Липиды. Переваривание, всасывание, транспорт ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава РФ Кафедра биохимии Екатеринбург, 2015г Дисциплина: Биохимия Лектор: Гаврилов И.В. Факультет: лечебно-профилактический, Курс: 2
Определение Классификация Переваривание Всасывание Транспорт
Липиды - это разнообразная по строению группа биоорганических веществ, с общим свойством - растворимостью в неполярных растворителях К неполярным растворителям относятся: алифатических и ароматических углеводороды: Гептан, Бензол, Бензины (смеси жидких лёгких углеводородов) Керосины (смеси жидких алифатических и ароматических углеводородов (от C8 до C15)), уайт-спирит (легкий сорт керосина) диэтиловые эфиры, хлороформ.
Омыляемые (сложные эфиры) Неомыляемые Простые (спирт + ЖК) Сложные (спирт + ЖК + вещества) Стероиды (холестерин, стероидные гормоны, желчные кислоты); витамины А, Д, Е, К; терпены 1. Фосфолипиды А. Фосфоглицеролипиды Б. Сфингомиелины 2. Гликолипиды А. Цереброзиды Б. Ганглиозиды Воска; Триглицериды Церамиды Эфиры холестерина
Спирты Сфингозин Глицерин
Жирные кислоты – карбоновые кислоты, получаемые при гидролизе омыляемых липидов. Особенности строения: Количество карбоксильных групп -1; Углеродный скелет линейный, не разветвлен; Количество атомом углерода четное (нечетное у растений, морских организмов) Количество С обычно 12-24, самое распространенное 16-18. 3/4 всех жирных кислот являются непредельными (ненасыщенными), т.е. содержат двойные связи. Двойные связи имеют цис-изомеризацию, несопряжены (разделены метиленовыми мостиками) первая двойная связь как правило располагается между 9-м и 10-м атомами С В основном к жирным кислотам относятся высшие карбоновые кислоты (содержащие 12 и более атомов С).
№ Жирная кислота Индекс ЖК ∆ ЖК ω ЖК 1 Лауриновая 12:0 2 Миристиновая 14:0 3 Пальмитиновая 16:0 4 Пальмитолеиновая 16:1 ∆9 ω9 5 Стеариновая 18:0 6 Олеиновая 18:1 ∆9 ω9 7 Линолевая 18:2 ∆9,12 ω6 8 Линоленовая 18:3 ∆9,12,15 ω3 9 Октадекатетраеновая 18:4 ∆5,8,11,14 ω3 10 Арахиновая 20:0 11 Гадолеиновая 20:1 ∆9 ω9 12 Эйкозатриеновая 20:3 ∆8,11,14 ω6
№ Жирная кислота Индекс ЖК ∆ ЖК ω ЖК 13 Арахидоновая 20:4 ∆5,8,11,14 ω6 14 Эйкозапентаеновая 20:5 ∆5,8,11,14,17 ω3 15 Бегеновая 22:0 16 Эруковая 22:1 ∆13 ω9 17 Андреновая 22:4 ∆9,12,15,18 ω6 18 Докозапентаеновая 22:5 ∆4,7,10,13,16 ω6 19 Докозагексаеновая 22:6 ∆4,7,10,13,16,19 ω3 20 Лигноцериновая 24:0 21 Невроновая 24:1 ∆15 ω9 22 Цереброновая 24:0 α-гидрокси ЖК
В природе обнаружено свыше 200 жирных кислот, однако в тканях человека и животных в составе простых и сложных липидов найдено около 70 жирных кислот, причем более половины из них в следовых количествах.
1. Воска - разнообразные продукты, как правило биоорганического происхождения, сложного химического состава сходные с пчелиным воском Воски не смачиваются водой, водонепроницаемы, обладают низкой электрической проводимостью, горючи. В отличии от ТГ омыляются только в щелочной среде. Т плавления 40-90С.
Классификация восков Растительные воска (сахарного тростника, карнаубский и т.д.) Животные воска (пчелиный, шерстяной, ланолин, спермацет и т.д.) Ископаемые воска (торфяной, буроугольный и т.д) Карнаубская пальма Спермацет Карнаубский воск
Многокомпонентный продукт, содержащий свыше 300 веществ. сложные эфиры высших жирных кислот и высших жирных спиртов - 72.9%. свободные жирные кислоты - 13.5÷14.5%; предельные углеводороды - 10.5÷13.5%; свободные жирные спирты - 1÷1.25%; Основные компоненты: Пчелиный воск
Торфяной воск Монтан воск Бурый уголь Торф
Суккуленты Хвойные Насекомые Кожа человека Воска покрывают части растений, тела животных и защищают их от высыхания, проникновения бактерий, водорастворимых чужеродных веществ.
Бурая жировая ткань Триглицериды Белая жировая ткань ТГ являются формой хранения глицерина и жирных кислот. ТГ, в составе жировой ткани, обеспечивают теплоизоляционную и механическую защиту тканей ТГ обеспечивают пассивную детоксикацию, сорбируют водонерастворимые ксенобиотики и токсичные метаболиты ТГ в основном локализуются в жировой ткани, бывают липидные капли в цитоплазме других клеток
Церамиды - твердые или воскоподобные в-ва, встречаются в свободном состоянии в печени, селезенке, эритроцитах. Являются промежуточными веществами при синтезе сфингомиелинов, цереброзидов, ганглиозидов и т. п Биологическое значение Церамид
клеточные мембраны, липопротеины, мицеллы жёлчи, в альвеолах лёгких поверхностный слой (сурфактант), предотвращающий слипание альвеол во время выдоха. 1.Фосфолипиды Фосфолипиды формируют: респираторному дистресс-синдрому новорождённых (недостаточное формирование сурфактанта у детей является частой причиной смерти), жировому гепатозу, лизосомным болезням (наследственные заболевания, связанных с накоплением гликолипидов - снижается активность гидролаз лизосом, участвующих в расщеплении гликолипидов) Нарушения обмена фосфолипидов приводит к:
спирт глицерин; 2 жирные кислоты; фосфорная кислота; другие вещества (серин, этаноламин, холин, инозитол) Состав: Фосфатидил холин (лецитин) Холин Серин Этаноламин Инозитол (Раньше являлся витамином В 8 )
Находится, главным образом, во внутренней мембране митохондрий и в небольшом количестве в сурфактанте лёгких.
Дипальмитоилфосфатидилхолин - основной компонент сурфактанта (до 80% от всех фосфолипидов) фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат, располагается в наружной мембране клеток и участвует в передаче гормональных сигналов внутрь клетки Функции отдельных фосфолипидов
спирт сфингозин; 1 жирная кислота; фосфорная кислота; другие вещества (холин, этаноламин) Состав: Сфингомиелин Холин (в основном) Образуют наружный слой клеточных мембран животных и растительных клеток, много в нервной ткани (образует миелиновые оболочки. Содержат ЖК с длинной цепью: лигноцериновую (24:0) и нервоновую (24:1) кислоты ) компонент сурфактанта (<1/4 лецитина). Этаноламин
спирт сфингозин; 1 жирная кислота; моносахариды (галактоза, глюкоза) Состав: Галактоцереброзид галактоза А. Цереброзиды галактоза глюкоза Галактоцереброзид - главный липид миелиновых оболочек; Глюкоцереброзид входит в состав мембран многих клеток и служит предшественником в синтезе более сложных гликолипидов.
спирт сфингозин; 1 жирная кислота; олигосахарид (компоненты: галактоза, N- ацетил галактоза, глюкоза, сиаловые кислоты) Состав: Ганглиозид Б. Ганглиозиды гал-глк- (лактозилцерамид) N ацетил-гал-гал-гал-глк- (Глобозид, Р-антиген) олигосахарид N ацетил-гал-гал-глк- N АНК (Ганглиозид GM 2 )
Катаболизм гликосфинголипидов в норме и при патологии (лизосомальные болезни)
Взаимодействие между: клетками; клетками и межклеточным матриксом; клетками и микробами ( GM1, находящийся на поверхности клеток кишечного эпителия, является местом прикрепления холерного токсина ). Модуляция : активности протеинкиназ; активности рецептора фактора роста; антипролиферативного действия (апоптоза, клеточного цикла). Обеспечение: структурной жёсткости мембран; конформации белков мембран. Функции гликосфинголипидов : Гликосфинголипиды входят в состав наружного слоя клеточных мембран, их углеводная часть располагается на поверхности клеток, они часто обладают антигенными свойствами.
Холестерин 1. Стероиды А. Стероидные гормоны Половые Кортикоиды (глюко-, минералокортикоиды) Кальцитриол Б. Желчные кислоты Гликохолиевые таурохолиевые
Альдостерон Кортикоиды Половые Кортизол Прогестерон Тестостерон Эстрадиол Кальцитриол
Желчные кислоты (производные холановой кислоты) синтезируются в печени из холестерина (холиевая, и хенодезоксихолиевая кислоты) и образуются в кишечнике (дезоксихолиевая, литохолиевая, и д.р. около 20) из холиевой и хенодезоксихолиевой кислот под действием микроорганизмов.
В желчи желчные кислоты присутствуют в основном в виде конъюгатов с глицином (66-80%) и таурином (20-34%), образуя парные желчные кислоты: таурохолевую, гликохолевую и д.р. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ: Эмульгирование жиров; Активация липазы; Образование мицелл для всасывания жирных кислот; Секреция 2,8 – 3,5 г / сут
Витамин Е Витамин А Витамин К Витамин D2
ТЕРПЕНЫ, группа преим. ненасыщенных углеводородов состава (C 5 H 8 )n, где n > 2; широко распространены в природе (гл. образом в растительных, реже в животных организмах). Все терпены обычно рассматривают как продукты полимеризации изопрена, хотя биосинтез их иной. монотерпены, или собственно терпены С 10 Н 16 (часто только эти в-ва подразумевают под терпенами, напр. лимонен, мирцен); сесквитерпены, или полуторатерпены С 15 К 24 (напр., бизаболен); дитерпены и их производные С 20 Н 32 (напр., смоляные кислоты - абиетиновая, левопимаровая и др.); тритерпены С 30 Н 48 (напр., нек-рые гормоны и стерины-ланостерин, олеаяоловая к-та, сквален и т. д.); политерпены (см. Каучук натуральный). По числу изопреновых звеньев терпены подразделяют на:
Монотерпены с двойным циклом
Ментол Камфора Камфора входит в состав многих эфирных масел. Особенно много её в масле камфорного лавра (Cinnamonum camphora), базилика, полыней, розмарина. Содержится в растениях семейства яснотковые, получают синтетически или выделяют из мятного эфирного масла.
Жиры – смеси биоорганические веществ, нерастворимых в воде и твердых при комнатной температуре Жиры как правило содержат: триглицериды (98%); моно-, диглицериды (1-3%); фосфолипиды, гликолипиды и диольные липиды (0,5-3%); своб. жирные к-ты, стерины и их эфиры (0,05-1,7%) красящие в-ва (каротин, ксантофилл), витамины A, D, Е и К, полифенолы и их эфиры
Масла – вещества или смеси веществ, нерастворимых в воде и жидких при комнатной Т Биоорганические масла (липиды растительного происхождения (ТГ, эфирные масла)) Минеральные масла (продукты нефтепереработки) Синтетические масла ( полиальфаолефины, гликоли, алкибензолы, силиконы, сложные эфиры, их смеси и др. продукты )
Растительного происхождения (какао, пальмовый, хлопковый, соевый и т.д.) Животного происхождения (говяжий, бараний, свинной и т.д.) Микробного происхождения
Структурная. Сложные липиды и холестерин амфифильны, образуют клеточные мембраны. Энергетическая. В организме до 33% всей энергии АТФ образуется за счет окисления омыляемых липидов; Антиоксидантная. Витамины А, Д, Е, К препятствуют СРО; Запасающая. ТГ являются формой хранения жирных кислот и глицерина; Защитная. ТГ, в составе жировой ткани, обеспечивают теплоизоляционную и механическую защиту тканей. Воска образуют защитную смазку на коже человека; Регуляторная. Фосфотидилинозитолы являются внутриклеточными посредниками в действии гормонов (инозитолтрифосфатная система). Из ПНЖК образуются эйкозаноиды (лейкотриены, тромбоксаны, простагландины, простациклины), вещества, регулирующие иммуногенез, гемостаз, неспецифическую резистентность организма, воспалительные, аллергические, пролиферативные реакции. Из холестерина образуются стероидные гормоны: половые, кортикоиды, кальцитриол; Пищеварительная. Из холестерина синтезируются желчные кислоты. Желчные кислоты, фосфолипиды, холестерин обеспечивают эмульгирование и всасывание липидов; Информационная. Ганглиозиды обеспечивают межклеточные контакты.
Жирных кислот (источник энергии в аэробных условиях, строительный материал для синтеза липидов организма). Незаменимых полиненасыщенных жирных кислот – витамин F (синтез эйкозаноидов: простагландинов, простациклинов, лейкотриенов, тромбоксанов) жирорастворимых витаминов А,Д,Е,К. глицерина (источник энергии, строительный материал для синтеза липидов организма). Фосфолипидов (строительный материал для клеточных мембран) Других биологически важных липидов Липиды пищи являются источником:
80 -100 г, из них: 25-30г растительного масла, 30-50г сливочного масла 20-30г др. жира животного происхождения.
до 3 мес. - 6,5 г/кг до 6 мес. - 6 г/кг, после 6 мес. – 5,5 г/кг, взрослым – 1,4 г/кг, пожилым – 0,5 г/кг.
Основным источником энергии для детей грудного возраста являются липиды, для взрослых людей - глюкоза. Энергозатраты с возрастом снижаются. Потребность в липидах увеличивается на холоде, при физических нагрузках, в период выздоровления и при беременности.
Группы Низкое Среднее Высокое Фрукты Большинство фруктов Фруктовые соки Оливы Авокадо Овощи Все овощи Овощные соки и вегетарианские супы Овощи с жировыми заправками Жареные овощи
Хлеб, другие зерновые продукты Черный и белый хлеб Отварные макароны и крупяные каши без масла и молока Кукурузные, рисовые и другие хлопья Молочные каши Булочки Печенье несдобное Сдобные булочки и печенье Жаренные на жиру гренки Торты, пирожные Молочные продукты Обезжиренные молоко и кисломолочные продукты Обезжиренный творог Молочное мороженое 1 или 2% молоко и кисломолочные продукты Творог полужирный Брынза Рассольные сыры (сулугуни, адыгейский) Цельное молоко Твердые и плавленые сыры Жирный творог Сливки Сметана Пломбир, сливочное мороженое
Мясо животных и птицы Мясо птицы без кожи Тощая говядина Мясо птицы с кожей Говядина и баранина с удаленным видимым жиром Свинина Жареная говядина Жареная птица Колбасы, сосиски Ветчина, бекон Свиная тушенка Рыба Нежирные сорта рыбы (треска, ледяная, хек) Некоторые сорта рыбы (лосось, сельдь) Осетрина, сардины, палтус Консервы в масле Блюда из яиц Яичные белки Цельное яйцо Яичница Бобовые Фасоль, горох, бобы, чечевица Соевые бобы
Орехи, семечки Орехи, семечки Жиры, масла и соусы Кетчуп, уксус, горчица Сметанные соусы Все жиры и масла Майонез Сладости, кондитерские изделия Варенье, джемы Зефир, пастила Торты, пирожные Халва, вафли Шоколад Напитки Прохладительные напитки, кофе, чай Алкогольные напитки (жиры образуются из этанола в организме)
При недостаточном поступлении липидов с пищей снижается иммунитет, снижается продукция стероидных гормонов, нарушается половая функция. При дефиците линолевой кислоты развивается тромбоз сосудов и увеличивается риск раковых заболеваний. При избытке липидов в пище развивается атеросклероз и увеличивается риск рака молочной железы и толстой кишки.
Лишь 40-50% пищевых липидов расщепляется, от 3% до 10% пищевых липидов всасываются в неизмененном виде. Так как липиды не растворимы в воде, их переваривание и всасывание имеет свои особенности и протекает в несколько стадий: Липиды Ресинтез
Желчь вязкая жёлто-зелёная жидкость, рН=7,3-8.0
Желудок Желудочная липаза, рН 5,5-7,5, гидролиз ТГ в эмульсии (молоко) у грудных детей Ротовая полость Лингвальная липаза (железа Эбнера), активна у грудных детей, рН 4,0-4,5, гидролиз ТГ (с ЖК короткой и средней цепью) молока в желудке Тонкая кишка Панкреатическая липаза, рН 8-9, гидролиз ТГ в эмульсии МГ-изомераза (панкреатическая) Холестеролэстераза (панкреатическая, кишечная) Фосфолипазы (панкреатические)
Панкреатическая липаза 2 R-COOH ТГ 2-МГ Активатор: желчная кислота + колипаза (пептид из стенки) Верхние отделы тонкой кишки 70% Мицелла Пища
R-COOH 2-МГ 1-МГ Панкреатическая липаза 30% Глицерин Гидролиз 2-МГ МГ-изомераза Мицелла
Желчь 11–12 г/сут Пища 1–2 г/сут Лецитин Мицелла R-COOH Лизолецитин Фосфолипаза А 2 Панкреатический сок
Мицелла R-COOH Лизолецитин Лизофосфолипаза Глицерофосфохолин Панкреатический сок Остальные фосфолипиды не гидролизуются
Холестерин Эфир холестерина Холестеролэстераза R-COOH Мицелла Панкреатический и кишечный сок Пища ХС, ЭХС 0,3–0,5 г/сут Желчь ХС 1–2 г/сут
ХС Пища ХС, ЭХС 0,3–0,5 г/сут Желчь ХС 1–2 г/сут Эпителий ЖКТ ХС, ЭХС до 0,5 г/сут Эндо, экзо 1,8–2,5 г/сут Кал 0,5 г/сут Копростерин Толстая кишка ( Микрофлора ) Всасывание Тонкая кишка 1,3–2,0 г/сут
Всасывание липидов в тонкой кишке Артерия В портальную вену Энтероциты Лимфатический сосуд Просвет кишечника Мицелла Мицелла Мицелла ХС, лизоФЛ, ФЛ, 2-МГ, ЖК Желчные к-ты В кал 5%
Идет в тонкой кишке без участия мицелл. фосфорная кислота - в виде Na + и K + солей глицерол - в свободном виде Холин и этаноламин всасываются в виде ЦДФ производных
Лизолецитин Лецитин Ресинтез ФЛ
Ресинтез ТГ 2-МГ ТГ 2 2 Холестерин Эфир холестерина Ресинтез ЭХС
Транспорт липидов в организме идет несколькими путями: 1) Липиды переносят в крови с помощью белков (жирные кислоты транспортируются альбуминами); 2) ТГ, ФЛ, ХС, ЭХС и д.р. липиды транспортируются в крови в составе липопротеинов. 3) в клетках липиды переносят специальные Z -белки
Состав, % ХМ ЛПОНП (пре-β-ЛП) ЛППП ЛПНП (β-ЛП) ЛПВП (α-ЛП) белки 2 10 22 50 ФЛ 3 18 21 27 ХС 2 7 8 4 ЭХС 3 10 42 16 ТГ 85 55 7 3 Плот., г/мл 0,92-0,98 0,96-1,00 1,00-1,06 1,06-1,21 Диаметр, нм >120 30-100 21-100 7-15 Транспорт к тканям экзогенных липидов пищи эндогенных липидов печени ХС в ткани избытка ХС из тканей. Донор апо А, С, Е Место образования энтероцит гепатоцит в крови из ЛПОНП в крови из ЛППП гепатоцит апо В-48, С- II, Е В-100, С- II, Е В-100, С- II, Е В-100 А- I С- II, Е, D
Апо Функция Место о бразо вания Локализация А- I Структурная, Активатор ЛХАТ, образование ЭХС печень ЛПВП А- II То же Печень, энтероцит ЛПВП, ХМ В-48 Структурная, синтез ЛП, рецепторная, фагоцитоз ЛП энтероцит ХМ В-100 То же печень ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП
С- I Активатор ЛХАТ, образование ЭХС Печень ЛПВП, ЛПОНП С- II Активатор ЛПЛ, стимулирует гидролиз ТГ в ЛП Печень ЛПВП → ХМ, ЛПОНП С- III Ингибитор ЛПЛ, ингибирует гидролиз ТГ в ЛП Печень ЛПВП → ХМ, ЛПОНП D Перенос эфиров холестерина (БПЭХ) Печень ЛПВП Е Рецепторная, фагоцитоз ЛП печень ЛПВП → ХМ, ЛПОНП, ЛППП
Рецеп тор Распо знавание Липо протеин Ткань Роль в обмене Рецептор-E Apo-E ХМ ост. Печень Переносит пищевые липиды в печень Рецептор-А1 Апо- А1 ЛПВП Печень Присоединение ЛПВП к клеткам Рецептор ЛПНП Apo-B-100, apo-E ЛПНП, ЛППП Печень, многие др. ткани перенос ХС из печени в ткани Рецепторы к липопротеинам (ЛП)
Рецептор ЛПНП — сложный белок, состоящий из 5 доменов и углеводной части. взаимодействует с белками ano B-100 и апо Е, связывает ЛПНП, ЛППП, ЛПОНП, остаточные ХМ. на одном фибробласте имеется 20 000 - 50 000 рецепторов.
1. Липопротеинлипаза (ЛПЛ) связана с гепарансульфатом на поверхности эндотелиальных клеток капилляров. ЛПЛ гидролизует ТГ в составе ЛП до глицерина и жирных кислот. При потере ТГ ХМ-ы превращаются в остаточные ХМ, а ЛПОНП повышают свою плотность до ЛППП и ЛПНП.
находится в ЛПВП, переносит ацил с лецитина на ХС с образованием ЭХС и лизолецитина. Ее активируют апо А- I, А- II и С- I. лецитин + ХС → лизолецитин + ЭХС ЭХС погружается в ядро ЛПВП или переносится с участием апо D на другие ЛП.
находится на поверхности гепатоцитов, она гидролизует ТГ в ЛППП и не действует на зрелые ХМ.
Печень Энтероцит ХМ ХМ ХМ Рецептор Е Клетка ЛПВП Апо Е Апо C II Апо Е Апо C II В48 В48 В48 Апо Е Апо C II ТГ ЛПЛ Глицерин + ЖК Обмен ХМ
Печень ЛПОНП Рецептор ЛПНП Клетка ЛПВП Апо Е Апо CII Апо Е Апо CII В100 В100 Апо Е ТГ ЛПЛ Глицерин + ЖК Обмен ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП ЛПОНП ЛППП ЛПНП ТГ ЛПЛ Глицерин + ЖК ХС ЭХС ЛПВП ХС ЭХС Апо А Апо D Апо D Апо А Рецептор А1 В100 В100 Апо C II Апо Е
Спасибо за внимание!
