Загрузил asilda05

1700823517-metabolizm-lipidov 2

реклама
Тема: Обмен липидов
Вопросы:
1. Переваривание и всасывание липидов
2. Окисление жирных кислот
1. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ ЛИПИДОВ
А. Роль желчи в переваривании липидов
С пищей в организм поступает от 80 от 150 г липидов. У
взрослого человека процесс переваривание начинается в 12
перстной кишке (рН=8). У грудных детей основной пищей служит
молоко, содержащее жиры в эмульгированном виде и переваривание липидов происходит в рН=5-5,5.
1) Ротовая полость и желудок (рН слюны=7,1-7,2; рН желудочного сока= 1,5-2,5). Переваривание не происходит вследствие
того, что жир в данных отделах желудочно-кишечного тракта (ЖКТ)
не подвергается эмульгированию.
Хотя в желудке небольшая часть жиров гидролизуется под
действием липазы языка (относительно устойчив при кислых значениях рН), действует в течение 1-2 ч на жиры пищи в желудке.
2) Тонкая кишка. Сначала происходит эмульгирование (смешивание жира с водой) под действием солей жёлчных кислот.
Жёлчные кислоты синтезируются в печени из холестерола и секретируются в жёлчный пузырь (содержимое - жёлчь). После приёма
жирной пищи жёлчный пузырь сокращается, и жёлчь изливается в
12-типерстную кишку. Жёлчные кислоты действуют как детергенты,
располагаясь на поверхности капель жира и снижая поверхностно
натяжение, образуются крупные капли, затем мелкие капли жира.
Жёлчные кислоты – конъюгаты глицина и таурина с таурохолевой, гликохолевой и другими кислотами. Их роль заключается:
1) усиливают перистальтику кишечника;
2) эмульгируют жиры;
3) участвуют в образовании мицелл, способных всасываться.
Гормоны, активирующие переваривание жиров: клетки
слизистой оболочки тонкого кишечника начинают секретировать в
кровь гормон холецистокинин (пакреозимин), который действует на
жёлчный пузырь, стимулируя сокращение, и на эндокринные клетки
поджелудочной железы, стимулируя секрецию пищеварительных
ферментов, в том числе панкреатической липазы Другие клетки
слизистой оболочки тонкого кишечника в ответ на поступление из
желудка кислого содержимого выделяют гормон секретин, стимулирующий секрецию бикарбоната (HCO3–) в сок поджелудочной
железы.
Рис. Схема. Эмульгирование липидов.
Б. Роль ферментов поджелудочной железы в
переваривании липидов
Основная часть пищевых жиров (триацилглицеролов), подвергается расщеплению в верхних отделах тонкого кишечника при действии липазы панкреатического сока. Панкреатическая липаза (КФ 3.1.1.3) является гликопротеином, имеющим
мол. массу 48000 (у человека) и оптимум pH 8-9. Как и все пищеварительные ферменты, панкреатическая липаза выводится в двенадцатиперстную кишку в виде неактивного профермента – пролипазы. Активация пролипазы в активную липазу происходит под действием жёлчных кислот и другого белка сока поджелудочной железы – колипазы (мол. масса ~ 10000 Да). Колипаза в свою очередь секретируется в
виде проколипазы, активация которой осуществляется путем гидролиза трипсином
связи Арг-Гли на N-концевой области. Последняя присоединяется к липазе в молярном соотношении 1:1. Это способствует сдвигу оптимума pH фермента с 9 до 6 и
предотвращению денатурации на границе фаз вода/жир. Колипаза своим гидрофобным доменом связывается с поверхностью мицеллы эмульгированого жира (рис.
8.12).
Рис. 8-12. Расположение панкреатической липазы и колипазы на границе раздела фаз вода/жир.
Гидролиз триацилглицеролов под действием липазы происходит в
положении sn-1 или 3, что приводит к образованию диацилглицеролов, которые затем гиролизуются до 2-моноацилглицеролов.
Рис. Гидролиз триацилглицеролов под действием липазы поджелудочной железы.
Панкреатическая липаза не в стоянии гидролизовать эфирную
связь в положении sn-2, для этого необходимо ее изомеризация в
положении sn-1. Гидролиз триглицеридов при участии панкреатической липазы можно изобразить в виде схемы, изображенной на
рис. 10.1.
Кроме жиров (триацилглицеролов), с пищей поступают фосфолипиды, эфиры
холестерина, однако количество этих липидов в пище значительно меньше, чем жиров (~10%).
Действие эстеразы (А) и фосфолипазы А2 (В) поджелудочной железы
Действие специфических фосфолипаз. Х – остаток серина, холина, этаноламина и инозитолбисфосфата
Рис. Гепато-энтеральный цикл солей желчных кислот
В. Транспорт липидов в этероциты
Ворсинки являются сайтами абсорбции в слизистой оболочке
кишечника
После всасывания продуктов гидролиза жиров жирные кислоты и
2-МАГ в клетках слизистой оболочки тонкого кишечника включаются в процесс ресинтеза с образованием ТАГ. Жирные кислоты
вступают в реакцию этерификации только в активной форме в виде
производных коэнзима А, поэтому 1-ая стадия ресинтеза жиров –
реакция активации жирных кислот:
HS-КоА + RCOOH + АТФ → R-CO~KoA + АМФ + Н4Р2О7.
Реакция катализируется ферментом ацил-КоА-синтетазой
(тиокиназой). Затем ацил~КоА участвует в реакции этерификации
2-МАГ с образованием сначала ДАГ, а затем ТАГ. Реакции ресинтеза жиров катализируют ацилтрансферазы.
Пути транспорта липидов и продуктов их гидролиза через ворсинки
тонкой кишки
Рис. Липопротеины плазмы крови.
Г. Метаболизм хиломикронов в плазме крови
Триацилглицеролы в хиломикронах гидролизуются в кровотоке липопротеинлипазой, расположенной на поверхности клеток, выстилающих капилляры. Фермент
в организме существует в виде двух форм – печеночной (гепарин-освобождаемая
липаза печени) и внепеченочной липазы. Липопротеинлипаза, или внепеченочная
липаза, обнаруживается, главным образом, в жировой ткани и скелетных мышцах,
где она связана с глюкозаминогликанами, локализованными на обращенной в просвет сосуда (люминальной) поверхности капиллярного эндотелия (рис…).
Рис. Гидролиз триацилглицеролов в составе хиломикронов липопротеинлипазой эндотелия капилляров.
Другим важнейшим источником поступающих в печень
липидов являются неэстерифицированные, или свободные
жирные кислоты, которые освобождаются из главных жировых депо в жировой ткани и переносятся кровью в виде
комплексов с альбумином плазмы.
Рис. Гормональная регуляция мобилизации жиров в постабсорбтивном периоде, при голодании и физической работе. При голодании увеличивается секреция глюкагона, при физической работе
– адреналина. R – рецептор, G – G-белок, АЦ – аденилатциклаза.
Эти гормоны, действуя через аденилатциклазную систему, стимулируют мобилизацию жиров. *ТАГ-липаза имеет и другие
названия: гормончувствительная липаза, тканевая липаза.
Д. ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Установлено, что окисление жирных кислот протекает в печени, почках, скелетных и сердечной
мышцах, в жировой ткани. В мозговой ткани скорость
окисления жирных кислот весьма незначительна; основным источником энергии в мозговой ткани служит
глюкоза.
Окисление жирных кислот происходит в митохондриях. Альбумин осуществляет транспорт жирной
кислоты в клетку. Транспорт в пределах цитозоля
осуществляют специальные белки (fatty acid binding
proteins, FABP). В транспорте жирной кислоты из цитозоля в митохондрии участвует карнитин.
Процесс окисления жирных кислот складывается
из следующих основных этапов:
 активация,
 транспорт в митохондрии,
 внутримитохондриальное окисление.
Активация жирных кислот. Активация жирной кислоты протекает на наружной поверхности мембраны
митохондрий при участии АТФ, коэнзима A (HS-KoA)
и ионов Mg2+. Реакция катализируется ферментом
ацил-КоА-синтетазой:
R–COOH + HS-KoA + АТФ → R-CO~KoA + АМФ + РРН
Жирная кислота
Ацил-КоА
Транспорт жирных кислот внутрь митохондрий. Переносчиком активированных жирных кислот
с длинной цепью через внутреннюю митохондриальную мембрану служит карнитин. Ацильная группа переносится с атома серы КоА на гидроксильную группу
карнитина с образованием ацилкарнитина, который
диффундирует через внутреннюю митохондриальную
мембрану:
Рис. Перенос жирных кислот с длинным углеводородным
радикалом через мембраны митохондрий.
β-окисление жирных кислот.
Общее представление о β-окислении жирных кислот.
Внутримитохондриальное окисление жирных кислот.
Процесс окисления жирной кислоты в митохондриях клетки
включает несколько последовательных энзиматических реакций.
Стадии β-окисления .1 – первая стадия дегидрирования. 2 – стадия гидра-
тации. 3 – вторая стадия дегидрирования. 4 – тиолазная реакция
Образовавшийся ацетил-КоА подвергается окислению в цикле трикарбоновых кислот, а ацил-КоА, укоротившийся на два углеродных атома, снова многократно проходит весь путь β-окисления вплоть до образования бутирил-КоА (4-углеродное соединение),
который в свою очередь окисляется до 2 молекул
ацетил-КоА (рис. ). Например, при окислении пальмитиновой кислоты (С16) повторяется 7 циклов βокисления. Запомним, что при окислении жирной кислоты, содержащей n углеродных атомов, происходит
(n/2)-1 цикл β-окисления (т.е. на один цикл меньше,
чем n/2, так как при окислении бутирил-КоА сразу
происходит образование 2 молекул ацетил-КоА) и
всего получится n/2 молекул ацетил-КоА. Следовательно, суммарное уравнение β-окисления активированной кислоты можно записать так:
Пальмитоил-КоА + 7ФАД+ + 7НАД+ + 7Н2О + 7HS-KoA
→ 8Ацетил-КоА + 7ФАДН2 + 7НАДН + 7Н+
Баланс энергии
При каждом цикле β-окисления образуются одна
молекула ФАДН2 и одна молекула НАДН. Последние
в процессе окисления в дыхательной цепи и сопряженного с ним фосфорилирования дают: ФАДН2 – 2
молекулы АТФ и НАДН – 3 молекулы АТФ, т.е. в сумме за один цикл образуется 5 молекул АТФ. При
окислении пальмитиновой кислоты образуется 5×7 =
35 молекул АТФ. В процессе β-окисления пальмитиновой кислоты образуется 8 молекул ацетил-КоА,
каждая из которых, «сгорая» в цикле трикарбоновых
кислот, дает 12 молекул АТФ, а 8 молекул ацетилКоА дадут 12×8 = 96 молекул АТФ.
Таким образом, всего при полном β-окислении
пальмитиновой кислоты образуется 35 + 96 = 131 молекула АТФ. С учетом одной молекулы АТФ, потраченной в самом начале на образование активной
формы пальмитиновой кислоты (пальмитоил-КоА),
общий энергетический выход при полном окислении
одной молекулы пальмитиновой кислоты в условиях
животного организма составит 131-1 = 130 молекул
АТФ.
Таблица. Синтез АТФ при полном окислении пальмитиновой кислоты
β-Окисление
Количество
молекул
АТФ
1 7 НАДH (от пальмитоил-КоА до ацетилКоА), окисление каждой молекулы кофермента в ЦПЭ обеспечивает синтез
3 молекул АТФ
21
2 7 ФАДH2, окисление каждой молекулы
кофермента в ЦПЭ обеспечивает синтез 2 молекул АТФ
14
3 Окисление каждой из 8 молекул ацетил-КоА в ЦТК обеспечивает синтез 12
молекул АТФ
Суммарное количество молекул АТФ,
синтезированных при окислении одной
молекулы пальмитоил-КоА
96
131
Скачать