Липиды – сложные органические вещества, характерные для живых организмов, нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях и друг в друге. В химическом отношении липиды это сборная группа органических соединений. Большинство из них это сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. В виде ацильного остатка в липидах может выступать Фн.
Существует несколько классификаций липидов:
I физиологическая
а) резервные липиды или ацилглицерины депонируются в больших количествах в затем расходуются для энергетических целей организма.
б) структурные липиды – все остальные липиды, участвующие в построении клеточной мембраны.
II физико-химическая
а) нейтральные или неполярные жиры,т.е. липиды не имеющие заряда – ТАГ (триацилглицерины).
б) полярные , т.е. несущие заряд (фосфолипиды, ж.к.)
III структурная – наиболее сложная. В соответствии с ней липиды подразделяются на следующие группы.
Функции липидов
1. Структурная. Липиды являются одним из основных компонентов биологических мембран.
2. Энергетическая. При расщеплении 1г. жира выделяется ≈39 кДж энергии, т.е. в 2 раза больше, чем при распаде 1 г. углеводов.
3. Запасная. В виде ацилглицеридов депонируется метаболическое топливо.
4. Защитная. Жировая прослойка предохраняет тело и органы животных от механических повреждений.
5. Регуляторная. Например простагаландины повышая секрецию цАМФ стимулируют образование и секрецию гормонов.
6. Липиды, важные компоненты нервной клетки , участвуют в передаче нервного импульса, создании межклеточных контактов.
Жирные кислоты (ЖК ) – это алифатические монокарбоновые кислоты. Подразделяются на:
Насыщенные (нет двойных связей)
Мононенасыщенные (одна двойная связь)
Полиненасыщенные (две и более двойных связей)
Все они содержат четное число углеродных атомов, главным образом от 12 до 24. Среди них преобладают кислоты, имеющие С16 и С18 (пальмитиновая, стеариновая, олеиновая и линолевая). Растворимость ЖК возрастает с увеличением числа углеродных атомов. Ненасыщенные жирные кислоты человека и животных, участвующие в построении липидов, обычно содержат двойную связь между 9-м и 10-м атомамиуглеводородов.
В полиненасыщенных ЖК расположение двойных связей может быть:
кумулированное – С = С = С –
сопряженное – С = С – С = С –
изолированное – С = С – С – С = С –
Нумерацию углеродных атомов в жирно-кислотной цепи начинают с атома углерода карбоксильной группы. Примерно 3/4 всех жирных кислот являются непредельными (ненасыщенными), т.е. содержат двойные связи.
В соответствии с систематической номенклатурой количество и положение двойных связей в ненасыщенных жирных кислотах часто обозначают с помощью цифровых символов.
например
, олеиновую кислоту как 18:1 (9) линолевую кислоту как 18:2 (9,12)
число углеродных атомов, число двойных связей, номера ближайших к карбоксилу углеродных атомов, вовлеченных в образование двойной связи.
ЖК по своему стрению являются амфипатическими , т.е. имеют полярную «голову» СОО- (обращена к воде) и неполярный «хвост» (углеводородная цепь).
Натриевые и калиевые соли ЖК называют мылами . В водных растворах они существуют в виде мицелл (суспензий). Структура мицелл такова, что их гидрофобное ядро (жирные кислоты, моноглицериды и др.) оказывается окруженным снаружи гидрофильной оболочкой из желчных кислот и фосфолипидов. Мицеллы примерно в 100 раз меньше самых мелких эмульгированных жировых капель.
Нейтральные жиры . В соответствии с рекомендацией Международной номенклатурной комиссии их называют ацилглицеринами (а не глицеридами , как раньше)
Ацилглицерины (нейтральные жиры) представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Если жирными кислотами этерифицированы все три гидроксильные группы глицерина, то такое соединение называют триглицеридом (триацилглицерол, ТАГ ), если две – диглицеридом (диацилглицерол, ДАГ) и если этерифицирована одна группа – моноглицеридом (моноацилглицерол, МАГ):
Если ацильные радикалы R1, R2 и R3 одинаковы, то ТАГ называют простыми (трипальмитин), если различные, то смешанными (пальмитостеаролеин).
Жирные кислоты, входящие в состав триглицеридов, определяют их физико-химические свойства. Так, температура плавления триглицеридов повышается с увеличением числа и длины остатков насыщенных жирных кислот. Напротив, чем выше содержание ненасыщенных жирных кислот, или кислот с короткой цепью, тем ниже точка плавления.
Животные жиры (сало) обычно содержат значительное количество насыщенных жирных кислот (пальмитиновой, стеариновой и др.) благодаря чему при комнатной температуре они твердые .
Жиры, в состав которых входит много ненасыщенных кислот, при обычной температуре жидкие и называются маслами . Так, в конопляном масле 95% всех жирных кислот приходится на долю олеиновой, линолевой и линоленовой кислот и только 5% – на долю стеариновой и пальмитиновой кислот. В жире человека, плавящемся при температуре 15°С (при температуре тела он жидкий), содержится 70% олеиновой кислоты.
Фосфолипиды это сложные эфиры многоатомных спиртов глицерина или сфингозина с высшими жирными кислотами и фосфорной кислотой . В зависимости от того, какой многоатомный спирт участвует в образовании фосфолипида (глицерин или сфингозин), последние делят на: 1. глицерофосфолипиды
Сфингофосфолипиды.
1. Глицерофосфолипиды - производные фосфатидной кислоты. В их состав входят глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и обычно азотсодержащие соединения.
R1и R2– радикалы высших жирных кислот, a R3–радикал азотистого соединения или инозитол.
а) в зависимости от характера R3 глицерофосфолипиды подразделяют на
Фосфатидилхолины (лецитины),
Фосфатидилэтаноламины (кефалины)
Фосфатидилсерины
Фосфатидилинозитолы
б) ацетальфосфатиды – R1 – представлен не жирной кислотой, а альдегидом жирной кислоты, называются плазмологены.
в) в структуре имеются 3 молекулы глицерина
Фосфолипиды являются главными липидными компонентами мембран клеток, в животном организме найдены в мозге, печени и легких. При гидролизе некоторых фосфолипидов под действием особых ферментовсодержащихся, например, в яде кобры, отщепляетя R1 и образуется соединение, обладающее сильным гемолитическим действием.
2. Сфинголипиды находятся в мембранах животных и растительных клеток. Главный представитель сфингомиелин . Особенно богата ими нервная ткань. Вместо глицерина сфинголипиды содержат двухатомный ненасыщенный спирт сфингозин .
Гликолипиды – это сложные липиды, содержащие нелипидный компонент – остаток сахара.
а) Цереброзиды – главные сфинголипиды мозга и других нервных тканей, содержат D-галактозу.
б) Ганглиозиды (содержат сложный олигосахарид) в больших количествах находятся в нервной ткани, в сером веществе мозга.
Воска – сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных или двухатомных спиртов содержащих ≈ 50% различных примесей.
Природные воска (например, пчелиный воск, спермацет, ланолин ) обычно содержат, кроме указанных сложных эфиров, некоторое количество свободных жирных кислот, спиртов и углеводородов.
Стериды (стероиды) – сложные эфиры циклических спиртов (стеролов или стеринов) и высших жирных кислот. К стероидам относятся:
1. гормоны коркового вещества надпочечников,
2. желчные кислоты,
3. витамины группы D,
4.сердечные гликозиды и др.
Все стероиды в своей структуре имеют ядро (стеран), образованное гидрированным фенантреном (кольца А, В и С) и циклопентаном (кольцо D):
В организме человека важное место среди стероидов занимают стерины (стеролы), т.е. стероидные спирты. Главным представителем стеринов является холестерин (холестерол).
Каждая клетка в организме млекопитающих содержит холестерин, который обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны и оказывает регулирующее влияние на состояние мембраны и на активность связанных с ней ферментов. Холестерин – источник образования желчных кислот, стероидных гормонов (половых и кортикоидных), а продукт его окисления –7-дегидрохолестерин, под действием УФ-лучей в коже превращается в витамин D3.
Желчные кислоты - конечный продукт метаболизма холестерина.
Желчные кислоты являются производными холановой кислоты:
В желчи человека в основном содержатся: 1. холевая (3,7,12-триоксихолановая),
2. дезоксихолевая (3,12-диоксихолановая)
и ее конъюгаты: 1. с глицином (гликохолевая)
2. с таурином (таурохолевая)
Функции желчных кислот
1) эмульгирующая
2) активирование липолитических ферментов
3) транспортная, так как, образуя комплекс с жирной кислотойпомогают их всасыванию в кишечнике.
Соли желчных кислот являются амфифильными (голова имеет «-» заряд, хвост 0 заряд), резко уменьшают поверхностное натяжение на поверхности раздела жир/вода, благодаря чему они не только облегчают эмульгирование, но и стабилизируют уже образовавшуюся эмульсию.
В просвет кишечника поджелудочной железой выделяется зимоген – пролипаза .
Активная липаза в присутствии желчных кислот и специфического белка колипазы , присоединяется к ТАГ и катализирует гидролитическое отщепление 1-го или 2-го крайних жирнокислых остатков. Кишечная липаза действует на ТАГ (на ДАГ, МАГ нет).
Т.о. основные продукты расшепления нейтральных жиров в кишечнике это глицерин, жирная кислота и моноглицериды.
Гидролиз сложных липидов происходит под действием специфических липаз на составные части. Тонкоэмульгированные жиры частично могут всасываться через стенки кишечника без предварительного гидролиза. Основная часть жира всасывается лишь после расщепления его панкреатической липазой на жирные кислоты, моноглицериды и глицерин.
Жироподобные вещества липиды это составляющие, принимающие участие в жизненно важных процессах в организме человека. Есть несколько групп, которые выполняют ведущие функции организма, такие как формирование гормонального фона или обмен веществ. В этой статье подробно расскажем, что это такое и какова роль в процессах жизнедеятельности.
Липиды это органические соединение, куда входят жиры и другие жироподобные вещества. Они активно участвуют в процессе строения клеток и являются частью мембран. Влияют на пропускную способность клеточных мембран, а также на ферментную активность. Влияют на создание межклеточных связей и на разнообразные химические процессы в организме. Нерастворимы в воде, но они растворяются в растворителях органического происхождения (например, бензин или хлороформ). Кроме того, есть виды, которые растворяются в жирах.
Это вещество может быть растительного либо животного происхождения. Если речь о растениях, то больше всего их в орехах и семечках. Животного происхождения в основном расположены в подкожной ткани, нервной и мозговой.
Классификация липидов
Липиды присутствуют практически во всех тканях организма и в крови. Существует несколько классификаций ниже приводим наиболее распространённую, основанную на особенностях структуры и состава. По строению они подразделяются на 3 большие группы, которые подразделяются на меньшие.
Первая группа - простые. Они включают в состав кислород, водород и углерод. Делятся на такие виды:
- Жирные спирты. Вещества, включающие от 1 до 3 гидроксильных групп.
- Жирные кислоты. Находятся в разных маслах и жирах.
- Жирные альдегиды. В составе молекулы содержится 12 атомов углерода.
- Триглицериды. Это именно те жиры, которые находятся откладываются в подкожных тканях.
- Основания сфингозиновые. Располагаются в плазме, лёгких, печени и почках, встречаются в тканях нервных.
- Воски. Это эфиры жирных кислот и спиртов высокомолекулярных.
- Предельные углеводороды. Имеют исключительно одинарные связи, при этом атомы углерода в состоянии гибридизации.
- (от греч. lipos - жир * a. lipids; н. Lipide; ф. lipides; и. lipidos) - группа биохим. компонентов живого вещества, нерастворимых в воде, но растворимых в органич. растворителях; потенциальные предшественники углеводородов нефти. K... Горная энциклопедия
. Липи́ды - обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных - из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Содержатся во всех живых клетках. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах. Также липиды образуют энергетический резерв организма, участвуют в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов, защищают различные органы от механических воздействий и др. К липидам относят некоторые жирорастворимые вещества, в молекулы которых не входят жирные кислоты, например, терпены, стерины. Многие липиды - продукты питания, используются в промышленности и медицине.
ЛИПОИДЫ- жироподобные вещества, входящие в класс липидов.
Группа липоидов классификационно нечёткая, состав её в определении различных исследователей не однозначен. К липоидам относят часть липидной фракции, имеющую изопреноидную структуру: воски, пигменты, сложные жиры и другие вещества.
Биологические функции:
Многие жиры, в первую очередь триглицериды, используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии.
Почти все живые организмы запасают энергию в форме жиров. Существуют две основные причины, по которым именно эти вещества лучше всего подходят для выполнения такой функции. Во-первых, жиры содержат остатки жирных кислот, уровень окисления которых очень низкий. Поэтому полное окисление жиров до воды и углекислого газа позволяет получить более чем в два раза больше энергии, чем окисление той же массы углеводов. Во-вторых, жиры гидрофобные соединения, поэтому организм запасает энергию в такой форме,
Жир - хороший теплоизолятор, поэтому у многих теплокровных животных он откладывается в подкожной жировой ткани, уменьшая потери тепла.
Фосфолипиды составляют основу биослоя клеточных мембран, холестерин - регулятор текучести мембран.
Витамины - липиды (A, D, E, K)
Гормональная (стероиды, эйкозаноиды, простагландины и прочие.)
Кофакторы (долихол)
Сигнальные молекулы (диглицериды, жасмоновая кислота; МP3-каскад)
Производные арахидоновой кислоты - эйкозаноиды - являются примером паракринных регуляторов липидной природы. В зависимости от особенностей строения эти вещества делятся на три основные группы: простагландины, тромбоксаны и лейкориены. Они участвуют в регуляции широкого спектра физиологических функций, в частности эйкозаноиды необходимы для работы половой системы.
Толстый слой жира защищает внутренние органы многих животных от повреждений при ударах.
Резервные запасы жира используется как средство снижения среднего удельного веса тела и, таким образом, увеличения плавучести. Это позволяет снизить расходы энергии на удержание в толще воды.
Классификация липидов:
Простые липиды - липиды, включающие в свою структуру углерод(С), водород(H) и кислород(O).
1 Жирные кислоты - алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения.
2 Жирные альдегиды - высокомолекулярные альдегиды, с числом атомов углерода в молекуле выше 12.
3 Жирные спирты - высокомолекулярные спирты, содержащие 1-3 гидроксильные группы
4 Предельные углеводороды с длинной алифатической цепочкой
5 Сфингозиновые основания
6 Воски - сложные эфиры высших жирных кислот и высших высокомолекулярных спиртов.
Сложные липиды - липиды, включающие в свою структуру помимо углерода(С), водорода(H) и кислорода(О) еще и фосфор(Р), сера(S), азот(N).
1 Фосфолипиды - сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты и соединённую с ней добавочную группу атомов различной химической природы.
2 Гликолипиды - сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами.
3 Фосфогликолипиды
4 Сфинголипиды - класс липидов, относящихся к производным алифатических аминоспиртов.
5 Мышьяколипиды
6 Ацилглицериды
7 Триглицериды
8 Диглицериды
9 Моноглицериды
10 Церамиды
11N-ацетилэтаноламиды
Оксилипиды
Оксилипиды липоксигеназного пути
Оксилипиды циклооксигеназного пути
24. Холестери́н.Биологическое значение для организма.Атеросклероз
Холестери́н (др.-греч. χολή - желчь и στερεός - твёрдый; синоним: холестерол ) - органическое соединение, природный жирный (липофильный) спирт, содержащийся в клеточных мембранах всех живых организмов за исключением безъядерных (прокариоты). Нерастворим в воде, растворим в жирах и органических растворителях. Около 80 % холестерина вырабатывается самим организмом (печенью,кишечником, почками, надпочечниками, половыми железами), остальные 20 % поступают с пищей. В организме находится 80 % свободного и 20 % связанного холестерина. Холестерин обеспечивает стабильность клеточных мембран в широком интервале температур. Он необходим для выработки витамина D, выработки надпочечниками различных стероидных гормонов, включая кортизол, альдостерон, женских половых гормонов эстрогенов и прогестерона, мужского полового гормона тестостерона, а по последним данным - играет важную роль в деятельности синапсов головного мозга и иммунной системы, включая защиту от рака
Биологическая роль:
Холестерин в составе клеточной плазматической мембраны играет роль модификатора бислоя, придавая ему определённую жёсткость за счёт увеличения плотности «упаковки» молекул фосфолипидов. Таким образом, холестерин - стабилизатор текучести плазматической мембраны
Холестерин открывает цепь биосинтеза стероидных половых гормонов и кортикостероидов, служит основой для образования жёлчных кислот и витаминов группы D, участвует в регулировании проницаемости клеток и предохраняет эритроциты крови от действия гемолитических ядов.
Холестерин нерастворим в воде и в чистом виде не может доставляться к тканям организма при помощи основанной на воде крови. Вместо этого холестерин в крови находится в виде хорошо растворимых комплексных соединений с особыми белками-транспортерами, так называемыми аполипопротеинами . Такие комплексные соединения называются липопротеинами .
Существует несколько видов аполипопротеинов, различающихся молекулярной массой, степенью сродства к холестерину и степенью растворимости комплексного соединения с холестерином (склонностью к выпадению кристаллов холестерина в осадок и к формированию атеросклеротических бляшек). Различают следующие группы: высокомолекулярные (HDL, ЛПВП, липопротеины высокой плотности) и низкомолекулярные (LDL, ЛПНП, липопротеины низкой плотности), а также очень низкомолекулярные (VLDL, ЛПОНП, липопротеины очень низкой плотности) и хиломикрон.
К периферийным тканям холестерин транспортируется хиломикроном, ЛПОНП и ЛПНП. К печени, откуда затем холестерин удаляется из организма, его транспортируют аполипротеины группы ЛПВП.
Нарушения липидного обмена считаются одним из наиболее важных факторов развития атеросклероза. К атерогенным нарушениям липидного обмена относятся:
1Повышение уровня общего холестерина крови
2Повышение уровня триглицеридов и липопротеинов низкой плотности (ЛНП)
3Снижение уровня липопротеинов высокой плотности (ЛВП).
Связь повышенного уровня холестерина и атеросклероза неоднозначна: с одной стороны увеличение содержания холестерина в плазме крови считается бесспорным фактором риска атеросклероза, с другой стороны атеросклероз часто развивается у людей с нормальным уровнем холестерина. В действительности высокий уровень холестерина является лишь одним из многочисленных факторов риска атеросклероза (ожирение,курение, диабет, гипертония). Наличие этих факторов у людей с нормальным уровнем холестерина потенцирует негативное влияние свободного холестерина на стенки сосудов и тем самым приводит к образованию атеросклероза при более низких концентрациях холестерина в крови.
Существует также иной взгляд на проблематику холестерина. Холестерин как «ремонтный» материал скапливается в местах микроповреждений сосудов и блокирует эти повреждения, выполняя гомогенную лекарственную роль. Именно поэтому атеросклероз наблюдается у людей с нормальным уровнем холестерина. У людей с повышенным уровнем проблема появляется быстрее, плюс, наличие повышенного уровня холестерина проще статистически связать с атеросклерозом, что и было сделано в начале исследований, из-за чего холестерин был объявлен виновником всех бед. Поэтому же, просто снижение уровня холестерина само по себе не решает всех проблем с сосудами. Недостаток холестерина в таком случае может явиться причиной кровоизлияний. Требуется дальнейшее изучение причин, вызывающих повреждения сосудов и разработка методов их лечения.
25. Cинтез холестерина до мевалоновой кислоты
Cинтез мевалоната протекает в три этапа.
1. Образование ацетоацетил-КоА из двух молекул ацетил-КоА с помощью тиолазного фермента ацетоацетилтрансферазы. Реакция обратима. Происходит в цитозоле.
2. Образование β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА из ацетоацетил-коА с третьей молекулой ацетил-КоА с помощью гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-КоА-синтазы). Реакция также обратима. Происходит в цитозоле.
3. Образование мевалоната восстановлением ГМГ и отщеплением HS-KoA с помощью НАДФ-зависимой гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ГМГ-КоА-редуктаза). Происходит в гЭПР. Это первая практически необратимая реакция в цепи биосинтеза холестерина, а также она лимитирует скорость биосинтеза холестерина. Отмечены суточные колебания синтеза этого фермента. Активность его увеличивается при введении инсулина и тиреоидных гормонов, снижается при голодании, введении глюкагона, глюкокортикоидов.
Обмен липидов в ЖКТ
В процессах пищеварения все омыляемые липиды (жиры, фосфолипиды, гликолипиды, стериды) подвергаются гидролизу на составные части.
В составе липидов пищи преобладают триглицериды. Большая часть поступающих с пищей триглицеридов расщепляется до моноглицеридов и жирных кислот в тонком кишечнике. Гидролиз жиров происходит под влиянием липаз сока поджелудочной железы и слизистой оболочки тонкого кишечника. Соли желчных кислот и фосфолипиды, проникающие из печени в просвет тонкого кишечника в составе желчи, способствуют образованию устойчивых эмульсий. В результате эмульгирования резко увеличивается площадь соприкосновения образовавшихся мельчайших капелек жира с водным раствором липазы, и этим самым увеличивается липолитическое действие фермента. Соли желчных кислот стимулируют процесс расщепления жиров не только участвуя в их эмульгировании, но и активируя липазу.
Расщепление стероидов происходит в кишечнике при участии фермента холинэстеразы, выделяющегося с соком поджелудочной железы. В результате гидролиза стероидов образуются жирные кислоты и холестерин.
Фосфолипиды расщепляются полностью или частично под действием гидролитических ферментов - специфических фосфолипаз. Продуктом полного гидролиза фосфолипидов являются: глицерин, высшие жирные кислоты, фосфорная кислота и азотистые основания.
Всасыванию продуктов переваривания жиров предшествует образование мицелл - надмолекулярных образований или ассоциатов. Мицеллы содержат в качестве основного компонента соли желчных кислот, в которых растворены жирные кислоты, моноглицериды, холестерин и т.п.
В клетках кишечной стенки из продуктов пищеварения, а в клетках печени, жировой ткани и других органов из предшественников, возникших в обмене углеводов и белков, происходит построение молекул специфических липидов тела человека - ресинтез триглицеридов и фосфолипидов. Однако их жирнокислотный состав по сравнению с жирами пищи изменен: в триглицеридах, синтезируемых в слизистой оболочке кишечника содержатся арахидоновая и линоленовая кислоты даже в том случае, если они отсутствуют в пище. Кроме того, в клетках кишечного эпителия жировая капля покрывается белковой оболочкой и происходит формирование хиломикронов - большая жировая капля, окруженная небольшим количеством белка. Транспортирует экзогенные липиды в печень, адипозную ткань, соединительную ткань, в миокард. Поскольку липиды и некоторые их составные части нерастворимы в воде, для переноса из одного органа в другой они образуют особые транспортные частицы, в составе которых обязательно есть белковый компонент. В зависимости от места образования эти частицы различаются структурой, соотношением составных частей и плотностью. Если в составе такой частицы в процентном соотношении жиры преобладают над белками, то такие частицы называются липопротеинами очень низкой плотности (ЛПОНП) илилипопротеинами низкой плотности (ЛПНП) . По мере увеличения процентного содержания белка (до 40%) частица превращается в липопротеин высокой плотности (ЛПВП) . В настоящее время изучение таких транспортных частиц дает возможность с большой степенью точности оценивать состояние липидного обмена организма и использование липидов в качестве источников энергии.
Если образование липидов происходит из углеводов или белков, предшественником глицерина становится промежуточный продукт гликолиза - фосфодиоксиацетон, жирных кислот и холестерина - ацетилкофермент А, аминоспиртов - некоторые аминокислоты. Синтез липидов требует больших энерготрат для активации исходных веществ.
Основной часть продуктов распада жиров всасывается из клеток кишечного эпителия в лимфатическую систему кишечника, грудной лимфатический проток и только затем - в кровь.
Патологии ЛИПИДНОГО ОБМЕНА
Нарушение процессов всасывания жиров . Нарушения липидного обмена возможны уже в процессе переваривания и всасывания жиров. Одна группа расстройств связана с недостаточным поступлением панкреатической липазы в кишечник, вторая обусловлена нарушением поступления в кишечник желчи. Кроме того, нарушения процессов переваривания и всасывания липидовмогут быть связаны с заболеваниями пищеварительного тракта (при энтеритах, гиповитаминозах и некоторых других патологических состояниях). Образовавшиеся в полости кишечника моноглицериды и жирные кислоты не могут нормально всасываться вследствие повреждения эпителиального покрова кишечника. Во всех этих случаях кал содержит много нерасщепленного жира или невсосавшихся высших жирных кислот и имеет характерный серовато-белый цвет.
Нарушение процессов перехода жира из крови в ткань . При недостаточной активности липопротеинлипазы крови нарушается переход жирных кислот из хиломикронов (ХМ) плазмы крови в жировые депо (не расщепляются триглицериды). Чаще это наследственное заболевание, обусловленное полным отсутствием активности липопротеинлипазы. Плазма крови при этом
имеет молочный цвет в результате чрезвычайно высокого содержания ХМ. Наиболее эффективным лечением этого заболевания является замена природных жиров, содержащих жирные кислоты с 16–18 углеродными атомами, синтетическими, в состав которых входят короткоцепочечные жирные кислоты с 8–10 углеродными атомами. Эти жирные кислоты способны всасываться из кишечника непосредственно в кровь без предварительного образования ХМ.
Кетонемия и кетонурия . В крови здорового человека кетоновые (ацетоновые) тела содержатся в очень небольших концентрациях. Однако при голодании, а также у лиц с тяжелой формой сахарного диабета содержание кетоновых тел в крови может повышаться до 20 ммоль/л. Это состояние носит название кетонемии; оно обычно сопровождается резким увеличением содержания кетоновых тел в моче (кетонурия). Например, если в норме за сутки с мочой выводится около 40 мг кетоновых тел, то при сахарном диабете содержание их в суточной порции мочи может доходить до 50 г и более. В настоящее время явления кетонемии и кетонурии при сахарном диабете или голодании можно объяснить следующим образом. И диабет, и голодание сопровождаются резким сокращением запасов гликогена в печени. Многие ткани и органы, в частности мышечная ткань, находятся в состоянии энергетического голода (при недостатке инсулина глюкоза не может с достаточной скоростью поступать в клетку). В этой ситуации благодаря возбуждению метаболических центров в ЦНС импульсами с хе-морецепторов клеток, испытывающих энергетический голод, резко усиливаются липолиз и мобилизация большого количества жирных кислот из жировых депо в печень. В печени происходит интенсивное образование кетоновых тел. Образующиеся в необычно большом количестве кетоновые тела (ацетоуксусная и β-гидроксимасляная кислоты) с током крови транспортируются из печени к периферическим тканям. Периферические ткани при диабете и голодании сохраняют способность использовать кетоновые тела в качестве энергетического материала, однако ввиду необычно высокой концентрации кетоновых тел в притекающей крови мышцы и другие органы не справляются с их окислением и как следствие возникает кетонемия. Атеросклероз и липопротеины . В настоящее время доказана ведущая роль определенных классов липопротеинов в патогенезе атеросклероза. Известное положение акад. Н.Н. Аничкова «без холестерина нет атеросклероза» с учетом современных знаний можно выразить иначе: «без атерогенных липопротеинов не может быть атеросклероза».
27.Жирные кислоты.Бета-окисление жирных кислот
Жирные кислоты - алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Жирные кислоты, как правило, содержат неразветвленную цепь из четного числа атомов углерода (С4-24, включая карбоксильный углерод) и могут быть как насыщенными, так и ненасыщенными. Ненасыщенные жирные кислоты в свою очередь делятся на
а) моноеновые те содержащие одну двойную связь
б) полиеновые, содержащие много двойных связей (диеновые, триеновые и др)
Природные ненасыщенные жирные кислоты (незаменимые) обычно имеют тривиальное название, например алеиновая, линоливая, линоленовая арахндоновая Жирные кислоты в организме выполняют несколько функций. Прежде всею несомненно это энергетическая функция. Так же выполняют структурную функцию. Выполняют пластическую функцию. Процесс β-окисления протекает поэтапно. На каждом этапе от жирной кислоты отщепляется двухуглеродный фрагмент в виде ацетил-коэнзима А, а также происходит восстановление НАД+ до НАД∙Н и ФАД до ФАД∙Н2.
В ходе первой реакции происходит окисление группы –СН2-СН2–, расположенной около карбонильного атома углерода. Как и при окислении сукцината в цикле Кребса, окислителем служит ФАД. Затем (вторая реакция) происходит гидратация двойной связи образовавшегося непредельного соединения, при этом третий атом углерода становится гидроксилированным – образуется β-оксикислота, присоединенная к коэнзиму А. В ходе третьей реакции происходит окисление этой спиртовой группы до кетогруппы, в качестве окислителя используется НАД+. Наконец, с образовавшимся β-кетоацил-коэнзимом А реагирует другая молекула коэнзима А. В результате отщепляется ацетил-коэнзим А, и ацил-КоА укорачивается на два углеродных атома. Теперь циклический процесс будет протекать по второму заходу, остаток жирной кислоты укоротится еще на один ацетил-КоА, и так до полного расщепления жирной кислоты. Из четырех реакций β-окисления только первая является необратимой, остальные – обратимы, их прохождение слева направо обеспечивается постоянным выводом конечных продуктов.
Суммарно β-окисление пальмитоил-коэнзима А протекает согласно уравнению:
C15H31CO-КоА + 7НАД+ + 7ФАД + 7КоА + 7Н2О = 8ацетил-КоА + 7НАД∙Н + 7ФАД∙Н2 + 7Н+
Ацетил-КоА затем поступает в цикл Кребса. НАД∙Н и ФАД∙Н2 окисляются в митохондриях, обеспечивая энергией синтез АТФ.
29. Желчные кислоты, строение, биологическая роль .
Желчные кислоты - тетрациклические монокарбоновые оксикислоты из класса стероидов. По химической природе являются производными холановой кислоты С23Н39СООН. Они -конечный продукт метаболизма холестерина. Желчные кислоты образуются в печени и выделяются с желчью, как в свободном виде, так и как парные соединения с глицином и таурином. Глицин и таурин связаны с желчными кислотами пептидными связями. В желчи человека в основном содержатся холевая, дезоксихолевая и хенодезоксихолевая. Кроме того, в малых количествах присутствуют литохолевая, аллохолевая и уреодезоксихолевые кислоты. После выделения желчи в кишечник при действии ферментов кишечной микрофлоры из первичных желчных кислот образуются литохолевая и дезоксихолевая кислоты - вторичные желчные кислоты . Они всасываются из кишечника, с кровью воротной вены попадают в печень, а затем в желчь.
Желчные кислоты обладают амфифильными свойствами. Боковая цепь с остатком глицина или таурина гидрофильна, а циклическая часть является гидрофобной. Амфифильная природа желчных кислот обусловливает их участие в переваривании и всасывании жиров.
Желчные кислоты являются поверхностно-активными веществами, принимают участие в эмульгировании жиров . Желчные кислоты резко уменьшают поверхностное натяжение на границе жир/вода. Эмульгирование жиров ускоряет процессы переваривания липидов, т.к. увеличивается поверхность соприкосновения жира с липазой поджелудочной железы. Наиболее мощное эмульгирующее действие на жиры оказывают щелочные (натриевые или калиевые) соли парных желчных кислот.
Желчные кислоты являются активаторами липолитических ферментов (превращение пролипазы в липазу), повышают активность панкреатической липазы в 10-15 раз; а также регулируют перистальтику (моторику) кишечника, обладают бактерицидным действием, подавляя гнилостные процессы.
Желчные кислоты принимают участие во всасывании жиров . Они образуют с жирными кислотами и холеиновые комплексы, которые проникают в клетки слизистой кишечника. Отсюда желчные кислоты поступают в кровь, а с ней - в печень, повторно участвуя в образовании желчи (90-95 % проходят энтерогепатический цикл 5-10 раз за сутки). Небольшая часть желчных кислот - около 0,5 г за сутки - выводится из организма. Фонд желчных кислот обновляется полностью примерно за 10 дней.
Липидами называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которые содержатся в растениях, животных и микроорганизмах. Их общими признаками являются: нерастворимость в воде (гидрофобность) и хорошая растворимость в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.).
Липиды широко распространены в природе. Вместе с белками и углеводами они составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки.
Липиды - важнейший компонент пищи, во многом определяет ее пищевую ценность и вкусовое достоинство.
В растениях они накапливаются главным образом в семенах и плодах. Содержание в них липидов зависит не только от индивидуальных особенностей растений, но и от сорта, места и условий произрастания. У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных жировых тканях, в брюшной полости и тканях, окружающих многие важные органы (сердце, почки), а также в мозговой и нервной тканях. Особенно много липидов в подкожной жировой ткани китов (25-30 % от их массы), тюлений и других морских животных.
У наземных животных содержание липидов сильно колеблется от 33,3% (мясная свинина), 16,0% (говядина) до 3,0% (поросята) и 2,0 % (телятина); в тушке рыб (угорь) может достигать 30 %, сельди - 7,0-19,5, у трески - 0,6 %; в молоке животных: оленя - 17-18 %, козы - 5,0, коровы - 3,5-4,0 %.
По химическому строению липиды отличаются большим разнообразием. Молекулы их построены из различных структурных компонентов, в состав которых входят спирты и высокомолекулярные кислоты, а в состав отдельных групп липидов могут также входить остатки фосфорной кислоты, углеводов, азотистых оснований и другие компоненты, связанные между собой различными связями.
Липиды часто делят на две группы: простые и сложные.
Простые липиды. Молекула простых липидов не содержит атомов азота, фосфора, серы. К ним относят производные одноатомных (высших с 14-22 атомами углерода) карбоновых кислот и одно - и многоатомных спиртов (в первую очередь трехатомного спирта - глицерина). Наиболее важными и pacпpoстраненными представителями простых липидов являются ацилглицерины. Широко распространены воски.
Ацилглицерины (глицериды) - сложные эфиры глицерина высокомолекулярных карбоновых кислот. Они составляют ocновную массу липидов (иногда до 95-96 %) и именно их называют маслами и жирами.
В состав жиров входят в основном триацилглицерины (три глицериды), но присутствуют ди - и моноацилглицерины.
Одним, из структурных компонентов всех ацилглицеринов является глицерин, поэтому свойства конкретных масел определяются составом жирных кислот, участвующих в построении их молекул и положением (1, 2,3), которое занимают остатки (ацилы) этих кислот в молекулах ацилглицеринов.
В жирах и маслах обнаружено до 300 карбоновых кислот различного строения, однако большинство из них присутствует в небольшом количестве. Наиболее распространенные (их 5-6) растений, животных и рыб встречаются, как правило, в незначительном количестве (исключение - рицинолевая кислота в касторовом масле).
Природные жиры содержат главным образом триацилглицерины, в состав которых входят остатки различных кислот: насыщенных и ненасыщенных. В природных растительных триацилглицеринах положения 1 и 3 (см. формулу) заняты предпочтительно остатками насыщенных кислот, 2 - ненасыщенной. В животных жирах картина бывает обратная. Разнообразие триацилглицеринов связано с различным строением и положением (1, 2,3) остатков жирных кислот в молекулах триацилглицеринов. Положение остатков жирных кислот в ацилглицеринах существенно влияет на их физико-химические свойства.
Ацилглицерины - жидкости или твердые вещества с низкими (до 40°С) температурами плавления и довольно высокими температурами кипения, с повышенной вязкостью ("маслообразные"), без цвета и запаха, легче воды, нелетучие. Относительно высокие температуры кипения жиров позволяют жарить на них пищу, так как жиры не испаряются со сковороды, а низкие температуры плавления создают приятное ощущение во рту. Они как указывалось, хорошо растворимы в органических растворителях и нерастворимы в воде. В твердом состоянии триацилглицерины существуют в нескольких кристаллических формах (поли морфизм).
Восками называют сложные эфиры высокомолекулярных одно основных карбоновых кислот и одноосновных высокомолекулярных (с 18-30 атомами углерода) спиртов, входящие в состав липидов.
Они широко распространены в природе, покрывая тонким слоем листья, стебли, плоды растений, предохраняя их от смачивания водой, высыхания, действия микроорганизмов. Содержание их в зерне и плодах невелико. В оболочках семян подсолнечника содержится 0,2 % восков от массы оболочки, в семена сои - 0,01, риса - 0,05 %.
Сложные липиды. Наиболее важная и распространенна группа сложных липидов - фосфолипиды. Молекула их построена из остатков спиртов, высокомолекулярных жирных кислофосфорной кислоты, азотистых оснований.
В молекуле фосфолипидов имеются группировки двух типов: гидрофильные и гидрофобные. В качестве гидрофильных (полярных) группировок выступают остатки фосфорной кислоты и азотистого основания, гидрофобных (неполярных) - углеводородные радикалы ("хвосты", рис.7).
Фосфолипиды - обязательный компонент клеток. Вместе с белками и углеводами фосфолипиды участвуют в построении мембран (перегородок) клеток и субклеточных структур (органелл), выполняя роль несущих конструкций мембран.
Фосфолипиды, выделенные в качестве побочных продуктов при получении масел, - хорошие эмульгаторы. Они применяются в хлебопекарной и кондитерской промышленностях, при производстве маргариновой продукции.
В состав простых и сложных липидов могут входить гликолипиды, содержащие в качестве структурных компонентов углеводные фрагменты (обычно остатки галактозы, глюкозы, маннозы).
По своим функциям, которые выполняют липиды в организме, их часто делят на две группы: запасные и структурные. Это деление условное, но оно широко применяется. Отдельные авторы, подчеркивая защитные функции липидов, выделяют их в особую группу. Запасные липиды, в основном ацилглицерины, обладают высокой калорийностью, являются энергетическим резервом организма и используются им при недостатке питания и заболеваниях. Следовательно, запасные липиды являются защитными веществами, помогающими организму переносить неблагоприятное воздействие внешней среды. Большая часть (до 90 %) растений содержит запасные липиды главным образом в семенах. У животных и рыб они, концентрируясь в подкожной жировой ткани, защищают организм от травм. В растениях и у животных опасные липиды являются основной по массе группой липидов (иногда до 95-96 %) и относительно легко извлекаются из жиросодержащего материала ("свободные липиды").
Воски, которые выполняют защитные функции, могут быть условно отнесены к защитным липидам.
Структурные липиды (в первую очередь фосфолипиды) образуют сложные комплексы с белками (липопротеиды), углеводами, из которых построены мембраны клеток и клеточных структур, они участвуют в разнообразных и сложных процессах, протекающих в клетках. По массе структурные липиды составляют значительно меньшую группу липидов (в масличных семенах 3-5 %). Это трудно извлекаемые "связанные" и "прочносвязанные" липиды. Для извлечения липидов необходимо предварительно разрушить их связь с белками, углеводами и другими компонентами клетки.
При выделении липидов из масличного сырья в масло переходит большая группа сопутствующих им жирорастворимых веществ: стероиды, пигменты, жирорастворимые витамины и некоторые другие соединения. Извлекаемая из природных объектов смесь, которая состоит из липидов и растворенных в них соединений, получила название "сырого" жира.
Вещества, сопутствующие липидам и входящие в состав "сырого" жира, играют большую роль в пищевой технологии, влияют на пищевую и физиологическую ценность полученных продуктов питания. Некоторые из этих соединений рассмотрим подробнее.
Среди жирорастворимых природных пигментов наиболее распространены каротиноиды и хлорофиллы. В хлопковых семенах содержится пигмент госсипол. Госсипол и продукты его превращения окрашивают хлопковые. масла в темно-желтый или коричневый цвет.
Каротиноиды - растительные красно-желтые пигменты, обеспечивающие окраску ряда жиров, овощей и фруктов, яичного желтка и других продуктов. Это углеводороды состава С40Н56, каротины и их кислородсодержащие производные. Среди них необходимо отметить р-каротин.
Помимо красящих свойств отдельные каротиноиды обладают провитаминными свойствами, так как они, распадаясь в живом организме, превращаются в витамин А.
Каротиноиды, выделенные из моркови, плодов шиповника, а также полученные микробиологическим и синтетическим путем, применяют для окраски пищевых продуктов. Они устойчивы к изменению рН среды, но легко окисляются под действием света, кислорода воздуха, других окислителей.
Другой группой природных жирорастворимых пигментов, придающих зеленую окраску маслам и жирам, а также многим овощам (лук, салат, укроп и т.д.), являются хлорофиллы.
Кратко остановимся на стероидах, которые также содержатся в "сыром" жире. Они широко распространены в природе, многочислены (до 20 тыс. соединений) и выполняют разнообразные функции в организме. Все стероиды - производные циклопента-пергидрофенантрена; общий скелет стероидов имеет следующий вид (X - ОН, OR):
Из них выделим две группы: высокомолекулярные циклические спирты - стерины и их сложные эфиры. В молекуле стеринов у 3-го атома углерода (С-3) находится гидроксильная (-ОН) группа и у 17-го атома углерода (С-17) - разветвленная углеродная цепь (3-й и 17-й атомы обведены кружочками). Стерины нерастворимы в воде и хорошо растворимы в жирах. Несмотря на невысокое содержание, стерины и их произвольные играют исключительно важную роль в жизни живых организмов. В виде сложных комплексов с белками они входят в состав протоплазмы и мембран, регулируют обмен веществ а клетке.
Один из наиболее распространенных стеринов - холестерин. Он обнаружен во всех животных липидах, в крови и яичном желтке и отсутствует или присутствует в незначительном количестве в липидах растений. Холестерин является структурным компонентом клетки, участвует в обмене желчных кислот, гормонов. 70-80 % холестерина от его общего содержания в организме человека (250 г на 65 кг массы тела)
