Липидный обмен: основные этапы метаболизма жиров
Липидный обмен – это метаболизм жиров и жироподобных веществ. Обмен липидов состоит из четырех этапов: расщепления, всасывания, промежуточного и конечного обменов.
Липидный обмен: расщепление. Большинство липидов, которые входят в состав пищи, усваиваются организмом только после предварительного расщепления. Под воздействием пищеварительных соков они гидролизируются (расщепляются) до простых соединений (глицерола, высших жирных кислот, стеролов, фосфорной кислоты, азотистых оснований, высших спиртов и т.п.), которые всасываются слизистой оболочкой пищеварительного канала.
В ротовой полости пища, содержащая липиды, механически измельчается, перемешивается, смачивается слюной и превращается в пищевой ком. Измельченные пищевые массы по пищеводу поступают в желудок. Здесь они перемешиваются и просачиваются желудочным соком. Желудочный сок содержит липолитический фермент – липазу, которая может расщеплять эмульгированые жиры. Из желудка пищевые массы мелкими порциями поступают в двенадцатиперстную кишку, потом в тощую и подвздошную. Здесь завершается процесс расщепления липидов и происходит всасывание продуктов их гидролиза. В расщеплении липидов принимают участие желчь, сок поджелудочной железы и кишечный сок.
Желчь – это секрет, который синтезируется гепатоцитами. В состав желчи входят желчные кислоты и пигменты, продукты распада гемоглобина, муцин, холестерол, лецитин, жиры, некоторые ферменты, гормоны и т.п. Желчь принимает участие в эмульгировании липидов, их расщеплении и всасывании; способствует нормальной перистальтике кишечника; проявляет бактерицидное действие на микрофлору кишечника. Желчные кислоты синтезируются из холестерола. Жирные кислоты снижают поверхностное натяжение жировых капель, эмульгируя их, стимулируют выделение сока поджелудочной железы, а также активируют действие многих ферментов. В тонком отделе кишечника пищевые массы просачиваются соком поджелудочной железы, в состав которого входят гидрокарбонат натрия и липолитические ферменты: липазы, холинэстеразы, фосфолипазы, фосфатазы и т.д.
Липидный обмен: всасывание. Большая часть липидов всасывается в нижней части двенадцатиперстной и в верхней части тощей кишок. Продукты расщепления липидов пищи всасываются эпителием ворсинок. Всасывающая поверхность эпителиальной клетки увеличена за счет микроворсинок. Конечные продукты гидролиза липидов состоят из мелких частиц жира, ди- и моноглицеридов, высших жирных кислот, глицерола, глицерофосфатов, азотистых основ, холестерола, высших спиртов и фосфорной кислоты. В толстом отделе кишечника липолитические ферменты отсутствуют. Слизь толстой кишки содержит незначительное количество фосфолипидов. Холестерол, который не всосался, восстанавливается до копростерина кала.
Липидный обмен: промежуточный обмен. У липидов он имеет некоторые особенности, которые заключаются в том, что в тонком отделе кишечника сразу после всасывания продуктов расщепления происходит ресинтез липидов, присущих человеку.
Липидный обмен: конечный обмен. Основными конечными продуктами липидного обмена являются углекислый газ и вода. Последняя выделяется в составе мочи и пота, частично кала, выдыхаемого воздуха. Углекислый газ выделяется преимущественно легкими. Конечный обмен для отдельных групп липидов имеет свои особенности.
Нарушения липидного обмена. Липидный обмен нарушается при многих инфекционных, инвазионных и незаразных болезнях. Патология липидного обмена наблюдается при нарушении нейрогуморальной регуляции процессов расщепления, всасывания, биосинтеза и липолиза. Среди нарушения обмена липидов наиболее часто регистрируют ожирение.
Ожирение — это предрасположенность организма к чрезмерному увеличению массы тела вследствие избыточного отложения жира в подкожной клетчатке и других тканях организма и межклеточном пространстве. Жиры откладываются внутри жировых клеток в виде триглицеридов. Количество липоцитов не увеличивается, а только увеличивается их объем. Именно такая гипертрофия липоцитов является основным фактором ожирения.
Источник
Основные этапы липидного обмена
Липидный обмен
Выполнила: студента II курса,
ФВМ, группа 6201А
Проверила: доцент, к.б.н
1. Обмен жиров. 4
1.1.Структура липидов. 6
2. Значение липидов. 7
3. Основные этапы липидного обмена. 8
3.1. Регуляция липидного обмена. 9
4. Нарушение обмена липидов в организме. 10
Список литературы.. 14
Введение
В теме данного реферата нам необходимо рассмотреть такой процесс, проходящий в организме человека и животных. Обязательным условием существования всех живых организмов, является постоянный обмен веществами и энергией с внешней средой, ведь живой организм находится в неразрывной связи с окружающей его средой. Из поступающих извне веществ в организме образуются сложные биоорганические соединения, принимающие участие в биохимических превращениях, в результате которых во внешнюю среду выделяются продукты распада — таким образом, происходит обмен веществ.
Так как нарушение в обмене одного вещества непосредственно влечет за собой сбой общего обмена веществ в организме, нам необходимо выяснить механизмы работы липидного обмена и его особенности.
Обмен жиров
Жиры (липиды) играют в организме роль запасного энергетического материала, а также являются пластическим материалом. Обмен жиров протекает в три фазы:
1) расщепление и всасывание жиров в желудочно-кишечном тракте;
2) превращение всосавшихся продуктов расщепления жиров в тканях и образование специфических для данного организма жиров, использование всосавшихся продуктов как пластического материала и источника энергии;
3) выделение продуктов обмена жиров из организма.
Превращение жиров начинается уже в желудке (эмульгированные жиры, жиры молока). В пищеварительном аппарате под действием ферментов жир подвергается гидролизу до жирных кислот, глицерина и моноглицеридов. Продукты расщепления всасываются в энтероциты, где происходит обратный синтез триглицеридов. Затем здесь из триглицеридов и белка образуются хиломикроны— триглицериды, заключенные в оболочку избелка, фосфолипидов и эфиров холестерина, которые поступают в лимфу. Часть свободных жирных кислот и глицерин, растворимые в воде, всасываются и в кровь. С лимфой хиломикроны поступают в венозную кровь и транспортируются к тканям и органам. Первые органы, через которые проходят хиломикроны, — сердце, легкие, а затем уже они поступают в общий кровоток. В легких происходят задержка части хиломикронов специальными клетками — гистиоцитами и временное депонирование. При этом жир окисляется с освобождением энергии, которая используется для процессов поддержания структурной организации легких и согревания поступающего в легкие воздуха. Наиболее важную роль в превращении жиров крови играют печень, жировая ткань, молочные железы и желудочно-кишечный тракт. В печени хиломикроны подвергаются гидролизу с образованием жирных кислот. Они окисляются или используются для синтеза новых триглицеридов и фосфолипидов, липопротеидов, а также частично депонируются.
В таком виде жир поступает из печени в кровь и далее в жировые депо (жировую ткань). В жировой ткани происходит синтез и депонирование триглицеридов и жирных кислот. Перед использованием тканями и органами организма жир обязательно проходит стадию депонирования в жировых депо. Жиры входят в состав мембраны клеток, в нервную ткань, наружные покровные ткани, витамины, ферменты, биологически активные вещества. Из жировых депо жир используется по мере необходимости, расщепляется до глицерина и жирных кислот, которые поступают в кровь и используются органами как энергетический и пластический материал. Жиры — это основной источник энергии в организме. С жирами в организм поступают и так называемые незаменимые жирные кислоты: линолевая, линоленовая, арахидоновая. Примерно 20 различных жирных кислот участвуют в образовании триглицеридов животного организма. Их состав в молекулах триглицеридов меняется в зависимости от вида корма. Глицерин окисляется до воды и диоксида углерода с образованием АТФ. Окисление жирных кислот путем бета-окисления сопровождается освобождением энергиии образованием АТФ. Промежуточными продуктами окисления являются кетоновые тела: бета-оксимасляная кислота, ацетон и ацетоуксусная кислота. Конечные продукты окисления жирных кислот — вода и диоксид углерода. Основное место окисления жирных кислот — печень. В организме осуществляется и синтез жира, жирных кислот, глицерина (в печени, жировой ткани, молочной железе) из белков и углеводов при их избыточном поступлении. Глицерин синтезируется из глюкозы, жирные кислоты — из ацетоуксусной кислоты. В крови животных поддерживается концентрация общих липидов на уровне 3,0–4,0 г/л, общих фосфолипидов —1,53–3,63 г/л, холестерина — 140 мг% (3,61 ммоль/л),
жирных кислот — 20 мг/л и кетоновых тел — 25 мг/л.Конечные продукты превращения жиров выводятся из организма через почки с мочой, через кожу с потом, через легкие с выдыхаемым воздухом. [2]
Структура липидов
По структуре липиды подразделяют на жирные кислоты, нейтральные жиры (моно-, ди- и триглицериды), и липоиды (фосфатиды, стерины, стериды, воски)
Ненасыщенные жирные кислоты (линолевая и ее производные — линоленовая и арахидоновая) — в организме не синтезируются, называются незаменимыми и должны постоянно поступать с кормом. Фосфатиды или фосфолипиды (лецитин, кефалины) содержат глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислоту и азотистое основание. Входят в состав всех тканей, мембран. Много их в нервной ткани. Участвуют в синаптических процессах (синтез ацетилхолина), в транспорте жира кровью, в свертывании крови. Стерины — циклические спирты (холестерин, витамин D, половые гормоны, кортикостероиды и желчные кислоты). Холестерин содержится во всех клетках живого организма. Связывают и обезвреживают ядовитые вещества; участвует в образовании желчных кислот, кальциферола, гормонов коры надпочечников и половых гормонов.
Значение липидов
1 – Энергетическое: 1 г жира при окислении дает 9,3 ккал.
2 — Пластическое: входят в структуру клеток, мембран. Количество жира, входящее в структуру ядра, митохондрий, мембран — постоянное и устойчивое. Жир входит в структуру некоторых ферментов, гормонов, сложных белков и углеводов.
3 — Теплорегуляционное: Жир фиксирует внутренние органы, предохраняет их от внешних воздействий; участвует в терморегуляции, является источником воды; необходим для всасывания жирорастворимых витаминов. Жировое депо — подкожная клетчатка, сальник, околопочечный и околосердечный жир. Количество резервного жира непостоянно, зависит от вида, возраста, пола животного, кормления, физиологического состояния и индивидуальных особенностей. Бурый жир – особая жировая ткань, запас липидов у новорожденных, водоплавающих животных, северных рыб, зимнеспящих животных.
4 – Регуляторное: Некоторые липиды играют активную роль в регулировании жизнедеятельности отдельных клеток и организма в целом. В частности, к липидам относятся стероидные гормоны, секретируемые половыми железами и корой надпочечников. Эти вещества переносятся кровью по всему организму и влияют на его функционирование.
Основные этапы липидного обмена
1. Пищеварительные процессы. Расщепление жира начинается в желудке (желудочная липаза, действует только на эмульгированный жир). В тонком кишечнике жиры эмульгируются, при участии липаз поджелудочного и кишечного соков и желчных кислот нейтральные жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот. Глицерин хорошо растворяется в воде и легко всасывается в кровь. Тонкоэмульгированный жир без расщепления всасывается в кровь (до 30% жира). Эмульгированный жир (70%) с диаметром жировых шариков более 0,5 мкм всасывается в эпителиальные клетки кишечника. Здесь разрушаются комплексы жирных и желчных кислот. Желчные кислоты с током крови направляются в печень и возвращаются в желчь.
Особенности у жвачных: в рубце происходит гидролиз липидов при участии ферментов микроорганизмов и самого корма. Ненасыщенные жирные кислоты подвергаются гидрогенизации и превращаются в насыщенные. Происходит синтез новых липидов, в том числе ЛЖК. В преджелудках всасываются низкомолекулярные жирные кислоты. Основная масса высших жирных кислот поступает в сычуг, кишечник и там переваривается, как у моногастричных животных.
2. Промежуточный обмен липидов. Липиды, всосавшиеся в кровь, по воротной вене поступают в печень. В печени окисляются жирные кислоты, синтезируются новые жирные кислоты и различные классы липидов — фосфолипиды, холестерин, липопротеиды, желчные кислоты. Хиломикроны, образовавшиеся в эпителии кишечника, всасываются не в кровь, а в лимфатические капилляры, и с током лимфы попадают вначале в легкие. В легких хиломикроны разрушаются, жир задерживается, предохраняя артериальную кровь от избытка липидов и от жировой эмболии. В легких происходит окисление жирных кислот, синтезируются новые жирные кислоты и фосфолипиды — основа сурфактанта. В клетках жировой ткани накапливается запас жира, причем состав его — индивидуален, и только при очень большом содержании жира в рационе и при длительном его потреблении резервный жир напоминает по строению и свойствам кормовой жир. Мобилизация жира из депо происходит в тех случаях, когда для покрытия энергетических потребностей не хватает углеводов. Жир, содержащийся в депо, постоянно обновляется.
3. Конечный этап обмена липидов. В тканях и в крови нейтральные жиры расщепляются липазой до глицерина и жирных кислот, а затем окисляются до углекислого газа и воды. Продукты неполного окисления жира — кетоновые тела. Они являются источниками энергии, а также используются для синтеза молочного жира. Избыток ацетоуксусной кислоты и ацетона выделяется почками и легкими.
Источник
Биология. 11 класс
§ 6. Липиды
Липиды — разнообразные по структуре органические вещества, которые хорошо растворяются в неполярных растворителях (бензине, хлороформе и др.), но нерастворимы или мало растворимы в воде. К этой группе соединений относятся жиры и жироподобные вещества. Молекулы большинства липидов неполярны, что и обусловливает их гидрофобность.
Массовая доля липидов в различных тканях и органах неодинакова. У животных высокое содержание жиров и жироподобных веществ наблюдается в подкожной клетчатке, желтом костном мозге, нервной ткани, молоке млекопитающих. Наиболее богаты липидами клетки жировой ткани. У растений липиды запасаются преимущественно в плодах и семенах. Большое количество жиров содержится в семенах подсолнечника, льна, рапса, плодах оливкового дерева и др.
Основные группы липидов. Известно несколько групп липидов: жиры, фосфолипиды, воски, стероиды и др. Самая широко распространенная группа липидов — это жиры (триглицериды). Из курса химии 10-го класса вам известно, что их молекулы состоят из остатка трехатомного спирта глицерина и трех остатков карбоновых кислот (рис. 6.1). В образовании жиров участвуют преимущественно высшие карбоновые кислоты, которые также называют жирными кислотами.
*Поскольку триглицериды представляют собой сложные эфиры , т. е. соединения спиртов и карбоновых кислот, связи между остатком глицерина и остатками жирных кислот называются сложноэфирными .*
Карбоновые кислоты в составе триглицерида могут быть одинаковыми или разными. Как вы знаете, карбоновые кислоты бывают насыщенными или ненасыщенными (вспомните, в чем заключается отличие между ними). Из насыщенных карбоновых кислот в состав жиров чаще всего входят пальмитиновая и стеариновая, а из ненасыщенных — олеиновая, линолевая и линоленовая (рис. 6.2).
Температура плавления жиров зависит от длины углеродных цепей и количества двойных связей в остатках карбоновых кислот. Жиры с короткими и (или) ненасыщенными цепями имеют сравнительно низкую температуру плавления и при комнатной температуре являются жидкими. Для триглицеридов с длинными и насыщенными цепями характерна более высокая температура плавления. При комнатной температуре такие жиры имеют твердую консистенцию.
У животных, обитающих в холодном климате, жиры обычно содержат больше остатков ненасыщенных кислот, чем у обитателей умеренных и тропических широт. Поэтому их жир даже при низких температурах остается жидким, а тело сохраняет гибкость.
Интересно, что в составе жиров, синтезирующихся в организме человека, около 70 % остатков карбоновых кислот представлено ненасыщенной олеиновой кислотой. Поэтому человеческий жир плавится при 15 °С и при температуре тела человека является жидким. Для сравнения: содержание ненасыщенных жирных кислот в говяжьем жире составляет только 43—47 % (из них 41 % олеиновой ) и его температура плавления — около 45 °С.
Фосфолипиды по строению сходны с триглицеридами, но в их молекулах один остаток карбоновой кислоты замещен радикалом, содержащим остаток фосфорной кислоты.
Молекула фосфолипида состоит из двух частей, различных по растворимости в воде: полярной гидрофильной головки и гидрофобных хвостов — неполярных углеводородных цепей карбоновых кислот (рис. 6.3). *Такие соединения называют амфифильными.*
Двойственная природа фосфолипидов обусловливает особую ориентацию их молекул в водной среде. Гидрофильные головки фосфолипидов взаимодействуют с молекулами воды, а гидрофобные хвосты притягиваются друг к другу (вспомните гидрофобные взаимодействия в молекулах белков). При этом фосфолипиды образуют двойной слой (бислой), в котором их неполярные хвосты погружены внутрь и защищены от контакта с водой, а полярные головки, наоборот, обращены к воде (см. рис. 6.3). Такая ориентация молекул играет ключевую роль в формировании структуры биологических мембран, в составе которых фосфолипиды являются важнейшим компонентом.
*Еще одну группу липидов составляют вóски. Их молекулы образованы остатками высших спиртов и жирных кислот. В живой природе воски входят преимущественно в состав наружных покровов организмов, придавая им водоотталкивающие свойства и выполняя защитную функцию.
Так, в составе кутикулы, покрывающей поверхность плодов, листьев и стеблей растений, содержание восков достигает 80 %. Восковая кутикула защищает органы растений от проникновения микроорганизмов, избыточного испарения воды и, наоборот, от ее излишнего поступления извне. Сходные функции выполняют воски, входящие в состав наружного скелета насекомых и паукообразных.
Воски являются компонентом секретов сальных желез млекопитающих и копчиковой железы птиц. Эти секреты покрывают поверхность кожи, волос и перьев, придавая им эластичность и защищая от намокания. Воск, выделяемый особыми железами пчел, используется ими для построения сот.
Кроме того, воски входят в состав клеточной стенки некоторых бактерий (например, туберкулезной палочки), повышая их устойчивость к различным внешним воздействиям.*
Важной группой липидов являются стероиды . *Все они имеют сходную структуру и являются производными углеводорода стерана ( гонана ). Молекула стерана содержит 17 атомов углерода, которые образуют четыре конденсированных цикла (рис. 6.4). В состав молекул стероидов не входят остатки жирных кислот.*
К стероидам относятся гормоны коры надпочечников — кортикостероиды *(альдостерон, кортизол и др.)*. Мужские половые гормоны *– андрогены (например, тестостерон)* и женские *– эстрогены (например, эстрадиол)* по химической природе также являются стероидами. Кроме того, в эту группу липидов входят желчные кислоты (важнейшие компоненты желчи), витамин D и др.
Важную роль в организме человека и животных играет холестерин. Он необходим для синтеза стероидных гормонов, желчных кислот, витамина D. Кроме того, холестерин входит в состав биологических мембран, обеспечивает их стабильность и регулирует проницаемость.
Однако повышенное содержание холестерина в организме может вызвать развитие ряда заболеваний, в частности сердечно-сосудистых. Холестерин может откладываться на внутренних стенках кровеносных сосудов, из-за чего их просвет сужается. Это ведет к нарушению кровоснабжения тканей и органов, в первую очередь сердечной мышцы, повышается риск инфаркта миокарда, инсульта, других осложнений. К факторам, повышающим уровень холестерина, относятся: курение, недостаточная физическая активность, неправильное питание (переедание, избыток жиров в пище) и др.
*Липидную природу имеют также терпены — производные изопрена ( ). Эти вещества входят в состав смол и эфирных масел растений, например, хвойных (пинен), мяты (ментол), цитрусовых (лимонен) и др. К терпенам относятся витамины группы К, необходимые для свертывания крови, растительные пигменты каротины, ростовые гормоны растений гиббереллины и другие биологически важные соединения.
Весьма разнообразной по биологическим функциям группой липидов являются эйкозаноиды — производные полиненасыщенных жирных кислот. Большинство из них синтезируется в организме из арахидоновой кислоты , молекула которой содержит четыре двойные связи.
К этой группе относятся простагландины , которые впервые были выделены в 1935 г. из семенной жидкости человека. Вначале считалось, что эти вещества секретируются предстательной железой (лат. glandula prostatica ), отсюда и происходит их название. Впоследствии было установлено, что простагландины синтезируются практически во всех тканях и органах. Они влияют на состояние гладких мышц кровеносных сосудов и внутренних органов (одни вызывают сокращение, другие — расслабление), на секрецию желудочного сока, играют ключевую роль в воспалительных процессах, повышении температуры тела, регулируют деятельность эндокринной системы, передачу нервных импульсов через синапсы и многие другие процессы в организме.
Кроме простагландинов, к группе эйкозаноидов также относятся тромбоксаны, лейкотриены и др. Тромбоксаны образуются в тромбоцитах и участвуют в процессе свертывания крови. Совместно с лейкотриенами они играют важную роль в развитии воспалительной реакции и осуществлении иммунной защиты организма. За исследование простагландинов и близких к ним биологически активных веществ шведские биохимики С. Бергстрём , Б. Самуэльсон и британский фармаколог Дж. Вейн в 1982 г. были удостоены Нобелевской премии.*
Как вы знаете, липиды могут образовывать сложные соединения с белками — липопротеины, углеводами — гликолипиды и т. д.
Источник
