Синтез специфических липидов

В стенке кишечника происходит ресинтез жира

Всасывание липидов

После расщепления полимерных липидных молекул полученные мономеры всасываются в верхнем отделе тонкого кишечника в начальные 100 см. В норме всасывается 98% пищевых липидов.

1. Короткие жирные кислоты (не более 10 атомов углерода) всасываются и переходят в кровь без каких-либо особенных механизмов. Этот процесс важен для грудных детей, т.к. молоко содержит в основном коротко- и среднецепочечные жирные кислоты. Глицерол тоже всасывается напрямую.

2. Другие продукты переваривания (длинноцепочечные жирные кислоты, холестерол, моноацилглицеролы) образуют с желчными кислотами мицеллы с гидрофильной поверхностью и гидрофобным ядром. Их размеры в 100 раз меньше самых мелких эмульгированных жировых капелек. Через водную фазу мицеллы мигрируют к щеточной каемке слизистой оболочки. Здесь мицеллы распадаются и липидные компоненты диффундируют внутрь клетки, после чего транспортируются в эндоплазматический ретикулум.

Желчные кислоты также здесь могут попадать в энтероциты и далее уходить в кровь воротной вены, однако бóльшая их часть остается в химусе и достигает подвздошной кишки, где всасывается при помощи активного транспорта.

Ресинтез липидов в энтероцитах

Ресинтез липидов – это синтез липидов в стенке кишечника из поступающих сюда экзогенных жиров, одновременно могут использоваться и эндогенные жирные кислоты, поэтому ресинтезированные жиры отличаются от пищевых и более близки по составу к «своим» жирам. Основная задача этого процесса – связать поступившие с пищей средне- и длинноцепочечные жирные кислоты со спиртом – глицеролом или холестеролом. Это, во-первых, ликвидирует их детергентное действие на мембраны и, во-вторых, создает их транспортные формы для переноса по крови в ткани.

Активация жирной кислоты

Поступившая в энтероцит (как и в любую другую клетку) жирная кислота обязательно активируется через присоединение коэнзима А. Образовавшийся ацил-SКоА участвует в реакциях синтеза эфиров холестерола, триацилглицеролов и фосфолипидов.

Реакция активации жирной кислоты

Ресинтез эфиров холестерола

Холестерол этерифицируется с использованием ацил-SКоА и фермента ацил-SКоА:холестерол-ацилтрансферазы (АХАТ).

Реакция ресинтеза эфиров холестерола

Ресинтез триацилглицеролов

Для ресинтеза ТАГ есть два пути:

Первый путь, основной – 2-моноацилглицеридный – происходит при участии экзогенных 2-МАГ и ЖК в гладком эндоплазматическом ретикулуме энтероцитов: мультиферментный комплекс триацилглицерол-синтазы формирует ТАГ.

Моноацилглицеридный путь образования ТАГ

Поскольку 1/4 часть ТАГ в кишечнике полностью гидролизуется, а глицерол в энтероцитах не задерживается и быстро переходит в кровь, то возникает относительный избыток жирных кислот для которых не хватает глицерола. Поэтому существует второй, глицеролфосфатный , путь в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме. Источником глицерол-3-фосфата служит окисление глюкозы. Здесь можно выделить следующие реакции:

  1. Образование глицерол-3-фосфата из глюкозы.
  2. Превращение глицерол-3-фосфата в фосфатидную кислоту.
  3. Превращение фосфатидной кислоты в 1,2-ДАГ.
  4. Синтез ТАГ.

Глицеролфосфатный путь образования ТАГ

Ресинтез фосфолипидов

Фосфолипиды синтезируются также, как и в остальных клетках организма (см «Cинтез фосфолипидов»). Для этого есть два способа:

Первый путь – с использованием 1,2-ДАГ и активных форм холина и этаноламина для синтеза фосфатидилхолина или фосфатидилэтаноламина.

Ресинтез фосфолипидов из ДАГ на примере фосфатидилхолина

Второй путь – на основе синтезируемой in situ фосфатидной кислоты.

Источник: biokhimija.ru

Процесс синтеза липидов

Профилактика атеросклероза, как и терапия заболевания, напрямую связаны с контролем уровня липидных структур в организме. Особое внимание уделяется холестерину (ХС), молекула которого представляет собой липофильный спирт. Отсюда происходит непривычное на бытовом уровне, но химически корректное название вещества – холестерол. Именно окисление неиспользованных организмом липидов свободными радикалами – первый этап в последовательности формирования атеросклеротических бляшек. С другой стороны, соединения липидных структур с протеинами, создают биологические комплексы, способные очищать сосуды. Это липопротеины высокой плотности – ЛПВП. Таким образом, синтез и биосинтез липидов важен применительно к общему здоровью человека. Процесс непосредственно влияет на уровень холестерина в организме.

Что включает класс липидов

Категория объединяет жиры и подобные им вещества. На молекулярном уровне, липид формируется на двух базовых элементах: спирт и жирная кислота. Также допускается вхождение дополнительных компонентов. Подобные структуры относят к классу сложных липидов. Наибольший интерес, с точки зрения профилактики атеросклероза, привлекают следующие представители этого класса:

  1. Жирные спирты, а именно холестерин.
  2. Триглицериды.

Определенного внимания заслуживали бы жирные кислоты (ЖК), в частности полиненасыщенные – Омега-3. Вещество способствует снижению ХС. Однако организмом человека их синтез не осуществляется.

Общий принцип биосинтеза липидов

Образование ЖК и их производных начинается с цитоплазмы. Вторая часть биосинтеза – удлинение молекулярной цепи также продолжается в клетке, однако «производственная мастерская смещается» внутрь митохондрии. На каждом этапе, соединение обогащается двумя атомами C, что напоминает процесс бета-окисления, только в его обратной интерпретации.

Говоря более развернуто, в цитоплазме непосредственно и происходит синтез, например пальмитиновой кислоты. Митохондрии же, используют уже готовый «полуфабрикат», для производства полноценных жирных кислот, состоящих из 18-и и более атомов углерода. Выполнить весь биосинтез самостоятельно от «А» до «Я», митохондрии не в состоянии. Причина банальна – «низкий уровень квалификации». Возвращаясь к технической терминологии, митохондрии обладают очень низкой способностью включать меченые уксусные кислоты в длинную цепь липидных структур.

Читайте также:  Холестерин и способы его лечения

Хитрый трюк или как метаболит преодолевает митохондриальный барьер

Базовый внемитохондриальный биосинтез ЖК, напротив, не имеет общих пересечений с процессом их окисления. Его механизм, требует трех компонент:

  • ацетил-КоА – первичный метаболит;
  • CO2 – тут без комментариев, вещество общеизвестное;
  • ионов бикарбоната – HCO3-.

Метаболит представляет собой строительный фундамент. Изначально ацетил-КоА образуется именно в митохондрии. Его синтез – следствие процесса окислительного декарбоксилирования. Просочиться напрямую в цитоплазму, соединение не может в силу непроницаемости для него митохондриальной мембраны. Удается осуществить проникновение путем обходного маневра:

  1. Митохондриальный метаболит производит цитрат, посредством взаимодействия с оксалоацетатом.
  2. Для синтезированного цитрата митохондриальная мембрана прозрачна. Поэтому его молекулы с легкостью пробиваются в цитоплазму.
  3. Далее происходит обратная трансформация. Едва преодолев мембрану, цитрат расщепляется на исходные компоненты – ацетил-КоА и оксалоацетат.

Таким образом, метаболит передается от митохондрии. В цитоплазме непосредственного получения соединения не происходит. Альтернативный вариант переноса ацетил-КоА возможен при участии карнитина. Однако, в процессе синтеза ЖК, – это своеобразный «бронепоезд, стоящий на запасном пути». Данный канал используется значительно реже.

Заключительный этап биосинтеза

Оказавшись в цитоплазме метаболит готов к производству прекурсора ЖК – малонил-КоА. Для этого ацетил-КоА и требуется двуокись углерода. Катализатором процесс выступает фермент ацетил-КоА-карбоксилазы. Биосинтез распределяется на два периода:

  1. Карбоксилирование биотин-энзима. Протекает в присутствии CO2 и АТФ.
  2. Перенос карбоксильной группы на метаболит.

Результирующий малонил-КоА в дальнейшем быстро трансформируется в ЖК. Процесс происходит с участием определенной ферментной системы. Фактически, это комплекс взаимосвязанных ферментов. Он именуется синтетаза жирных кислот, имеет 6 различных ферментов и связующий элемент – ацилпереносящий белок (осуществляют роль, аналогичную КоА).

Разобравшись с биосинтезом липидов на общем уровне, самое время перейти к конкретным примерам.

Биосинтез триглицеридов

Фундаментальными кирпичиками процесса выступают глицерин и ЖК. Изначально формируется промежуточный продукт – глицерол-3-фосфат. Это характерно для процессов биосинтеза, происходящих в почках и стенках кишечника. Клетки органов отличаются гиперактивностью фермента глицеролкиназы, чего нельзя сказать о мышечной и жировой ткани. Тут вещество формируется при помощи гликолиза – окисления глюкозы.

Эффект особенно проявляется при истощении. Вследствие этого, образуется недостаток глюкозы, что приводит к резкому снижению производства глицерол-3-фосфата. Как результат свободные ЖК не используются на ресинтез липидов, просто покидая ткань.

Еще одним источником промежуточного синтеза глицерол-3-фосфат выступает печень. Орган может производить вещество обоими способами, с использованием как глицерина, так и глюкозы, в качестве базового соединения. Впрочем, для синтеза глицерол-3-фосфат главное, что события произошли, поскольку в дальнейшем соединение ацилируется. То есть происходит процесс введения RCO- остатка при помощи молекул ЖК (КоА производные).

Это приводит к синтезу фосфатидной кислоты. В дальнейшем от полученного соединения отщепляется остаток фосфорной кислоты. Реакция дефосфорилирования протекает с участием фосфатидатфосфатазы. Ее продуктом выступает 1,2-диглицерид. До получения триглицерида остается единственный шаг. Он состоит в этерификации. Кислотой выступает 1,2-диглицерид, заместителем спирта – фермент ацил-КоА.

Биосинтез холестерина

Ферментативный процесс образования ХС – достаточно сложная «многоходовая комбинация», насчитывающая более 35 энзиматических реакций. Очевидно, что охватить подобный объем преобразований не под силу даже Остапу Бендеру. Поэтому проще рассмотреть базовые стадии биосинтеза холестерола:

  1. Получение мевалоновой кислоты. Происходит в эукариоте – домене живых организмов. Требует три молекулы активного ацетата.
  2. Формирование сквалена. Прекурсором выступает ранее произведенная мевалоновая кислота. Изначально соединение трансформируется в активный изопреноид, из 6 молекул которого и образуется сквален.
  3. Синтез холестерина. Процесс осуществляется циклизацией сквалена. Синтезируется своеобразный прекурсор – ланостерин, переход которого в ХС все еще находится под изучением.

Первоначально биосинтез инициируется формированием ацетоацетил-КоА. Далее, структура подвергается конденсации с 3-ей молекулой активного ацетата. Полученное производное вещество вступает в реакцию восстановления, что и приводит к формированию мевалоната.

Следующий шаг в биосинтезе ХС – превращение мевалоната в сквален. Изначально, соединение подвергается переносу остатка фосфорной кислоты при помощи фермента АТФ. Продуктом реакции выступает 5′-пирофосфорный эфир. Впрочем, соединение не долговечно. Оно практически моментально трансформируется, в эфир мевалоната. Цепочка последующих преобразований достаточно запутана, поэтому проще ограничиться фактом. Результатом этих процессов становится образование сквалена. Реакция циклизации соединения приводит к формированию ланостерина, с последующим биосинтезом холестерола.

Остается добавить, что преимущественно процесс протекает в печени. Поэтому дисфункции органа, способны вызывать нарушения липидного баланса. При нормальной работе, печень производит ежесуточную норму холестерина, с учетом вещества, поступающего с продуктами. Этот факт еще раз опровергает распространенное заблуждение о вреде пищи с высоким содержанием холестерина. Здоровая печень, способна самостоятельно контролировать уровень вещества.

Окисление липидов в организме – это различные типы реакций, которые имеют как положительные, так и отрицательные последствия для человеческого организма.

Читайте также:  Облитерирующий атеросклероз сосудов нижних конечностей лечение препараты

Функции липидов разнообразны. Некоторые группы липидов необходимы в качестве, так называемых, строительных «кирпичиков» для биологических мембран

Окисление липидов в организме – это различные типы реакций, которые имеют как положительные, так и отрицательные последствия для человеческого организма.

Функции липидов разнообразны. Некоторые группы липидов необходимы в качестве, так называемых, строительных «кирпичиков» для биологических мембран

Источник: sosudportal.ru

Синтез специфических липидов

Синтез и распад липидов

Промежуточные продукты процесса дыхания служат источником углеродных скелетов для синтеза липидов, которые выступают и как запасные вещества, и как компоненты мембран, окружающих цитоплазму и все клеточные органеллы. Молекулы липидов, таких, как жиры и масла, состоят из трех жирных кислот (рис. 5.13), соединенных эфирными связями с трехуглеродным спиртом глицерином. Жиры отличаются от масел главным образом тем, что они при комнатной температуре бывают твердыми, а масла — жидкими. Различие это определяется длиной углеродных цепей жирных кислот и степенью их ненасыщенности (числом двойных связей). У масел углеродные цепи жирных кислот короче, чем у жиров, и степень ненасыщенности выше.


Рис. 5.13. Формулы двух жирных кислот с длинной цепью; обе эти кислоты обычно присутствуют в растительных мембранах

Липиды являются иногда главной формой запасных питательных веществ. Очень богаты липидами, в частности, семена сои, подсолнечника, рапса, кунжута и хлопчатника. Выше мы уже отмечали, что в липидах содержится меньше кислорода, чем в сахарах, а это значит, что энергия запасена в них в более концентрированной форме, поскольку больше кислорода требуется для того, чтобы превратить их в CO2 и H2O. При сгорании одного грамма сахара выделяется четыре калории, а при сгорании грамма жира — девять. Очень важную роль играют липиды и в поддержании структуры клетки, потому что все клеточные мембраны состоят главным образом из фосфолипидов и белка. Липиды мембран отличаются от обычных жиров тем, что у них в молекуле одна из трех жирных кислот заменена на фосфорилированный серин, холин или этаноламин (рис. 5.14). Молекулы такого строения растворимы частично в жирах и частично в воде, поэтому они могут располагаться на границе раздела масло — вода и регулировать поступление жиро- или водорастворимых веществ. Другую важную группу составляют липиды, соединенные с углеводами, так называемые гликолипиды; они обеспечивают восприятие раздражения при взаимодействии между клетками.

В качестве запасных веществ липиды присутствуют в цитоплазме в виде капелек масла. Сами по себе липиды по растению не транспортируются, но их углеродные скелеты могут транспортироваться после превращения липидов в сахарозу. Затем в другой части растения липиды вновь синтезируются из поступившей сюда сахарозы. Для синтеза липидов необходимы глицерин и жирные кислоты. Эти соединения образуются, как известно, из промежуточных продуктов процесса дыхания, и потому превращение сахарозы в липиды совершается легко.

Глицерин, входящий в состав молекулы жира, образуется в форме а-глицерофосфата из диоксиацетонфосфата, трехуглеродного соединения, являющегося одним из промежуточных продуктов гликолиза. Жирные кислоты, вступающие в соединение с глицерином, образуются из ацетил-CoA непрямым путем (рис. 5.15). Сначала ацетил-CoA при участии АТР реагирует с СО2. Продуктом этой реакции является малонил-CoA, в котором к CoA присоединен уже не двууглеродный, а трехуглеродный фрагмент. Малонил-CoA теряет затем CO2 и передает оставшуюся двууглеродную ацетильную группу другой молекуле ацетил-CoA, так что к СоА оказывается теперь присоединенным уже четырехуглеродный фрагмент, т. е. образуется бутирил-CoA. Процесс повторяется до тех пор, пока цепь синтезируемой жирной кислоты не достигнет полной своей длины. Поскольку на каждом таком этапе к синтезируемой углеродной цепи добавляется двууглеродный фрагмент от малонил-CoA, в природных жирных кислотах содержится всегда четное число атомов углерода. Из насыщенных жирных кислот в растениях больше всего распространены пальмитиновая [CH3(CH2)16COOH] и стеариновая [CH3(CH2)16COOH], из ненасыщенных — олеиновая [CH3(CH2)7CH =


Рис. 5.14. Фосфатидилхолин — типичный фосфолипид клеточных мембран растений

= CH(CH2)7COOH], линолевая, [CH3(CH2)3(CH2CH=CH2)2(CH2)7COOH] и линоленовая [CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH], у которых в цепи, состоящей из 18 атомов углерода, содержатся соответственно одна, две и три двойные связи.

Во время всего описанного процесса синтеза CoA-производные жирных кислот остаются присоединенными к особому белку, представляющему собой мультиферментный комплекс, который называется ацилпереносящим белком (АПБ). При синтезе фосфолипидов с глицерофосфатом реагируют только два CoA-производных жирных кислот; к третьему углеродному атому глицерофосфата присоединяется какое-либо азотсодержащее соединение (холин, этаноламин или серин), связанное с гидрофильной фосфатной группой.

При распаде липидов (вновь образуются глицерин и жирные кислоты. Эти жирные кислоты активируются, соединяясь с CoA, а затем постепенно расщепляются на двууглеродные фрагменты ферментами, находящимися с наружной стороны мембраны глиоксисом — органелл, окруженных однослойной мембраной. В глиоксилатный цикл (рис. 5.16) эти двууглеродные фрагменты включаются в виде ацетил-CoA. Одним из продуктов, образующихся внутри глиоксисом, является четырехуглеродное соединение — янтарная кислота. Выйдя из глиоксисом, она поступает в митохондрии и вовлекается здесь в цикл Кребса, в котором из нее в конечном счете образуется щавелевоуксусная кислота (оксалоацетат). Позже в цитоплазме оксалоацетат превращается в фосфоенолпируват и вновь включается в гексозофосфаты в результате процесса, представляющего собой обращение гликолиза; источником энергии служит для этого глиоксилатный цикл. Глицериновая часть молекулы жира реокисляется до глицеральдегидфосфата. Последний также может превращаться в гексозофосфаты, из которых затем синтезируется сахароза или некоторые другие метаболиты.

Читайте также:  Какая польза от омега 3


Рис. 5.16. Распад липидов, поставляющий углеродные скелеты для синтеза сахарозы и прочих метаболитов. Обратите внимание на то обстоятельство, что одни реакции протекают в глиоксисомах, а другие — в митохондриях и цитоплазме

Такими различными путями углерод, фиксированный в процессе фотосинтеза, переходит в конце концов во все органические компоненты растения. Благодаря своим специфическим ферментам растение действует как искусный химик; в нем синтезируются даже такие сложные структуры, которые человек пока еще создавать не научился.

Источник: plantlife.ru

Транспорт и депонирование липидов

Поскольку липиды нерастворимы в воде, их транспорт по организму осуществляется в виде особых транспортных форм – хиломикронов и липопротеинов разной плотности. Эти транспортные формы представляют собой мельчайшие частички, во внутренних зонах которых находятся неполярные или слабополярные молекулы жиров, холестерола, стеридов, а в наружных слоях — полярные молекулы фосфолипидов и белков, способные смачиваться водой. Клетки слизистой оболочки кишечника могут образовывать такие хиломикроны с высоким содержанием липидов из продуктов пищеварения.

Из слизистой оболочки кишечника хиломикроны поступают в лимфатическую систему, а затем через грудной лимфатический проток попадают в кровь, которая разносит их по всему организму.

Проходя через капиллярную сеть различных тканей хиломикроны теряют часть своих фосфолипидов и холестерола, которые поступают в клетки этих тканей. Содержащиеся в хиломикронах триглицериды расщепляются ферментом липопротеинлипазой, закрепленным на внутренней поверхности капилляров, на глицерин и жирные кислоты. Особенно высока активность липопротеинлипазы в капиллярах печени и жировой ткани, меньше – в капиллярах сердечной и скелетных мышц. Образовавшиеся жирные кислоты поступают в клетки указанных тканей, где используются для синтеза специфических для организма липидов. Специфичность липидов заключается преимущественно в ином, чем в пищевых липидах, наборе и расположении жирных кислот, аминоспиртов.

Особенно интенсивно синтез жиров может происходить в печени и в жировой ткани. Поскольку печень обладает ограниченной способностью для накопления липидов, она включает образованные в ней жиры и фосфолипиды в состав особых транспортных форм: соединений липидов с белками – липопротеинов. Липопротеины доставляют эти липиды в разные ткани, в первую очередь в жировую ткань.

Поступившие в печень жирные кислоты могут не только участвовать в синтезе специфических липидов, но и подвергаться видоизменениям. Может происходить удлинение или укорочение их углеродной цепи, взаимопревращение предельных и непредельных жирных кислот. Часть таких (прошедших модернизацию) жирных кислот может вновь выйти в кровь и попасть в другие ткани, в первую очередь, жировую ткань, где включаются в состав резервного жира. Кроме указанных, в печени могут происходить и другие превращения липидов: преобразование жиров в фосфолипиды, образование стеридов, желчных кислот из холестерола.

Глицерин, поступивший из пищеварительной системы в кровь, поглощается преимущественно печенью, где из него может образоваться глюкоза. В другие ткани глицерин практически не попадает. В процессы синтеза липидов в различных тканях включается глицерин, образующийся непосредственно в клетках этих тканей из промежуточного продукта превращений углеводов (гликогена и глюкозы) – фосфоглицеринового альдегида.

Жиры преимущественно откладываются в запас, другие липиды включаются в состав клеточных структур, используются как сырье для синтеза важных для организма соединений (гормонов, желчных кислот, простагландинов и др.) или выполняют самостоятельные функции.

Перераспределение липидов по организму осуществляемся кровью. Липиды являются обязательной составной частью крови. Содержание липидов в крови зависит от времени суток, состава принятой пищи, возраста. Утром натощак содержание липидов в крови составляет 500-600 мг% (500-600 миллиграммов на 100 мл крови), из которых около 200 мг приходится на фосфолипиды, по 130-160 мг составляют жиры и холестерол (включая его эфиры), 18-20 мг составляют свободные жирные кислоты.

После приема пищи, в состав которой входят липиды, их содержание в крови повышается (алиментарная гиперлипемия). При этом увеличивается содержание тех липидных фракций, которые присутствовали в пище. Степень повышения связана с содержанием липидных фракций в пище. Гиперлипемия проявляется через 2-3 часа после приема пищи, содержащей липиды, и достигает максимума через 4-6 часов. К концу 9 часа уровень жира в крови возвращается к норме.

Дата добавления: 2015-10-29 ; просмотров: 1228 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: helpiks.org