Презентация, доклад Обмен липидов

Обмен липидов Материалы к занятиям для студентов медицинского факультета РУДН

Содержание темы: Обмен липидов: особенности преваривания и всасывания. β-Окисление жирных кислот в митохондриях и его связь с окислительным фосфорилированием. Биосинтез жирных кислот и фосфолипидов в различных тканях. Центральная роль КоА в обмене липидов. Ацетоновые тела.

Переваривание жиров Переваривание экзогенного жира обязательно требует предварительного эмульгирования. Эмульгаторы – вещества амфифильной природы. Они снижают поверхностное натяжение и стабилизируют эмульсию. В организме человека эмульгаторами являются ЖЕЛЧНЫЕ КИСЛОТЫ. Это вещества стероидной природы, которые синтезируются в печени из холестерина (холевая кислота и хенодезоксихолевая кислота), которые затем связываются с аминокислотными остатками глицина и таурина. Переваривание жиров – это гидролиз сложноэфирных связей под действием специфических гидролаз.

Липаза Язычная липаза. Вырабатывается клетками слизистой оболочки задней части языка. Действие этого фермента проявляется только в желудке (раньше считали, что это – желудочная липаза). Язычная липаза может переваривать уже эмульгированный жир. Ее pH-оптимум – 4-5. Поэтому в желудке взрослого человека язычная липаза неактивна. В действительности, жиры перевариваются язычной липазой только у младенцев. У взрослых людей переваривание жира идет только в кишечнике по схеме: «выделение желчи-эмульгирование жира-действие панкреатической липазы». Панкреатическая липаза. Сам по себе этот фермент обладает очень низкой активностью. Но в поджелудочной железе вырабатывается белок, который, попадая в кишечник, способен активировать панкреатическую липазу. Название этого белка – «колипаза». Колипаза вырабатывается в виде неактивного предшественника – проколипазы, который активируется трипсином в кишечнике. Колипаза не является классическим активатором, она лишь связывает субстрат и приближает его к активному центру липазы.

Действие липазы Образовавшиеся жирные кислоты и моноацилглицерины могут всасываться в кишечную стенку.

Таким образом, продуктами переваривания жира являются глицерин, жирные кислоты и моноацилглицерины. Всасываются продукты переваривания путем предварительного образования смешанных МИЦЕЛЛ с желчными кислотами. Таким образом, продуктами переваривания жира являются глицерин, жирные кислоты и моноацилглицерины. Всасываются продукты переваривания путем предварительного образования смешанных МИЦЕЛЛ с желчными кислотами. Мицеллы попадают в энтероциты. Там из компонентов мицелл снова образуются триацилглицерины, а желчные кислоты по системе воротной вены возвращаются в печень, и могут снова поступать в желчь. Этот процесс называется рециркуляцией желчных кислот. Процесс синтеза жира в энтероцитах из компонентов мицелл называется РЕСИНТЕЗОМ жира. В процессе ресинтеза происходит образование жиров, близких по составу к жирам организма. Затем из ресинтезированного жира, других липидов и апобелков формируются липопротеиновые частицы: ХИЛОМИКРОНЫ, функциями которых являются: 1) Доставка пищевого (экзогенного) жира из кишечника в другие ткани (главным образом в жировую ткань). 2)Транспорт экзогенного холестерина из кишечника в печень. Поэтому хиломикроны - это транспортная форма экзогенного жира и экзогенного холестерина. В жировой ткани из продуктов гидролиза триацилглицеринов снова происходит ресинтез жира (второй), и он депонируется там, пока не будет востребован.

Катаболизм жиров Жиры хранятся до момента их использования. Катаболизм жира идет в три этапа: 1. Гидролиз жира до глицерина и жирных кислот (липолиз) 2. Превращение глицерина (вступает в ГБФ-путь) и жирных кислот (подвергаются -окислению) в ацетил-КоА. 3. Общий путь – цикл трикарбоновых кислот

Пути метаболизма глицерина 1. Глицерин может быть повторно использован для синтеза жира или других липидов. 2. Глицерин может вступить в обмен углеводов. В любом случае в первую очередь происходит активация глицерина, которая похожа на активацию углеводов:

Распад глицерина по пути к углеводам Если глицерин распадается по пути к углеводам, то происходит дегидрирование:

Пути использования жирных кислот Жирные кислоты могут вступать в реакции только после активации. Активация жирных кислот принципиально отличается от активации углеводов. Реакция начинается с переноса от АТФ не фосфата, а АМФ, с образованием промежуточного продукта - ациладенилата. Затем с участием HS-KoA отщепляется АМФ, и образуется активная форма любой жирной кислоты – АЦИЛ-КоА.

Судьба жирных кислот Для активной жирной кислоты, как и для глицерина, возможны два пути метаболических превращений: 1. Синтез жира или других липидов. 2. Катаболизм до Ацетил-КоА. Этот процесс называют β-окислением жирных кислот. Активация ЖК происходит в цитоплазме, а бета-окисление - В МИТОХОНДРИЯХ. Ацил-КоА не может проходить через мембрану митохондрий. Поэтому имеется специальный механизм транспорта ЖК из цитоплазмы в митохондрию при участии вещества "КАРНИТИН". Во внутренней мембране митохондрий есть специальный транспортный белок, обеспечивающий перенос. Благодаря этому ацилкарнитин легко проникает через мембрану митохондрий.

β-окисление Если жирная кислота попадает в митохондрию, то она обязательно подвергнется катаболизму до ацетил-КоА.

Механизм β-окисления ЖК

Цикличность процесса Укороченный на 2 углеродных атома ацил-КоА снова подвергается окислению (вступает в новый цикл реакций β-окисления). Образующийся Ацетил-КоА может дальше вступить в цикл трикарбоновых кислот.

Энергетический выход окисления ЖК Для того, чтобы рассчитывать энергетический выход при распаде жирных кислот можно воспользоваться формулой. Представленная формула верна для любой насыщенной жирной кислоты, содержащей n углеродных атомов. При распаде ненасыщенных жирных кислот образуется меньше АТФ. Каждая двойная связь в жирной кислоте - это потеря 2-х молекул АТФ.

Особенности окисления ненасыщенных ЖК

Скорость окисления ЖК В результате β-окисления ЖК образуется Ацетил-КоА. Скорость β-окисления определяется скоростью процессов липолиза. Ускорение липолиза характерно для состояния углеводного голодания и интенсивной мышечной работы. Ускорение бета-окисления наблюдается во многих тканях, в том числе и в печени. В печени образуется больше Ацетил-КоА, чем ей требуется. Печень - "орган-альтруист" и поэтому печень отправляет глюкозу в другие ткани. Печень стремится направить в другие ткани и свой собственный Ацетил-КоА, но не может, так как для Ацетил-КоА клеточные мембраны непроницаемы. Поэтому в печени из Ацетил-КоА синтезируются специальные вещества, которые называются "КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА".

Синтез кетоновых тел

Синтез кетоновых тел (продолжение)

Кетоновые тела и сахарный диабет Ацетон, который образуется при спонтанном (неферментативном) декарбоксилировании ацетоацетата, в организме не используется. Он выводится с выдыхаемым воздухом, секретом потовых желёз и мочой. В норме концентрация ацетона в крови мала и обычными реакциями не определяется. Кетоновые тела синтезируются в печени, легко проходят через митохондриальные и клеточные мембраны и поступают в кровь. Кровью они транспортируются во все другие ткани. Используются только ацетоацетат и бета-гидроксибутират. При углеводном голодании концентрация кетоновых тел в крови увеличивается. На 3-й день голодания концентрация кетоновых тел в крови будет примерно 2 - 3 ммоль/л, а при дальнейшем голодании - гораздо более высокой. Это состояние называют ГИПЕРКЕТОНЕМИЯ. У здоровых людей при мышечной работе и при голодании наблюдается гиперкетонемия, но она незначительна. Похожая ситуация характерна для САХАРНОГО ДИАБЕТА. При сахарном диабете клетки постоянное сильнейшее углеводное голодание, потому что глюкоза плохо проникает в клетки. Наблюдается активация липолиза и повышается образование кетоновых тел. При тяжелых формах сахарного диабета концентрация кетоновых тел в крови может быть еще выше, и достигать опасных для жизни значений: до 20 ммоль/л и более.

Синтез жирных кислот β-окисление протекает в митохондриях, а синтез жирных кислот протекает в цитоплазме на мембранах эндоплазматического ретикулума. В ходе синтеза жирных кислот в каждом цикле удлинения используется не сам Ацетил-КоА, а его производное - малонил-КоА (при бета-окислении каждый цикл укорочения приводит к образованию Ацетил-КоА). Реакциюобразования малонил-КоА катализирует фермент АЦЕТИЛ-КоА-КАРБОКСИЛАЗА. Это ключевой фермент в мультиферментной системе синтеза ЖК. Этот фермент регулируется по типу отрицательной обратной связи. Ингибитором является продукт синтеза: ацил-КоА с длинной цепью (n=16) - пальмитоил-КоА. Активатором является цитрат. В состав небелковой части этого фермента входит витамин H (биотин).