Что такое липиды? Функции

1. Липиды - природные органические  соединения (крайне гетерогенны  по своей химической структуре)  общими свойствами которых является: низкая растворимость в воде  и хорошая растворимость в  аполярных растворителях таких  как хлороформ, жидкие углеводороды  и др. Липидная фракция клеток - все то, что можно извлечь из клеток с помощью полярных растворителей.К липидам относятся соединения имеющие весьма различную химическую природность: например холистерол - циклически непридельный одноатомный спирт. Сравните его со структурой триацилглицерина Сходство между ними практически нет. Это крайне различные соединения.Согласно современной классификации все липиды делятся на 4 больших группы:

Жирные кислоты - это  алифатические карбоновые кислоты  число атомов в которых может достигать 22-24. Основная масса жирных кислот входящих в организм человека и животных имеет четное число атомов углерода, что связано с особенностями их синтеза. Дело в том, что синтез идет путем тотарного удлинения углеродной цепочки.

Жирные кислоты как правило имеют неразветвленную углеводородную цепь

Глициринсодержащие липиды. глициринсодержащих липидов наибольшее значение имеют фосфолншщы и ацилглицерины. Обычно их рассматривают как производные  трехатомного спирта - глицерола. Ацилглицерины  делятся по количеству входящих в их состав ацильных групп на а) моноацилглицигины -1 жирный кислотный остаток б) диацилглицерины в)триацилглицерины

Липиды не содержащие глицерола К этим липидам относятся^аюшжество- еамых разнообразных соединений химической природы. Мы остановимся только на трех группах веществ имеющих высокую биологическую значимость.а) сфинголипидыб) стероиды в) полипреноиды

Соединения смешанной  природы.К этой группе относятся  соединения сложной химической природы  одним из компонентом которых  является липид. К таким соединениям относится например а) Липополисахарида б) Липоаминокислоты в) Липопротеиды (сегодня считают их надмолекулярными комплексами) Они принимают участие в транспорте липидов кровью. уЪтиды нерастворимы в воде и не могут транспортироваться в водной фазе. Даже клеточные мембраны представляют собой липопротеидные надмолекулярные структуры.

 

 

 

 

 

 

 

2. Переваривание липидов.  Всасываний продуктов переваривания  липидов.В стенку кишечника легко  всасываются вещества хорошо  растворимые в воде. Из продуктов расщепления липидов к ним относятся такие как глицерол, аминоспирты, жирные кислоты с количеством углеродных атомов не более 10, а так же натриевые соли фосфорной кислоты. Эти соединения из клеток .кишечника обычно лоступают непосредственно в :кровь и с током .крови транспортируются в лечень. В то же время большинство продуктов переваривания липидов - это высшие жирные кислоты, моно- и диацилдглицерины, лизофосфолипиды, холистерол и др, плохо растворимы в воде и для всасывания их в стенку кишечника требуется специальный механизм.

Перечисленные соединения наряду с желчными кислотами и  фосфолипидами образуют мицелу. Мицела состоит из гидрофобного ядра и внешнего мономолекулярного слоя амфифильных  соединений. Эти амфифильные соединения расположены таким образом, что гидрофильные их части контактируют с водой, т.е. направлены кнаружи, а гидрофобные участки ориентированы во внутрь мицелы, где контактируют с гидрофобным ядром. В состав наружной оболочки мицелы входят преимущественно фосфолипиды и желчные кислоты сюда же может входит и холистерол, поскольку это сепирт. Гидрофобное ядро мицелы состоит из высших жирных кислот, продуктов неполного расщепления жиров, эфиров холестерина, жирорастворимых витаминов.

Благодаря растворимости  мицел эти продукты всасываются путем эндоцитоза. В норме у нас всасывается до 98% пищевых липидов, 2% выбрасываются. Ресинтез липидов в кишечной стенке. В кишечной стенки всосавшиеся ацилглицерины распадаются под действием тканевых липаз с образованием свободных жирных кислот и глицерола. Часть моноацилглицеринов может превращаться в триацилглицерины без предварительного расщепления. Это так называемый моноацилглицериновый путь ресинтеза. Все высшие жирные кислоты всосавшиеся из кишечника используются в энтероцитах для ресинтеза различных липидов. Но перед тем как включаться в различные липиды, высшие жирные кислоты должны быть активированы.

Процесс активации высших жирных кислот состоит из 2 этапов: " I этап. За счет взаимодействия жирных кислот и использования специального фермента образуется ациладенилаты. Кроме того образуется второй продукт - пирофосфат, который немедленно расщепляется до фосфорной кислоты (так называемый термодинамический контроль направления процесса)

2 этап. Происходит образование  активной жирной кислоты соединенной с КоА и высвобождение АМФ. Образование ацилКоА катализируется специальным ферментом, причем он катализирует и первую и вторую реакцию ацилКоАсинтетаза (тиокиназа).

В ходе активации высшей жирной кислоты АТФ распадается  до АМФ и 2 остатков фосфорной кислоты, таким образом активация обходится клетке в 2 макроэргических эквивалента. Во всех своих превращениях в клетках жирные кислоты участвуют в активированной форме.

 

 

 

3. Мобилизация триглицеридов  жировой ткани и проблемы транспорта  высших жирных кислот. Постадсорбционном периоде (когда между приемами пищи длительный интервал) идет мобилизация энергетических ресурсов организма в том числе мобилизация триглицеридов жировой ткани. Образующиеся в ходе мобилизации высшие жирные кислоты через мембрану липоцитов поступают в кровяное русло и в комплексе с альбуминами переносятся током крови в различные органы и ткани. Там жирные кислоты проникают через наружную клеточную мембрану внутрь клеток и связываются со специальным так называемым Z-белком. В комплексе с этим внутриклеточным переносчиком жирные кислоты перемещаются в цитозоле к месту их использования. Концентрация неэтерифицированных или иначе свободных жирных кислот в плазме крови натощак составляет величину 0,56-0,58 млмоль/л. Жирные кислоты очень быстро обмениваются в крови, время их полужизни в русле крови составляет около 4 мин. За сутки с током крови переноситься примерно 150 гр свободных жирных кислот. Эта величина превышает величину суточного поступления липидов в организме. Это свидетельствует о том, что значительная часть транспортируемых кровью высших жирных кислот является продуктом их биосинтеза из углеводов или углеродного скелета аминокислот. В условиях длительно интенсивной работы требующей больших энергозатрат жирные кислоты, поступающие из жировых депо становятся основным видом энергетического топлива. Значение их как энергетического топлива еще более возрастает при недостатке глюкозы в органах и тканях, что характерно для сахарного диабета или голодания. Однако на пути эффективного использования высших жирных кислот клетками встает так называемый диффузионный барьер.Что это за барьер?Суть этого явления заключается в том, что высшие жирные кислоты на своем пути из кровяного русла в клетки должны пройти через гидрофильную фазу межклеточной среды. Но они нерастворимы в воде и поэтому скорость движения через межклеточную среду крайне ограничена. Выходом из положения является преобразование жирных кислот в печени в соединения с небольшой молекулярной массой которые растворимы в воде.

Это-такиее|соединения как ацегоуксусные и B-гидроксимасляные кислоты. Эти соединения из печени „щять-же поступают в кровь, а затем идут в клетки тканей, но для этих молекул диффузионного барьера не существует, поэтому они служат эффективным энергетическим топливом. Эти соединения получили название - ацетоновые тела. К ацетоновым телам относится и сам ацетон (диметилкетон). В то же время в гепатоциты высшие жирные кислоты поступают минуя диффузионный барьер потому, что гпатоциты в печеночных синусах непосредственно контактируют с кровью.

 

 

4. Процессы окислительного  расщепления липидов в тканях. В-окисление насыщ жирных кислот, особенности окисления ненасыщенных  жирных кислот и с нечетным  количеством атомов углерода, окисление  глицерина, синтез и окисление  ацетоновых тел. Окисление глицерина- Глицерина в триглицеридах содержится 3-5%. Свободный глицерол, образующийся при гидролизе резервных триглицеридов или поступивший из кишечника человека, в клетках может окисляться.__

При полном окислении  глицерина в клетке синтезируется 23 молекулы АТФ. 1 молекула АТФ израсходуется на активацию глицерола: на его фосфорилирование, таким образом полный выход АТФ при окислении глицерола составит 22 молекулы АТФ.На долю глицерина в триглицеридах приходиться 3-5% поэтому существенного вклада в обеспечении энергией клеток различных тканей и органов окисление глицерина вносить не может. синтез и окисление ацетоновых тел.- Жирные кислоты поступающие в гепатоциты, активируются и подвергаются в-окислению с образованием ацетилКоА. Именно этот ацетилКоА используется для синтеза ацетоновых тел, согласно схеме.__

Последняя реакция - лиазная (катализирует фермент ГМГ-лиаза), происходит отщепление ацетилКоА и образование 4-х углеродной молекулы - ацетоацетата.__

Из ацетоуксусной кислоты  спонтанно, чаще всего, или иногда за счет декарбоксилазы происходит отщепление карбоксильной группы в виде углекислого газа и образуется ацетон.

Образовавшиеся ацетоновые тела поступают из гепатоцитов в  кровь и разносятся к клеткам. Процесс синтеза ацетоновых тел идет постоянно и ацетоновые тела всегда присутствуют в крови в концентрации ЗОмг/л. При голодании их содержание может увеличиваться до 400-500 мг/л. Еще больше концентрация при сахарном диабете в тяжелой форме до 3000-4000 мг/л.

Ацетоновые тела в  норме хорошо утилизируются клетками периферических тканей, в особенности это касается скелетных мышц и миокарда. Скелетные мышцы и миокард значительную часть нужной им энергии получают за счет окисления ацетоновых тел.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Представления о биосинтезе выш жирных кислот, фосфолипидов, холестерине. В органах и тканях человека синтезируются почти все необходимые жирные кислоты за исключением полиеновых (вжк). Исходным соединением для синтеза (вжк) является ацетилКоА, который в клетках может образовываться из различных соединений. Преимущественно используется ацетилКоА,образующийся при окислении моносахаридов.Одновременно используется ацетилКоА, который образуется при распаде углеродных скелетов аминокислот. Синтез (вжк) может протекать в клетках, однако основная масса соединений этого класса синтезируется в печени и жировой ткани. Важнейшим субстратом, продукты метаболизма которого используются для синтеза липидов, является глюкоза АцетилКоА используемый при липогенезе образуется в основном в матрикее митохондрий, Синтез высших жирных кислот идет в цитозоле Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацетилКоА поэтому существует  система (челночная)  транспорта  ацетильных   остатков   из   матрикса митозхондрий в цитозоль.

Синтез фосфолипидов Все  необходимые организму  фосфолипиды  могут синтезироваться  в  его  клетках,   причем  в клетках могут функционировать несколько различных метаболических путей биосинтеза глицерофосфолипидов. Синтез лицитина А) при реакции ацилирования образуется фосфотидная кислота далее за счет фермента фосфотазы фосфотиднойкислоты образуется диглнцерид Б) Параллельно идет активация аминоспиртов (при наличии свободных аминоспиртов в клетке) далее идетактивация холина с образованием его производного - ЦДФхоли (активированный) он может включаться всинтезх.в) Диглицерид+ЦДФхолин - трансферазная реакция обеспечивает образование фосфотидилхолина и отщепляется ЦМФ, который затем за счет энергии АТФ может превращаться в ЦДФ. Алътернатнвным вариантоу синтеза может быть синтез с промежуточным образованием фосфотидной кислоты, но уже активированной. Сама фосфотидная кислота образуется при помощи ацилирования фосфоглицерина. Далее она взаимодействует с цитидин-3-фосфатом  с образованием активной фосфотиднои кислоты (ЦДФ-фосфотидная кислота). Далее идет превращение в фосфотидилсерин или в инозитолфосфатид В том и другом случае происходит отщепление ЦМФ

Синтез Холистерола  Он синтезируется в клетках из двух углеродных группировок ацетилКоА. Процесс синтеза включает в себя 35 последовательных реакций и может быть разбит на 4-5 этапов:1 этап - образование из ацетилКоА мевалоновой кислоты. 2 этап - -образование из мевалоновой кислоты активированных 5 углеродных группировок,  изопреноидные группировки ( это изопентилпирофосфат, димитнлаллилпирофосфат - активные изопреноидные группировки ). 3 этап - конденсация изопреноидных группировок с образованием сквалена.4 этап - циклизация сквалена в ланостерин.5 этап - преобразование ланостерина в холистерол.

6. Биосинтез триглицеридов.Триглицериды синтезируются а клетках практически всех органах и тканей в качестве резервных питательных веществ, однако необходимо подчеркнуть, что синтез интенсивный с наибольшей интенсивностью идет в клетках печени и клетках жировой ткани

Что необходимо для синтеза триглицеридов? Для синтеза необходимы ВЖК и глицерол ВЖК поступают в клетки или из плазмы крови или же синтезируются на месте, т е. в клетках непосредственно, из ацетилКоА.

Глицерол может поступать  так же из плазмы крови, однако основным источником глицерина для синтеза триглицеридов и даже фосфолипидов в клетках служит промежуточный продукт распада углеводов -фосфодиоксиацетон

ВЖК участвуют в синтезе  триглицеридов в виде своих активированных производных - ацилКоА. Необходимый  для синтеза фосфоглицерин образуется или путем восстановления фосфодиоксиацетона, или же за счет фосфорилирования свободного глицерола Эта реакция катализируется АТФ зависимой глицеролкиназой

После  образования  фосфоглицерина за счет двух последовательных  реакции  ацилирования  образуется        фосфотидная кислота, затем от нее отщепляется остаток фосфорной кислоты и ооразуется диглицерид

И наконец в ходе последней  реакции ацилирования образуется триглицерид.__

В постадсорбцеонном  периоде происходит мобилизация  резервных триглицеридов. Расщепление триглицеридов в клетках идет под действием ферментов липаз. По крайней мере в липоцитах жировой ткани при распаде триглицеридов работают три различных фермента.Вначале при участии триацилглицероллипазы происходит гидролиз одной сложной эфирной связи образуется диглицерид и высвобождается свободная жирная кислота. Затем под действием второго фермента так же происходит гидролиз второй сложной эфирной связи и высвобождается еще одна ВЖК остается моноглицерид. С участием последней липазы происходит расщепление моноглнцерида на глицерол и ВЖК, фермент -моноацилглицероллипаза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Липид транспортная  система плазмы крови. Липиды  практически нерастворимы в воде, в связи с этим возникает  проблема транспорта в организме  человека Основные показатели содержания липидов в плазме крови натощак для здорового человека в состоянии покоя Содержание общих липидов в крови составляет от 3 до 8,5 гр/л Содержание свободных жирных кислот в плазме крови 0,68-0,88 млмоль/л Общий холистерол 3,5 - 6,8 млчоль/л^триглицериды 0,6 - 2,3 млмоль/л, общие фолсфолипиды 2 - 4,7 млмлоль/л Все липиды присутствующие в крови входят в состав смешанных надмолекулярных белок-липидных комплексов, причем ВЖК связаны с альбуминами крови, все другие липиды входят в состав лнпопротеидов плазмы крови Любой липопротеид плазмы крови имеют обшие черты строения Наружная оболочка представлена белками, сфинголипидами а так же свободным холистеролом Ядро формируется за счет этерефицированною холистерола и триаци л глицерина Содержание этих компонентов несомненно в разных липопротендах различное. В зависимости от состава липопротеидных частиц они различаются по целому ряду свойств