-3-жирные кислоты– α-линоленовая и др. Наи-более значительным источником кислот этой группы служит жир рыб холодныхморей. Исключением является α-линоленовая кислота, имеющаяся в конопля-ном, льняном, кукурузном маслах.
Роль жирных кислот
энергетическая. Благодаря окислению жирных кислот ткани организма получает более половины всей энергии.
Другая, и очень важная функция жирных кислот заключается в том, что они являются субстратом для синтеза эйкозаноидов– биологически активных веществ, изменяющих количество цАМФ и цГМФ в клетке, модулирующих метаболизм и активность как самой клетки, так и окружающих клеток. Иначе эти вещества называют местные или тканевые гормоны.
Триацилглицеролы(ТАГ) являются наиболее распространенными липидами в
организме человека. В среднем доля их составляет16-23% от массы тела взрослого. Функциями ТАГ является:
• резервно-знергетическая, у среднего человека запасов жира хватает на поддержание жизнедеятельности в течение40 дней полного голодания;
• теплосберегающая;
• механическая защита.
В состав ТАГ входит трехатомный спирт глицерин и три жирные кислоты. Жирные кислоты могут быть насыщенные(пальмитиновая, стеариновая) и мононенасыщенные(пальмитолеиновая, олеиновая).
По строению можно выделить простые и сложные ТАГ. В простых ТАГ все жир-ные кислоты одинаковые, например трипальмитат, тристеарат. В сложных ТАГ жир-ные кислоты отличаются, : дипальмитоилстеарат, пальмитоилолеилстеарат.
ПЕРЕВАРИВАНИЕ ЛИПИДОВ ПИЩИ
Панкреатическая липаза выделяется в полость тонкой кишки из поджелудочной железы вместе с белком колипазой. Колипаза попадает в полость кишечника в неактивном виде и частичным протеолизом под действием трипсина превращается в активную форму.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.
Панкреатическая липаза гидролизует жиры преимущественно в положениях 1 и 3, поэтому основными продуктами гидролиза являются свободные жирные кислоты и 2-моноацилглицеролы
В переваривании глицерофосфолипидов участвуют: Фосфолипаза А2 гидролизует сложноэфирную связь у второго атома углерода глицерола, превращая глицерофосфолипиды в соответствующие лизофосфолипиды.ФосфолипазаA2 секретируется в кишечник в виде профермента и активируется уже в полости кишечника путём частичного протеолиза. Для проявления активности фосфолипазыA2 необходимы ионы кальция. Жирная кислота в положении 1 отщепляется под действием лизофосфолипазы, а глицерофосфохолин гидролизуется далее до глицерола, холина и фосфорной кислоты, которые всасываются. Лизофосфолипиды - эффективные эмульгаторы жира, ускоряющие его переваривание.
Образование хиломикронов.
Жиры, образовавшиеся в результате ресинтеза в клетках слизистой оболочки кишечника, упаковываются в ХМ. Основной апопротеин в составе ХМ - белок апоВ-48. Этот белок закодирован в том же гене, что и белок ЛПОНП - В-100. В кишечнике в результате посттранскрипционных превращений "считывается" последовательность мРНК, которая кодирует только 48% от длины белка В-100, поэтому этот белок называется апоВ-48. Белок апоВ-48 синтезируется в шероховатом ЭР и там же гликозилируется. Затем в аппарате Гольджи происходит формирование ХМ, называемых "незрелыми". По механизму экзоцитоза они выделяются в хилус, образующийся в лимфатической системе кишечных ворсинок, и через главный грудной лимфатический проток попадают в кровь. В лимфе и крови с ЛПВП на ХМ переносятся апопротеины Е и апоС-П); ХМ превращаются в "зрелые". ХМ транспортируют жир к различным тканям, где он утилизируется, поэтому концентрация ХМ в крови постепенно снижается, и исчезают из крови в течение нескольких часов.
Липопротеинлипаза. В крови триацилглицеролы, входящие в состав зрелых ХМ, гидролизуются ферментом липопротеинлипазой. ЛП-липаза связана с гепаринсульфатом, находящимся на поверхности эндотелиальных клеток, выстилающих стенки капилляров кровеносных сосудов. ЛП-липаза гидролизует молекулы жиров до глицерола и 3 молекул жирных кислот. На поверхности ХМ различают 2 фактора, необходимых для активности ЛП-липазы - апоС-П и фосфолипиды. АпоС-П активирует этот фермент, а фосфолипиды участвуют в, связывании фермента с поверхностью ХМ.
ЛП-липаза синтезируется в клетках многих тканей: жировой, мышечной, в лёгких, селезёнке, клетках лактирующей молочной железы.
Нарушения переваривания липидов в желудочно-кишечном тракте: 1. Нарушение секреции желчи. При этом липиды не эмульгируются и поэтому хуже перевариваются и всасываются, из-за чего возникает стеаторея.
2. Нарушение секреции сока поджелудочной железы, что также приводит к стеаторее.
Стеаторея – Повышенной содержание жиров в кале (выше 5 %). При стеаторее нарушается всасывание жирорастворимых витаминов и незаменимых жирных кислот, также нарушается переваривание веществ нелепиднйо природы, поскольку жир обволакивает эти вещества, не давая ферментам расщепить их.
Липопротеины. Все типы липопротеинов имеют сходное строение - гидрофобное ядро и гидрофильный слой на поверхности. Гидрофильный слой образован белками, которые называют апопротеинами, и амфифильными молекулами липидов- фосфолипидами и холестеролом. Гидрофильные группы этих молекул обращены к водной фазе, а гидрофобные части - к гидрофобному ядру липопротеина, в котором находятся транспортируемые липиды.В организме синтезируются следующие типы липопротеинов: хиломикроны, (ЛПОНП), ЛППП), ЛПНП) и ЛПВП) . Апопротеины выполняют несколько функций: Формируют структуру липопротеинов; взаимодействуют с рецепторами на поверхности клеток и таким образом определяют, какими тканями будет захватываться данный тип липопротеинов; служат ферментами или активаторами ферментов, действующих на липопротеины.
Основные апопротеины и их функции:
В-48 - основной белок ХМ;
В-100 - основной белок ЛПОНП, ЛПНП, ЛППП, взаимодействует с рецепторами ЛПНП;
С-II - активатор ЛП-липазы, переносится с ЛПВП на ХМ и ЛПОНП в крови;
Е - взаимодействует с рецепторами ЛПНП;
A-I - активатор фермента ЛХАТ.
Функции ЛП плазмы.
| Тип лп | хм | лпонп | лппп | лпнп | лпвп | ||||
| фкнкции | Транспорт липидов из клеток кишечника | Транспорт липидов, синтезируемых в печени | Промежуточная форма превращения ЛПОНП в ЛПНП под действием фермента ЛП-липазы | Транспорт холестерола в ткани | Удаление избытка холестерола из клеток и других липопротеинов. Донор апопротеиновА, С-П | ||||
| Место образования | Эпителий тонкого кишечника | Клетки печени | Кровь | Кровь (из ЛПОНП и ЛППП) | Клетки печени - ЛПВП-пред-шественники | ||||
Дислипопротеинемии- нарушения обмена ЛП крови и, соответственно, нарушения обмена липидов, транспортируемых ЛП. Дислипопротеинемии проявляются чаще всего повышением концентрации либо одного типа ЛП, либо сочетанным увеличением содержания нескольких типов ЛП. Наиболее распространены нарушения обмена холестерола и триацилглицеролов. Нарушения обмена холестерола чаще всего приводят к гиперхолестеролемиии последующему развитию атеросклероза. При атеросклерозе происходит образование на стенках артерий так называемых атеросклеротических бляшек, представляющих собой в основном отложения холестерола. Атеросклеротические бляшки разрушают клетки эндотелия сосудов, и в таких местах часто образуются тромбы. Одна из основных причин развития атеросклероза - нарушение баланса между поступлением холестерола с пищей, его синтезом и выведением из организма. Выведение холестерола ограничено, не превышает 1,2-1,5 г/сут, а поступление с пищей при неправильном питании может превысить этот барьер, поэтому с возрастом постепенно происходит накопление холестерола в организме. Важным фактором развития атеросклероза являются генетические дефекты белков и ферментов, участвующих в обмене холестерола.
| название | Генетический дефект | Изменение липидного обмена |
| Тип I (наследственная недостаточность ЛП-липазы) | Дефект структуры ЛП-липазы Дефект структуры апоС-П | ↑в крови ХМ и ЛПОНП, нет риска атеросклероза, гипертриглицеролемия |
| Тип II (семейная гиперхолестеролемия) | Дефект рецепторов ЛПНП или мутация гена апоВ-100 | ↑концентрацииЛПНП, гиперхолестеролемия, ранний атеросклероз, ксантоматоз |
| Тип III (семейная комбинированная гиперлипидемия, нарушение удаления остаточных липопротеинов из крови) | Дефект в структуре апоЕ, синтез изоформы апоЕ2, которая не взаимодействует с рецепторами | ↑концентрации остаточных ХМ, ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП Гиперхолестеролемия, гипертриглицеролемия, ранний атеросклероз, ксантоматоз |
| Типы IV и V (семейна ягипертриглицеролемия) | Генетически гетерогенная группа заболеваний. Избыточная продукция ЛПОНП как результат гиперинсулинемии | ↑концентрацииЛПОНП, ЛПНП,гипертриглицеролемия, умеренная гиперхолестеролемия Атеросклероз, снижение толерантности к глюкозе, ксантоматоз |
Образование ацетил-S-КоА из глюкозы или кетогенных аминокислот.
Образование малонил-S-КоА.
Ацил-S-КоА.
• во-первых, по принципу обратной отрицательной связи ингибирует фермент ацетил-S-КоА-карбоксилазу, препятствуя синтезу малонил-S-КоА;
• во-вторых, подавляет транспорт цитрата из митохондрии в цитозоль.
Ковалентная модификация ацетил-S-КоА-карбоксилазы путем фосфорилирования-дефосфорилирования. Участву-ют цАМФ-зависимая протеинкиназа и протеинфосфатаза. Инсулин активирует протеин-фосфатазу и способствует активации ацетил-S-КоА-карбоксилазы. Глюкагон и адреналин по аденилатциклазному
Кетоновые тела.
При голодании, длительной физической работе и в случаях, когда клетки не получают достаточного количества глюкозы, жирные кислоты используются многими тканями как основной источник энергии. В печени часть жирных кислот превращается в кетоновые тела, которые окисляются мозгом, нервной тканью, мышцами, обеспечивая достаточное количество энергии для синтеза АТФ и уменьшая потребление глюкозы. К кетоновым телам относят β-гидроксибутират, ацетоацетат и ацетон. Первые две молекулы могут окисляться в тканях, обеспечивая синтез АТФ. Ацетон образуется только при высоких концентрациях кетоновых тел в крови и, выделяясь с мочой, выдыхаемым воздухом и потом, позволяет организму избавляться от избытка кетоновых тел. При низком соотношении инсулин/глюкагон в крови в жировой ткани активируется распад жиров. Жирные кислоты поступают в печень в большем количестве, чем в норме, поэтому увеличивается скорость β-окисления. Скорость реакций ЦТК в этих условиях снижена, так как оксалоацетат используется для глюконеогенеза. В результате скорость образования ацетил-КоА превышает способность ЦТК окислять его. Ацетил-КоА накапливается в митохондриях печени и используется для синтеза кетоновых тел. 
Ацетоацетат может выделяться в кровь или превращаться в печени в другое кетоновое тело - β-гидроксибутират путём восстановления.
В клетках печени при активном β-окислении создаётся высокая концентрация NADH. Это способствует превращению большей части ацетоацетата в β-гидроксибутират, поэтому основное кетоновое тело в крови - именно β-гидроксибутират. При голодании для многих тканей жирные кислоты и кетоновые тела становятся основными топливными молекулами. Глюкоза используется в первую очередь нервной тканью и эритроцитами.
При высокой концентрации ацетоацетата часть его неферментативно декарбоксилируется, превращаясь в ацетон. Ацетон не утилизируется тканями, но выделяется с выдыхаемым воздухом и мочой. Таким путём организм удаляет избыточное количество кетоновых тел.
В норме концентрация кетоновых тел в крови составляет 1-3 мг/дл , но при голодании значительно увеличивается. Увеличение концентрации кетоновых тел в крови называют кетонемией, выделение кетоновых тел с мочой - кетонурией. Накопление кетоновых тел в организме приводит к кетоацидозу: уменьшению щелочного резерва (компенсированному ацидозу), а в тяжёлых случаях - к сдвигу рН (некомпенсированному ацидозу). Ацидоз достигает опасных величин при сахарном диабете, так как концентрация кетоновых тел при этом заболевании может доходить до 400-500 мг/дл. Тяжёлая форма ацидоза - одна из основных причин смерти при сахарном диабете. Накопление протонов в крови нарушает связывание кислорода гемоглобином, влияет на ионизацию функциональных групп белков, нарушая их кон-формацию и функцию.
Холестерин - стероид, характерный для животных организмов. Основное место синтеза - печень-более 50% х., в тонком кишечнике - 15- 20%, остальной х. синтезируется в коже, коре надпочечников, половых железах. В сутки в организме синтезируется около 1 г х.; с пищей поступает 300-500 мг. функций: входит в состав всех мембран клеток и влияет на их св-ва, исходный субстрат в синтезе жёлчных кислот и стероидных гормонов. Предшественники в метаболическом пути синтеза х. превращаются также в убихинон - компонент дыхательной цепи и долихол, участвующий в синтезе гликопротеинов. за счёт своей гидроксильной группы может образовывать эфиры с жирными кислотами. Этерифицированный х.преобладает в крови. Х. и его эфиры - гидрофобные молекулы, поэтому они транспортируются кровью только в составе разных типов ЛП. Нарушения обмена х. приводят к одному из наиболее распространённых заболеваний - атеросклерозу. Накопление х. в организме приводит к развитию желчнокаменной болезни.
Пути поступления х.: с пищей извне и процесс синтеза собственного х. в печени из ацитилКоА. холестерол поступает в клетки из крови в основном в составе лпнп
Пути использования и выведения х.:вывед с фекалиями, синт Д3, выдел с кожнми покровами, синт стероидн гормонов, синтез и вывед желчных к-т.
Норма ХС в крови: Содержание холестерина в крови человека может варьировать от 3,6 ммоль/л до 7,8 ммоль/л. Оптимальный уровень: менее 5 ммоль/л
Биосинт х. в цитозоле клеток. на 3 этапа
1. Образование мевалоната. 2. Образование сквалена 3. Образование холестерола сквален превращается в ланостерол. Далее происходит 20 последовательных реакций, превращающих ланостерол в холестерол. На последних этапах синтеза от ланостерола отделяется 3 атома углерода.
Основным регуляторным ферментом является гмг-S-КоА-редуктаза:
• по принципу обратной отрицательной связи она ингибируется конечным продуктом реакции-холестеролом.
• во-вторых, ковалентная модификация при гормональной регуляции: инсулин, активируя протеин-фосфатазу, способствует переходу фермента гмг-S-КоА-редуктазы в активное состояние. Глюкагон и адреналин посредством аденилатциклазного механизма активируют протеинкиназу А, которая фосфорилирует фермент и переводит его в неактивную форму.
Роль ЛПНП и ЛПВП Х. транспортируется кровью в составе ЛПНП и ЛПВП. ЛП обеспечивают поступл в ткани экзогенного х., определяют потоки х. между органами и выведение избытка х. из организма.
ЛПНП - основная транспортная форма х., в которой он доставляется в ткани. Около 70% х. и его эфиров в крови находится в составе ЛПНП. Из крови ЛПНП поступают в печень (до 75%) и другие ткани, которые имеют на своей поверхности рецепторы ЛПНП.
ЛПВП вып. 2 осн.ф-и: поставляют апопротеины другим ЛП в крови и участвуют в "обратном транспорте х.". ЛПВП синтезируются в печени и в небольшом количестве в тонком кишечнике. В печени в ЛПВП включаются апопротеины А, Е, С-II, фермент ЛХАТ. В крови апоС-II и апоЕ переносятся с ЛПВП на ХМ и ЛПОНП. Для переноса х. На поверхности ЛПВП находится фермент ЛХАТ, кот превращает х., имеющий гидроксильную группу, выступающую на поверхность липопротеинов или мембран клеток, в эфиры холестерола.
Липопротеины различаются и по участию в атерогенезе. Атерогенность частично зависит от размера частиц. Самые мелкие липопротеины, такие как ЛПВП, легко проникают в стенку сосуда, но также легко ее покидают, не вызывая атеросклероз. ЛПНП – наиболее атерогенные лпкрови.достаточно малы, чтобы проникать в стенку сосуда, и легко задерживаются в сосудистой стенке.
Стадия – повреждение эндотелия. На этой стадии в эндотелии создаются зоны повышенной проницаемости и клейкости. Внешне это проявляется в разрыхлении и истончении защитного гликокаликса на поверхности эндотелиоцитов, расширении межэндотелиальных щелей. Это приводит к усилению выхода ЛПНП .
Стадия – Поврежденный эндотелий и активированные тромбоциты вырабатывают медиаторы воспаления, факторы роста, эндогенные окислители. В результате через по-врежденный эндотелий в интиму сосудов еще более активно проникают моноциты и способствуют развитию воспаления. Внешне на эндотелии появляются липидные пятна и полоски.
Липиды
Биологические функции
Энергетическая (резервная) функция
Многие жиры, в первую очередь триглицериды, используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии.
Функция теплоизоляции
Жир — хороший теплоизолятор, поэтому у многих теплокровных животных он откладывается в подкожной жировой ткани, уменьшая потери тепла.
Структурная функция
Фосфолипиды составляют основу бислоя клеточных мембран, холестерин — регулятор текучести мембран.
Регуляторная
Защитная (амортизационная)
Толстый слой жира защищает внутренние органы многих животных от повреждений при ударах
Жирные кислоты входят в состав практически всех указанных классов липидов, кроме производных ХС.
В жире человека жирные кислоты характеризуются следующими особенностями:
• четное число углеродных атомов в цепи,
• отсутствие разветвлений цепи
• наличие двойных связей только в цис-конформации
К насыщенным жирным кислотам относится пальмитиновая(С16), стеариновая (С18) и арахиновая(С20).
К мононенасыщенным– пальмитолеиновая(С16:1), олеиновая(С18:1).
Полиненасыщенные жирные кислоты содержат от2-х и более двойных связей, разделенных метиленовой группой. По положению двойной связи относительно последнего атома углерода полиненасыщенные жирные кислоты делят на
• ω-6-жирные кислоты– линолевая(С18:2, Δ9,12), γ-линоленовая(С18:3, Δ6,9,12),
арахидоновая(С20:4, Δ5,8,11,14). Эти кислоты формируют витаминF, и содержатся в растительных маслах.
• ω-3-жирные кислоты– α-линоленовая и др. Наи-более значительным источником кислот этой группы служит жир рыб холодныхморей. Исключением является α-линоленовая кислота, имеющаяся в конопля-ном, льняном, кукурузном маслах.
Роль жирных кислот
энергетическая. Благодаря окислению жирных кислот ткани организма получает более половины всей энергии.
Другая, и очень важная функция жирных кислот заключается в том, что они являются субстратом для синтеза эйкозаноидов– биологически активных веществ, изменяющих количество цАМФ и цГМФ в клетке, модулирующих метаболизм и активность как самой клетки, так и окружающих клеток. Иначе эти вещества называют местные или тканевые гормоны.
Триацилглицеролы(ТАГ) являются наиболее распространенными липидами в
организме человека. В среднем доля их составляет16-23% от массы тела взрослого. Функциями ТАГ является:
• резервно-знергетическая, у среднего человека запасов жира хватает на поддержание жизнедеятельности в течение40 дней полного голодания;
• теплосберегающая;
• механическая защита.
В состав ТАГ входит трехатомный спирт глицерин и три жирные кислоты. Жирные кислоты могут быть насыщенные(пальмитиновая, стеариновая) и мононенасыщенные(пальмитолеиновая, олеиновая).
По строению можно выделить простые и сложные ТАГ. В простых ТАГ все жир-ные кислоты одинаковые, например трипальмитат, тристеарат. В сложных ТАГ жир-ные кислоты отличаются, : дипальмитоилстеарат, пальмитоилолеилстеарат.
ПЕРЕВАРИВАНИЕ ЛИПИДОВ ПИЩИ
Панкреатическая липаза выделяется в полость тонкой кишки из поджелудочной железы вместе с белком колипазой. Колипаза попадает в полость кишечника в неактивном виде и частичным протеолизом под действием трипсина превращается в активную форму.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.
Панкреатическая липаза гидролизует жиры преимущественно в положениях 1 и 3, поэтому основными продуктами гидролиза являются свободные жирные кислоты и 2-моноацилглицеролы
В переваривании глицерофосфолипидов участвуют: Фосфолипаза А2 гидролизует сложноэфирную связь у второго атома углерода глицерола, превращая глицерофосфолипиды в соответствующие лизофосфолипиды.ФосфолипазаA2 секретируется в кишечник в виде профермента и активируется уже в полости кишечника путём частичного протеолиза. Для проявления активности фосфолипазыA2 необходимы ионы кальция. Жирная кислота в положении 1 отщепляется под действием лизофосфолипазы, а глицерофосфохолин гидролизуется далее до глицерола, холина и фосфорной кислоты, которые всасываются. Лизофосфолипиды - эффективные эмульгаторы жира, ускоряющие его переваривание.