Презентация на тему Липиды: функции и обмен

органических соединений биологической природы, которым присуще одно общее свойство

– гидрофобность.
Липиды ЭКСТРАГИРУЮТСЯ ИЗ ТКАНЕЙ ОРГАНИЧЕСКИМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ!!!
Они чрезвычайно разнообразны по химической структуре, входят в состав всех прокариотических и эукариотических организмов и некоторых вирусов.

с белками формируют биологические мембраны, определяют их свойства и

функции, участвуют в построении защитных покровов растений и животных.
Регуляторные, обладающие гормональной активностью и жирорастворимые витамины.

липиды:
диольные фосфолипиды;
глицерофосфолипиды;
сфингофосфолипиды;
гликолипиды.

Энергетическая: 1 г жира = 39кДж. Самые энергоемкие.

Энергия окисления жиров используется во время работы и обеспечивает восстановительные процессы во время отдыха
Теплоизоляционная (особенно у полярных животных, растений)
Защитная (амортизационная) - предохраняют внутренние органы от механических повреждений и фиксируют их
Строительная - структурный компонент мембран; особенно богата ими нервная ткань
Гормональная - выполняют регуляторную функцию: основа стероидных гормонов
Регуляторная – производные липидов являются эффективными регуляторами метаболических процессов в норме и при патологии (простагландины, лейкотриены, тромбоксаны, регуляторные липиды мембран)
Витаминная – линолевая и линоленовая жирные кислоты входят в состав витамина F, витамин Д – производное холестерина
Жиры – растворители многих неполярных соединений, увеличивают их доступность в метаболизме

кислоты, содержат одну полярную карбоксильную группу и углеводородный радикал,

в состав которого входит от 3 до 24 атомов углерода За счет длинного углеводородного радикала большинство жирных кислот нерастворимы в воде

- насыщенные (масляная,

пальмитиновая, стеариновая) (не содержат двойных связей) - ненасыщенные (олеиновая, линолевая, линоленовая) (содержат двойные связи)

и те и другие жирные кислоты ПРЯМОЦЕПОЧЕЧНЫЕ
и те и другие жирные кислоты чаще всего состоят из четного числа атомов углерода, но не всегда
Все ненасыщенные связи в природных кислотах имеют конфигурацию “цис”

фосфолипидов и гликолипидов. Эти амфипатические молекулы являются важнейшими компонентами

мембран.
2. Многие белки модифицируются при ковалентном связывании с жирными кислотами, определяя тем самым свое положение в мембранах.

в виде триацилглицеролов. При их освобождении и окислении освобождается

много энергии.
4. Жирные кислоты и их производные выполняют регуляторную функцию (например, эйкозаноиды).

эйкозаноиды;
2) необходимы для построения мембран (обеспечивают текучесть мембраны);

3) участвуют в транспорте холестерола и образовании липопротеинов.

С20-жирных кислот (арахидоновой кислоты).
Их делят на простаноиды и

лейкотриены. Термин простагландины часто используют для обозначения всех простаноидов

простагландины тромбоксаны

простациклины

снижение артериального давления
ингибиторы тромбообразования
PgF2 прерывает беременность практически на любом

сроке, не вызывая побочных эффектов
успокаивающее действие на ЦНС
средства лечения астмы
В желудке простагландины стимулируют выделение мукоидов, защищающих слизистую оболочку от действия ферментов и НСl (при гастритах)

биорегуляторы, действуют путем связывания с мембранными рецепторами в непосредственной

близости от места своего синтеза:
аутокринно – на синтезирующие клетки, паракринно – на соседние клетки.
вторичные мессенджеры гидрофильных гормонов, в некоторых случаях действие эйкозаноидов опосре-довано цАМФ и цГМФ
контролируют сокращение гладкомышечной ткани (кровеносных сосудов, бронхов, матки),
участвуют в высвобождении продуктов внутриклеточного синтеза (стероидные гормоны; при секреции желудочного сока – HCl, мукоиды),
влияют на метаболизм костной ткани, периферическую нервную систему, иммунную систему,
регулируют движение и агрегацию клеток (лейкоцитов и тромбоцитов),
участвуют в развитии воспалительных реакций,
эффективные лиганды болевых рецепторов.
Могут оказывать противоположные эффекты: ПЦ и ТХ

участии фосфолипаз, секретируемых поджелудочной железой. Известно несколько типов фосфолипаз.

Фосфолипаза А1 гидролизует эфирную связь в первом положении глицерофосфолипида.

втором положении глицерофосфолипида. В результате действия фосфолипазы А2 образуются

лизофосфолипиды и жирные кислоты. Фосфолипаза С вызывает гидролиз связи между фосфорной кислотой и глицерином, что ведет к образованию диацилглицеролов.
Фосфолипаза Д расщепляет эфирную связь между азотистым основаием и фосфорной кислотой с образованием свободного основания и фосфорной кислоты.

до глицерола, высших жирных кислот, азотистого основания и фосфорной

кислоты.
Эфиры холестерола гидролизуются панкреатической холестеролэстеразой на холестерол и жирную кислоту

специальные механизмы их транспорта в крови. Свободные (неэстерифицированные) жирные

кислоты переносятся кровью в виде комплексов с альбуминами. Холестерол, его эфиры, триацилглицеролы, фосфолипиды транспортируются в составе липопротеинов.

и белков.
Существует несколько классов липопротеинов (ЛП), но всех

их объединяют следующие особенности:
1) поверхностный слой липопротеинов состоит из фосфолипидов, свободного холестерола и белков;
2) каждый липопротеин содержит особый набор поверхностных белков - аполипопротеинов (апо), которые обозначаются буквами латинского алфавита (А, В, С);
3) сердцевина (ядро) липопротеина состоит из гидрофобных триацилглицеролов, эфиров холестерола.

в узнавании и взаимодействии с рецепторами мембран;
3) активируют

ферменты метаболизма липопротеинов.

от плотности (определяемой с помощью ультрацентрифугирования) и электрофоретической подвижности:
1.ХМ;
2.ЛПОНП;
3.

ЛПНП;
4. ЛПВП.

сложные эфиры трехатомного спирта глицерола и высших жирных кислот.

Их относят к универсальным веществам всех одноклеточных и многоклеточных организмов. В молекуле глицерола могут быть этерифицированы как все три гидроксильные группы, так и одна.

1-пальмитоил-2-стеароил-3-олеилглицерол.

пищи человека. ЖК и глицерол при биохимическом окислении обеспечивают

до 30% потребности организма в энергии, используются при биосинтезе фосфо- и гликолипидов, эйкозаноидов.
Используются в промышленности, косметологии, медицине. Из них получают олифу, мыло, краски и т.п.

высших многоатомных

спиртов и высших жирных кислот
с примесью свободных жирных кислот, спиртов, насыщенных углеводородов, ароматических и красящих веществ

Функция – защита кожи, перьев, плодов. У позвоночных секретируются кожными железами, смягчают и смазывают кожу, образуют защитную смазку на перьях и шерсти, играют роль гидроизоляции. У растений покрывают листья, стебли, плоды, семена

- это сложные эфиры различных многоатомных и

аминоспиртов с жирными кислотами и фосфорной кислотой
основные компоненты мембран клетки, встречаются в плазме крови
функции: рецепторная, барьерная, транспортная. Никогда не запасаются в больших количествах
А) ФОСФОГЛИЦЕРИНЫ (ГЛИЦЕРОФОСФОЛИПИДЫ) наиболее хорошо изучены. Содержат остатки глицерина, жирных кислот, фосфорной кислоты, аминоспиртов: коламина, холина, серина и др.
Основной промежуточный продукт - фосфатидная кислота

Х= -СH2-CH2-N(+)(СН3)3 - фосфатидилхолины
Х= -СН2-СН2-NH2

- фосфатидилэтаноламины
Х= -СН2-СН(NH2)COOH - фосфатидилсерины
Х= -СН2-СН(ОН)-СН2-ОН - фосфатидилглицерины
Х= сахар - фосфатидилсахара
(иначе – гликолипиды)

ГЛИКОСФИНГОЛИПИДЫ отличаются от

фосфолипидов: - нет остатка фосфорной кислоты - есть моносахарид или его производное
В нервной ткани формируют белое и серое вещество

В зависимости от длины и строения углеводной части:
Цереброзиды - моно или олигосахаридные остатки (чаще глюкозы или галактозы), связанные гликозидной связью с третьим гидроксилом сфингозина (без участия фосфорной кислоты)
Ганглиозиды - длинные цепочки из молекул углеводов (сложный разветвленный олигосахарид, в его составе N-ацетил-нейраминовая или сиаловая кислоты)

( неомыляемы

и не способны к гидролизу)

производные образуют биологически активные вещества, желчные кислоты, витамины группы

Д, стероидные гормоны. Основная часть холестерола (70-80%) образуется в печени из жирных кислот (главным образом насыщенных) и уксусной кислоты (продукт распада углеводов). Часть холестерола поступает с пищей.

являются основными продуктами метаболизма холестерола, синтезируются в гепатоцитах, экскретируются

и накапливаются в желчном пузыре в составе желчи в виде коньюгатов с аминокислотами – глицином и таурином, затем поступают в 12-перстную кишку. Путем синтеза жирных кислот холестерол выводится из организма.

2) окисление ЖК и глицерина

до конечных продуктов – СО2 и Н2О
3) синтез ЖК
4) синтез ТАГ – липогенез
5) синтез ФЛ
6) синтез кетоновых тел
7) синтез ХС

липидов до СЖК и глицерина, которые используются как источник

энергии.
Жировая ткань – концентрированный запас энергии (всего ≈125 000 ккал, ≈на 45-50 дней, т.к. на основной обмен в покое – 2500 ккал/сутки).
Реакции катализируют гормончувствительная ТАГ-липаза (регуляция инсулином; адреналином, глюкагоном по аденилатциклазному механизму), ДАГ- и МАГ-липазы (активность обеих высока и постоянна, но в покое не проявляется из-за отсутствия субстратов).
СЖК выходят из жировой ткани, связываются с альбумином крови гидрофобной частью (наружу СОО–)и доставляются к клеткам. В цитозоле СЖК к митохондриям перемещают транспортные белки

Впервые механизм изучен в 1904 г. Кнопом

ЖК окисляется по β-атому С: от молекулы отсоединяются 2С-фрагменты в виде Ас~КоА
1 этап – активация ЖК ацил-КоА-синтетазой (АТФ)
RCOOH + HS-КоА + АТФ → RCO~SКоА + АМФ + ФФ + H2O
β-окисление идёт в митохондриях (печень, миокард, лёгкие). Мембрана МХ непроницаема для длинных ЖК, в том числе в форме ацил-КоА. Их переносит карнитин. ЖК до 8-10 атомов С поступают в МХ без карнитина.

R-CH2-CH2-CO~SКоА
R-CH=CH-CO~SКоА
R-CHОН-CH2-CO~SКоА
R-CО-CH2-CO~SКоА
R-CО~SКоА + CH3-CO~SКоА

пальмитиновая

кислота 16С=14С+2С

НАД НАДН Н+

Н О

2

НS-KoA

ацилКоА-дегидрогеназа 2АТФ

гидратаза

β-гидроксиацил-ДГ 3АТФ

тиолаза

При окислении ненасыщенных жирных кислот возникает потребность клетки в

дополнительных ферментах изомеразах: 1) перемещают двойные связи в остатках жирных кислот из γ- в β-положение, 2) переводят природные двойные связи из цис- в транс-положение. Так имеющаяся двойная связь готовится к β-окислению, в котором пропускается первая ФАД-зависимая реакция цикла.

Жирные кислоты с нечетным числом углеродов

поступают в организм с растительной пищей и морепродуктами, окисляются обычным путём до последней реакции, где образуется пропионил-S-КоА. Далее пропионил-S-КоА карбоксилируeтся и изомеризуется, образуя сукцинил-S-КоА.
В этих реакциях участвуют: биотин и витамин В12.

Ферменты
глицеролкиназа (- 1 АТФ)
глицерофосфатдегидрогеназа (НАД+

→ НАДН) (+ 3 АТФ)
триозофосфатизомераза

далее окисление идёт до пирувата с использованием гликолитического пути, затем пируват→асКоА и поступает в общие пути метаболизма (ЦТК и ДЦ)

для глицерола, если образование липидов происходит из углеводов или

белков
ацетил-коА – для жирных кислот, холестерола
Некоторые аминокислоты – для аминоспиртов фосфолипидов

Синтез липидов требует больших энерготрат для активации исходных веществ

и затем восстанавливаются с участием НАДФН. Работает мультиферментный комплекс

синтаза ЖК, локализованный в цитоплазме.
Основной источник синтеза – Ас~КоА, образуется в МХ при β-окислении ЖК.
Поэтому между матриксом МХ и цитозолем работают переносчики. Они переносят Ас~КоА в цитозоль в виде цитрата, где лиаза, затрачивая АТФ, разлагает цитрат на Ас~КоА и ОА(обратно – в виде пирувата)

СООН-СН2СО~КоА

Фермент карбоксилаза (кофермент – биотин)
использует АТФ для присоединения

СО2

2 этап – работа комплекса синтаза ЖК. Содержит 2 функциональных центра 1) -SH группа цистеина 2) -SH группа ацилпереносящего белка АПБ-SH

оба пути 1) + 2) 1) на основе глицерина –

в кишечнике и почках, 2) на основе ДОАФ – в жировой ткани.

различных видов эндогенного жира.
Жир выводится из печени в

составе ЛПОНП: ≈ 55 % ТАГ (нейтральный жир), ≈ 18 % ФЛ (фосфолипиды). В состав фосфолипидов обязательно включаются ненасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты (особенно во второе положение глицерола).

ключевой продукт синтеза До стадии фосфатидной кислоты синтез как

у ТАГ
Первый путь синтеза (далее схема на слайде) Активация и перенос азотистых оснований.

Холин (или этаноламин) с затратой АТФ (↑АДФ) фосфорилируется киназой до фосфохолина.
Затем работает ЦТФ и встаёт в виде ЦМФ (↑ФФ) к фосфору в фосфохолин. Получаем ЦДФ-холин.
3. Фосфатаза убирает фосфор от фосфатидной кислоты с образованием ДАГ.
4. ДАГ связывается с ЦДФ-холином с получением фосфатидилхолина.

животных организмов. 50% содержится в печени, 20% в кишечнике.

В сутки 0,3-0,4 г поступает с пищей, 0,8-1,0 г синтезируется
Синтез ХС в цитозоле клеток – один из самых длинных метаболических путей. Расшифровал последовательность пути Конрад Блох в 40-е годы ХХ века с помощью меченых атомов С.
Три этапа синтеза
I этап – образование мевалоновой кислоты. 2 Ас-КоА→ ацетоацетил-КоА + Ас-КоА → β-гидрокси-β-метилглутарил КоА (может пойти в МХ на синтез кетоновых тел),
но ГМГКоА-редуктаза удаляет НSКоА и присоеди-няет протоны от НАДФН→мевалоновая кислота (знать химизм образования мевалоновой кислоты)

сквален
Сначала мевалоновая кислота теряет СО2 и превращается в

изопентенилдифосфат (5 С) СН3-С(=СН2)-СН2-СН2-Р-Р (изопреноид, содер- жащий пирофосфат)
изопентенилдифосфат присоединяет ещё одну такую же молекулу (5С), потом ещё одну (5С) и получается фарнезилдифосфат (15 С).
Две молекулы 15С конденсируются до структуры (30 С) – сквален (участвует НАДФН)
III этап – сквален замыкается в цикл ланостерола (30 С) (участвуют НАДФН, О2) и через 20 реакций преобразуется в холестерол (27 С)

организме :
50% образуется в печени,
около 15% в кишечнике,

оставшаяся часть в любых клетках, не утративших ядро

Примерно 1/4 часть всего холестерола в организме этерифицирована полиненасыщенными жирными кислотами.
В плазме крови соотношение эфиров холестерола к свободному холестеролу составляет 2:1

активность регулируется:
высокие концентрации ХС блокируют синтез фермента в печени

(на уровне экспрессии гена)
фосфорилирование (неактивная форма) - дефосфорилирование (активная форма)
гормоны: адреналин и глюкагон ингибируют, а инсулин активирует фермент

Вспоминаем:
1) Транспорт холестерола и его эфиров осуществляется: ЛП низкой плотности – к тканям, ЛП высокой плотности – из тканей.
2) При депонировании ХС в тканях происходит его этерификация, т.е. образуются эфиры ХС и ЖК.
3) В ЛПВП важный фермент – ЛХАТ (лецитин:холестерол ацилтрансфераза) способствует удалению ХС из тканей
4) Удаляется из организма ХС с калом 0,5–1,0 г/сут

компонентом желчных кислот и может находиться в виде кристаллов,

которые способны слипаться друг с другом, что приводит к образованию камней.
Дислипопротеинемии см подробно ранее в этой лекции 5 типов дислипопротеинемий – наследственные заболевания. Сопровождаются либо дефектами структуры ЛП, либо патологией рецепторов к ЛП, либо нарушением удаления остаточных ХМ, либо нарушением регуляции образования ЛП (инсулин)

стенку и поглощаются фагоцитами. Все их составные части разрушаются

ферментами, кроме эфиров холестерола, т.к. у фагоцитов нет соответствующих ферментов. Эфиры холестерола инкапсулируются соединительной тканью, туда же откладываются соли и возникает атеросклеротическая бляшка. Сужается просвет сосуда, ухудшается кровоснабжение, что приводит к атрофии органа. Причиной атеросклероза может быть нарушение транспорта, синтеза холестерола, что приводит к гиперхолестеролемии. Большое значение в развитии атеросклероза имеет дисбаланс ЛП различной плотности в сыворотке крови.
Индекс атерогенности – отношение ХС в ЛПНП ХС в ЛПВП

k =

ХС общ – ХС ЛПВП
ХС – концентрация общего холестерола,
ХС ЛПВП – концентрация ЛПВП.
Это отношение идеально у новорожденных (<1); 20-30 лет 2,0–2,9; старше 30 лет у здоровых 3,0–3,5 (у женщин обычно ниже, чем у мужчин); у лиц с ишемической болезнью сердца 4,0–5,0–6,0 единиц и выше.
Этот коэффициент – более чувствительный фактор развития атеросклероза, чем ХС-лецитиновый показатель (отношение концентрации холестерола к концентрации лецитина в плазме крови), который раньше широко применяли в клинике.