Липиды в организме выполняют следующие функции
Функции липидов и их характеристика
Липиды выступают важнейшим источником энергетического запаса организма. Факт очевиден даже на номенклатурном уровне: греческое «липос» переводится как жир. Соответственно, категория липидов объединяет жироподобные вещества биологического происхождения. Функционал соединений достаточно разнообразен, что обусловлено неоднородностью состава данной категории био-объектов.
Какие функции выполняют липиды
Перечислите основные функции липидов в организме, которые являются основными. На ознакомительном этапе целесообразно выделить ключевые роли жироподобных веществ в клетках организма человека. Базовый перечень – это пять функций липидов:
- резервно-энергетическая;
- структурообразующая;
- транспортная;
- изолирующая;
- сигнальная.
К второстепенным задачам, которые липиды выполняют в сочетании с другими соединениями можно отнести регуляторную и ферментативную роль.
Энергетический запас организма
Это не только одна из важных, но приоритетная роль жироподобных соединений. По сути, часть липидов является.источником энергии всей клеточной массы. Действительно, жир для клеток – аналог топлива в баке автомобиля. Реализуется энергетическая функция липидами следующим образом. Жиры и подобные им вещества окисляются в митохондриях, расщепляясь до уровня воды и двуокиси углерода. Процесс сопровождается выделением значительного количества АТФ – высокоэнергетических метаболитов. Их запас позволяет клетке участвовать в энергозависимых реакциях.
Структурные блоки
Одновременно, липиды осуществляют строительную функцию: с их помощью формируется мембрана клетки. В процессе участвуют следующие группы жироподобных веществ:
- холестерин – липофильный спирт;
- гликолипиды – соединения липидов с углеводами;
- фосфолипиды – эфиры сложных спиртов и высших карбоновых кислот.
Следует отметить, что в сформировавшейся мембране, непосредственно жиры не содержатся. Образовавшаяся стенка между клеткой и внешней средой оказывается двухслойной. Это достигается вследствие бифильности. Подобная характеристика липидов указывает, что одна часть молекулы – гидрофобна, то есть нерастворима в воде, вторая, напротив – гидрофильна. Как результат, бислой клеточной стенки формируется вследствие упорядоченного расположения простых липидов. Молекулы разворачиваются гидрофобными участками друг к другу, тогда как гидрофильные хвосты направлены внутрь и вне клетки.
Это определяет защитные функции мембранных липидов. Во-первых, мембрана придает клетке форму и даже сохраняет ее. Во-вторых, двойная стенка – своеобразный пункт паспортного контроля, не пропускающий через себя нежелательных визитеров.
Автономная система отопления
Конечно, это наименование достаточно условно, но вполне применимо, если рассматривать какие функции выполняют липиды. Соединения не столько отапливают организм сколько удерживают тепло внутри. Подобная роль отведена жировым отложениям, формирующимся вокруг различных органов и в подкожной ткани. Этот класс липидов характеризуется высокими теплоизолирующими свойствами, что предохраняет жизненно-важные органы от переохлаждения.
«Золотой» запас индивидуума
Дополнительно, жировые отложения выполняют резервную функцию. Это фактически кладезь энергии, используемый организмом при необходимости, Как пример, голодание или интенсивные физические нагрузки. Весь механизм осуществляется при содействии адипоциты. Это специальные клетки, строение и функции которых тесно связаны с триглицеридами. Жир занимает подавляющий объем адипоцитов.
Такси заказывали?
Транспортную роль липидов относят к второстепенной функции. Действительно, перенос веществ (преимущественно триглицеридов и холестерина) осуществляется отдельными структурами. Это связанные комплексы липидов и белков, именуемые липопротеины. Как известно, жироподобные вещества нерастворимы в воде, соответственно плазме крови. Напротив, функции белков включают гидрофильность. Как результат, ядро липопротеида – скопление триглицеридов и эфиров холестерина, тогда как оболочка – смесь молекул протеина и свободного холестерола. В таком виде, липиды доставляются к тканям или обратно в печень для вывода из организма.
Второстепенные факторы
Список уже перечисленных 5 функций липидов, дополняет ряд не менее важных ролей:
- ферментативная;
- сигнальная;
- регуляторная
Сигнальная функция
Некоторые сложные липиды, в частности их строение, позволяют передавать нервные импульсы между клетками. Посредником в подобном процесс выступают гликолипиды. Не менее важным оказывается способность распознавать внутриклеточные импульсы, также реализуемая жироподобными структурами. Это позволяет отбирать из крови необходимые клетке вещества.
Ферментативная функция
Липиды, независимо от расположения в мембране или вне ее – не входят в состав ферментов. Однако, их биоснтез происходит с присутствием жироподобных соединений. Дополнительно, липиды участвуют в выполнении защиты стенок кишечника от ферментов поджелудочной железы. Избыток последних нейтрализуется желчью, где в значительных количествах включены холестерин и фосфолипиды.
Регуляторная функция
Еще одна роль, которую для называют второстепенной. Не участвуя непосредственно в регулирующих процессах, липиды входят в состав соединений, осуществляющих подобные функции. В частности, это мембрана клетки, выполняющая пропускной режим. Другим примером выступают стероидные гормоны, регулирующие обмен веществ, репродуктивную способность, и иммунную защиту организма.
Перечень функций липидов не ограничивается рассмотренными случаями, но позволяет понять уровень важности веществ для человека.
Что такое липиды? Состав и функции липидов в клетке :: SYL.ru
Жиры и жироподобные вещества, например, такие как стероиды, воски и фосфолипиды, в биологии объединены одним термином: липиды. Они различаются между собой внешним видом, строением и химическими характеристиками. Однако есть свойство, которое всех их объединяет в один класс. На вопрос "что такое липиды" мы ответим так: это нерастворимые в воде соединения, способные растворяться в органических растворителях. Они выполняют в клетке и в организме в целом много важных функций. Мы и рассмотрим их в нашей статье.
Жиры в клетке
Соединения, являющиеся сложными эфирами трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот – это жиры. Содержание и функции липидов в клетке зависят от особенностей ткани, в которую они входят. Например, эндосперм семян и плодов таких растений, как грецкий орех, подсолнечник, кукуруза, может вмещать до 90% жира. Подкожная жировая клетчатка млекопитающих представляет собой резервуар богатого энергией органического вещества, выполняющего также защитные и теплоизоляционные функции. В клетках эпителия или мышц содержание жира не превышает 5-15%. Синтез клеточного жира происходит на каналах эндоплазматической сети в процессе реакций пластического обмена. Давая ответ на вопрос о том, что такое липиды, большое внимание мы уделим их химическому строению.
Химическое строение
Реакция, приводящая к образованию молекул жира, называется этерификацией. Сложные эфиры, образовавшиеся в ее результате, кроме остатка глицерина содержат также жирные кислоты. Чаще всего это стеариновая, олеиновая и пальмитиновая высшие карбоновые кислоты. Свойства жиров зависят от их качественного состава и количественного соотношения. Растительные жиры практически всегда легкоплавки, поэтому в обычных условиях представляют собой жидкости. Они содержат ненасыщенные кислоты, например олеиновую. Это оливковое, подсолнечное, горчичное, кунжутное масла. Исключение составляет кокосовое масло, имеющее твердую консистенцию. Твердые – животные жиры – в основном содержат в своем составе насыщенные (предельные) кислоты и накапливаются в сальнике или подкожной жировой клетчатке. Равно как углеводы и белки, липиды относятся к сложным органическим соединениям и синтезируются в реакциях цикла Кальвина клетками зеленых растений в процессе фотосинтеза.
Что такое фосфолипиды
Все живые организмы на Земле, за исключением вирусов, имеют клеточное строение. В состав биологических мембран клеток обязательно входят фосфолипиды. Они также являются сложными эфирами трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. От настоящих, или истинных жиров, рассмотренных нами ранее, фосфолипиды отличаются присутствием в их молекулах остатков ортофосфорной кислоты. Молекулы веществ невелики и состоят из частей, именуемых головкой (имеет гидрофильные свойства) и двумя гидрофобными хвостами. Такие соединения называют амфифильными. Находясь в воде, они формируют мицеллы и способны образовывать билипидный слой. Такой состав липидов вместе с белками является основой всех клеточных мембран.
Гликолипиды
Соединения, в состав которых, кроме липидов, входят еще и углеводы, наиболее распространены в нервной ткани, являющейся структурным материалом головного и спинного мозга, а также отходящих от них нервов.
Центробежные нервные окончания передают процесс возбуждения от центральной нервной системы к органам и тканям, а центростремительные нервные волокна посылают импульсы от рецепторов к отделам головного и спинного мозга. Для осуществления передачи возбуждения нервы собраны в пучки и покрыты слоем нейроглии, содержащей гликолипиды. Она выполняет как трофическую (питают нейроны), так и изоляционную функции, не допуская рассеивания электрических импульсов, проходящих по нервным волокнам. Важные функции липидов, содержащих остатки сахаров, характерны для гликокаликса - надмембранного комплекса животной клетки. Благодаря ему осуществляется процесс адгезии – слипания клеток, приводящий к образованию ткани как устойчивой структуры организма.
Лецитин
Вещество входит в группу липидов и в чистом виде представляет собой белую массу, похожую на воск и хорошо впитывающую воду. Температура плавления его составляет +149 °C. Соединение растворяется в органических растворителях, в воде способно набухать и образовывать мицеллы. В промышленности выделяют лецитин из соевых бобов, высокое содержание вещества также наблюдается в яичном желтке, мясе, рыбе. Именно из пищи организм и получает лецитин, так как того, что самостоятельно продуцируется клетками, недостаточно. Какая функция липидов наиболее ярко выражена у лецитина? Это участие вещества в метаболических реакциях. Соединение играет важную роль в жировом обмене, препятствует перерождению гепатоцитов и предохраняет печень от цирроза. Лецитин является протектором, защищающим стенки кровеносных сосудов от появления атеросклеротических бляшек. Доказана функция вещества как антиоксиданта. Как видим, роль липидов в клетке не ограничивается только энергетической и строительной функциями. Велико их значение в поддержании гомеостаза - нормального уровня обмена веществ на уровне клетки и организма в целом.
Стероиды
Половые гормоны, витамин D, холестерин дополняют перечень веществ под общим названием липиды. Эстроген, прогестерон, тестостерон являются регуляторами полового развития организма и его репродуктивных функций. Жирорастворимый витамин D участвует в обмене кальция и фосфора в костной ткани, предотвращая развитие рахита у детей. Исключительно важная роль принадлежит холестерину, который в большом количестве синтезируется половыми железами, надпочечниками, кишечником и почками. Вместе с цитохромами (белками-переносчиками) холестерин находится в крови. Он участвует в синтезе многих гормонов: половых и альдостерона, витамина D. Высокая концентрация холестерина в крови может вызвать появление холестериновых бляшек на стенках сосудов и спровоцировать развитие некоторых сердечно-сосудистых заболеваний: гипертонии, ишемической болезни сердца. Избыточный вес, малоподвижный образ жизни, курение повышают риск образования плохого холестерина. Провоцирует развитие атеросклероза несбалансированное питание, в котором преобладают рафинированные жиры, избыток углеводов, много копченостей и консервантов. Подводя итог, мы ответим на вопрос "что такое липиды" следующим образом: это органические вещества, регулирующие работу важных в организме человека систем - эндокринной, половой и сердечно-сосудистой.
Витамины, гормоны и воски
Низкомолекулярные соединения, выполняющие важные биохимические и физиологические функции – это витамины. Среди них существует группа веществ, растворяющихся в жирах и имеющих липидную природу. Например, витамин D, являющийся производным соединением холестерина. Попадая в организм сначала в виде провитамина, он под действием ультрафиолетовых лучей в клетках кожи превращается в активную форму. Гормоны надпочечников и половых желез - альдостерон, тестостерон, эстроген, прогестерон - также являются жироподобными соединениями. Воски, как и липиды, в клетке выполняют функции защиты. Они встречаются в растительных и животных организмах в качестве водоотталкивающего покрытия. Например, на листьях фикуса, семенах и плодах растений, на перьевом покрове птиц. Пчелами воск используется для постройки сот.
Энергетическая функция
Обмен веществ и энергии в клетках состоит из двух взаимосвязанных и противоположных процессов – ассимиляции и диссимиляции. В реакциях расщепления органических веществ, происходящих при участии кислорода, выделяется определенное количество энергии, которое аккумулируется в клеточных органеллах (митохондриях) в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты – АТФ. Наибольшее количество энергии образуется при расщеплении жиров. Кроме жиров, содержание которых в пище невелико, клетка в основном использует для получения необходимого количества АТФ запасы углеводистой пищи (картофеля, хлеба, сахара), поступившей в организм. Таким образом, еще одним ответом на вопрос о том, что такое липиды, будет следующее утверждение: это наиболее энергоемкий пластический материал клетки.
Обмен жиров в организме
Основными поставщиками липидов в наш организм служат высококалорийные продукты: сливочное масло, жирные сорта мяса и рыбы, сливки, грецкие орехи, арахис, подсолнечное масло.
Они поступают вместе с пищей сначала в желудок, где частично перевариваются под действием фермента желудочного сока – липазы. Затем в двенадцатиперстной кишке под действием панкреатического сока и желчи расщепляются до глицерина и жирных кислот. Эти соединения, попав в тонкий кишечник, всасываются его ворсинками, содержащими мельчайшие лимфатические капилляры. Попав в лимфу, глицерин и высшие карбоновые кислоты проникают из нее в межклеточную жидкость, а затем и в клетки. Здесь, на каналах гладкой эндоплазматической сети, располагается система ферментов, катализирующих реакции ассимиляции, приводящие к образованию молекул жира, специфичных для организма человека.
В нашей статье мы изучили, что такое липиды, и рассмотрели примеры их распространения в живой природе.
Липидный обмен — Википедия
Липидный обмен, или метаболизм липидов — сложный биохимический и физиологический процесс, происходящий в некоторых клетках живых организмов.
Липидный обмен включает в себя следующие процессы:
Термин «липиды» объединяет вещества, обладающие общим физическим свойством — гидрофобностью, то есть нерастворимостью в воде. Однако такое определение в настоящее время является не совсем корректным ввиду, того, что некоторые группы (триацилглицерины, фосфолипиды, сфинголипиды и др.) проявляют себя как амфифильные или дифильные соединения, то есть способные растворяться как в полярных веществах (гидрофильность), так и в неполярных (гидрофобность). По структуре липиды настолько разнообразны, что у них отсутствует общий признак химического строения. Липиды разделяют на классы, в которые объединяют молекулы, имеющие сходное химическое строение и общие биологические свойства.
Основную массу липидов в организме составляют жиры — триацилглицеролы, служащие формой депонирования энергии. Жиры располагаются преимущественно в подкожной жировой ткани и выполняют также функции теплоизоляционной и механической защиты.
Фосфолипиды — большой класс липидов, получивший своё название из-за остатка фосфорной кислоты, придающего им свойства амфифильности. Благодаря этому свойству фосфолипиды формируют бислойную структуру мембран, в которую погружены белки. Клетки или отделы клеток, окружённые мембранами, отличаются по составу и набору молекул от окружающей среды, поэтому химические процессы в клетке разделены и ориентированы в пространстве, что необходимо для регуляции метаболизма.
Стероиды, представленные в животном мире холестеролом и его производными, выполняют разнообразные функции. Холестерол — важный компонент мембран и регулятор свойств гидрофобного слоя. Производные холестерола (жёлчные кислоты) необходимы для переваривания жиров. Стероидные гормоны, синтезируемые из холестерола, участвуют в регуляции энергетического, водно-солевого обменов, половых функций. Кроме стероидных гормонов, многие производные липидов выполняют регуляторные функции и действуют, как и гормоны, в очень низких концентрациях. Например, тромбоцитактивирующий фактор — фосфолипид особой структуры — оказывает сильное влияние на агрегацию тромбоцитов в концентрации 10-12 М; эйкозаноиды, производные полиеновых жирных кислот, вырабатываемые почти всеми типами клеток, вызывают разнообразные биологические эффекты в концентрациях не более 10-9 М. Из приведённых примеров следует, что липиды обладают широким спектром биологических функций.
В тканях человека количество разных классов липидов существенно различается. В жировой ткани жиры составляют до 75 % сухого веса. В нервной ткани липидов содержится до 50 % сухого веса, основные из них фосфолипиды и сфингомиелины (30 %), холестерол (10 %), ганглиозиды и цереброзиды (7 %). В печени общее количество липидов в норме не превышает 10—13 %.
Нарушения обмена липидов приводят к развитию многих заболеваний, но среди людей наиболее распространены два из них — ожирение и атеросклероз.
Расщепление, переваривание и всасывание пищевых липидов[править | править код]
Суточная потребность человека в жирах составляет 70—80 г, хотя в пищевом рационе их содержание может колебаться от 80 до 130 г.
Переваривание липидов в желудке[править | править код]
В желудке имеется фермент липаза, способный катализировать расщепление триацилглицеролов. Однако оптимальной средой её действия является среда, близкая к нейтральной. Поэтому липаза в желудке у взрослых людей практически неактивна из-за малых значений pH.
Однако у детей ситуация обстоит несколько по-другому: желудок детей имеет при рождении среду, близкую к нейтральной (pH (среднее) = 5,5). Это явление обусловлено основным продуктом питания детей — молоком (содержит белки и жирных кислоты (количество углерода меньше 14)). Так, фермент липаза выполняет ключевую роль в метаболизме липидов у детей[источник не указан 277 дней].
Переваривание липидов в кишечнике[править | править код]
В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию желчи и сока поджелудочной железы. На первом этапе там происходит эмульгирование жиров.
Эмульгирование жиров[править | править код]
Жиры составляют до 90 % липидов, поступающих с пищей. Переваривание жиров происходит в тонком кишечнике, однако уже в желудке небольшая часть жиров гидролизуется под действием «липазы языка» (лингвальная (лат. lingua — язык) липаза). Этот фермент синтезируется железами на дорсальной поверхности языка и относительно устойчив при кислых значениях рН желудочного сока. Поэтому он действует в течение 1—2 ч на жиры пищи в желудке. Однако вклад этой липазы в переваривание жиров у взрослых людей незначителен. Основной процесс переваривания происходит в тонкой кишке.
Так как жиры — нерастворимые в воде соединения, то они могут подвергаться действию ферментов, растворённых в воде только на границе раздела фаз вода/жир. Поэтому действию панкреатической липазы, гидролизующей жиры, предшествует эмульгирование жиров. Эмульгирование (смешивание жира с водой) происходит в тонком кишечнике под действием солей жёлчных кислот. Жёлчные кислоты в основном конъюгированные: таурохолевая, гликохолевая и другие кислоты.
Гормоны, активирующие переваривание жиров[править | править код]
При поступлении пищи в желудок, а затем в кишечник клетки слизистой оболочки тонкого кишечника начинают секретировать в кровь пептидный гормон холецистокинин (панкреозимин). Этот гормон действует на жёлчный пузырь, стимулируя его сокращение, и на экзокринные 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. Секретин — гормон пептидной природы, стимулирующий секрецию гидрокарбоната (НСО3-) в сок поджелудочной железы.
Нарушения переваривания и всасывания жиров[править | править код]
Нарушение переваривания жиров может быть следствием нескольких причин. Одна из них — нарушение секреции жёлчи из жёлчного пузыря при механическом препятствии оттоку жёлчи. Это состояние может быть результатом сужения просвета жёлчного протока камнями, образующимися в жёлчном пузыре, или сдавлением жёлчного протока опухолью, развивающейся в окружающих тканях. Уменьшение секреции жёлчи приводит к нарушению эмульгирования пищевых жиров и, следовательно, к снижению способности панкреатической липазы гидролизовать жиры.
Нарушение секреции сока поджелудочной железы и, следовательно, недостаточная секреция панкреатической липазы также приводят к снижению скорости гидролиза жиров. В обоих случаях нарушение переваривания и всасывания жиров приводит к увеличению количества жиров в фекалиях — возникает стеаторея (жирный стул). В норме содержание жиров в фекалиях составляет не более 5 %. При стеаторее нарушается всасывание жирорастворимых витаминов (A, D, E, К) и незаменимых жирных кислот, поэтому при длительно текущей стеаторее развивается недостаточность этих незаменимых факторов питания с соответствующими клиническими симптомами. При нарушении переваривания жиров плохо перевариваются и вещества нелипидной природы, так как жир обволакивает частицы пищи и препятствует действию на них ферментов.
Всасывание липидов в кишечнике[править | править код]
Ресинтез жиров в слизистой оболочке тонкого кишечника[править | править код]
Основная часть всосавшихся в тонком кишечнике липидов принимает участие в ресинтезе триацилглицеринов. Для этого в эндоплазматическом ретикулуме энтероцитов работают специальные ферменты
Факторы, влияющие на всасывание липидов[править | править код]
Катаболизм липидов[править | править код]
Катаболизм липидов — совокупность всех катаболических процессов липидов, включающая несколько стадий:
Липолиз[править | править код]
Липолиз — катаболический процесс, результатом которого является расщепление жиров, происходящее под действием фермента липазы.
β-Окисление жирных кислот[править | править код]
Процесс β-окисления высших жирных кислот (ВЖК) складывается из следующих этапов:
- активация ВЖК на наружной поверхности мембраны митохондрий при участии АТФ, кофермента А и ионов магния с образованием активной формы ВЖК (ацил — КоА).
- транспорт жирных кислот внутрь митохондрий возможен при присоединении активной формы жирной кислоты к карнитину, находящемуся на наружной поверхности внутренней мембраны митохондрий. Образуется ацил-карнитин, обладающий способностью проходить через мембрану. На внутренней поверхности комплекс распадается и карнитин возвращается на наружную поверхность мембраны.
- внутримитохондриальное окисление жирных кислот состоит из последовательных ферментативных реакций. В результате одного завершенного цикла окисления происходит отщепление от жирной кислоты одной молекулы ацетил-КоА, то есть укорочение жирнокислотной цепи на два углеродных атома. При этом в результате двух дегидрогеназных реакций восстанавливается ФАД до ФАДН2 и НАД+ до НАДН2. Таким образом завершая 1 цикл β—окисления ВЖК, в результате которого ВЖК укоротилось на 2 углеродных звена. При β-окислении выделилось 5АТФ и 12АТФ выделилось при окислении ацетил-КоА в цикле Кребса и сопряженных с ним ферментов дыхательной цепи. Окисление ВЖК будет происходить циклически одинаково, но только до последней стадии — стадии превращения масляной кислоты (бутирил-КоА), которая имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при подсчёте суммарного энергетического эффекта окисления ВЖК, когда в результате одного цикла образуется 2 молекулы ацетил-КоА, одна из них проходила β-окисление с выделением 5АТФ, а другая нет.
ω-Окисление жирных кислот[править | править код]
Хотя для жирных кислот наиболее характерно β-окисление, встречаются также два других типа окисления: α-и ω-окисления. Окисление жирных кислот с длинной цепью до 2-оксикислот и затем до жирных кислот с числом атомов углерода на один меньше, чем в исходном субстрате, было показано в микросомах мозга и других тканях, а также в растениях. 2-Оксикислоты с длинной цепью являются компонентами липидов мозга.
Окисление ненасыщенных жирных кислот[править | править код]
Около половины жирных кислот в организме человека ненасыщенные. β-Окисление этих кислот идёт обычным путём до тех пор, пока двойная связь не окажется между третьим и четвёртым атомами углерода. Затем фермент еноил-КоА изомераза перемещает двойную связь из положения 3-4 в положение 2-3 и изменяет цис-конформацию двойной связи на транс-, которая требуется для β-окисления. В этом цикле β-окисления первая реакция дегидрирования не происходит, так как двойная связь в радикале жирной кислоты уже имеется. Далее циклы β-окисления продолжаются, не отличаясь от обычного пути.
Нарушения окисления жирных кислот[править | править код]
Нарушение переноса жирных кислот в митохондрии.
Скорость переноса жирных кислот внутрь митохондрий, а следовательно и скорость процесса β-окисления, зависит от доступности карнитина и скорости работы фермента карнитинацилтрансферазы I.
β-Окисление могут нарушать следующие факторы:
- длительный гемодиализ, в ходе которого организм теряет карнитин;
- длительная ацидурия, при которой карнитин выводится как основание с органическими кислотами;
- лечение больных сахарным диабетом препаратами сульфонилмочевины, ингибирующими карнитинацилтрансферазу I;
- низкая активность ферментов, синтезирующих карнитин;
- наследственные дефекты карнитинацил-трансферазы I.
При длительном голодании кетоновые тела становятся основным источником энергии для скелетных мышц, сердца и почек. Таким образом глюкоза сохраняется для окисления в мозге и эритроцитах. Уже через 2-3 дня после начала голодания концентрация кетоновых тел в крови достаточна для того, чтобы они проходили в клетки мозга и окислялись, снижая его потребности в глюкозе.
Кислород, необходимый организму для функционирования ЦПЭ и многих других реакций, является одновременно и токсическим веществом, если из него образуются так называемые активные формы.
К активным формам кислорода относят:
Липогенез[править | править код]
Липогенез — процесс синтеза жирных кислот, основным источником которого является углеводы.
С пищей в организм поступают разнообразные жирные кислоты, в том числе и незаменимые. Значительная часть заменимых жирных кислот синтезируется в печени, в меньшей степени — в жировой ткани и лактирующей молочной железе. Источником углерода для синтеза жирных кислот служит ацетил-КоА, образующийся при распаде глюкозы в абсорбтивном периоде. Таким образом, избыток углеводов, поступающих в организм, трансформируется в жирные кислоты, а затем в жиры.
Синтез кетоновых тел[править | править код]
Все кетоновые тела берут начало от ацетоацетил-КоА, который образуется при конденсации 2-х молекул ацетил-КоА по принципу «голова в хвост». Реакция конденсации происходит в митохондриях. В печени ацетоацетил-КоА взаимодействует ещё с одной молекулой ацетил-КоА и превращается в ГОМГ-КоА- важное промежуточное вещество для синтеза холестерола и стероидов.
Организм получает жирные кислоты из пищи и путём липогенеза из ацетил-КоА, образующегося из углеводов и некоторых аминокислот. Состав смеси жирных кислот пищи существенно варьирует по степени ненасыщенности и длине цепи. Липогенез у высших животных включает только образование пальмитата, из которого образуются другие насыщенные и мононенасыщенные кислоты. Из смеси имеющихся жирных кислот в печени животного образуется свойственный данному виду набор жирных кислот; однако на характере синтезируемых жирных кислот сказывается также и диета. Процессы утилизации жирных кислот пищи включают укорочение и удлинение углеродного скелета, так же как и введение двойной связи.
Фосфолипиды выполняют ряд важных биологических функций. Как большинство полярных липидов, они являются амфифильными соединениями, несущими гидрофобные и гидрофильные группы. Некоторые фосфолипиды, например фосфатидилхолин, представляют собой диполярные ионы, обладающие катионной и анионной группами, и являются основными компонентами клеточных мембранных систем. Например, в миелиновом волокне нерва фосфолипиды и цереброзиды составляют приблизительно 60 % сухого веса.
Распределение и обмен[править | править код]
Среди липидов тела фосфолипиды распределены неравномерно. Богатыми источниками фосфолипидов являются липиды тканей различных желез, в особенности печени, а также плазма крови, где они могут составлять до половины всех липидов. Фосфолипиды являются также преобладающими липидами в желтках птичьих яиц и в семенах бобовых растений. Обмен различных фосфолипидов в определённых местах животного организма изучали с использованием различных изотопов, наиболее часто 32Р. Период полупревращения этих липидов колеблется от менее одного дня для фосфатидилхолина печени до более 200 сут для фосфатидилэтаноламина мозга.
Образование[править | править код]
Холестерол — основной стероид организма животных. У взрослого человека содержание холестерола составляет 140—150 г. Около 93 % стероида входит в состав мембран и 7 % находится в жидкостях организма. Холестерол увеличивает микровязкость мембран и снижает их проницаемость для Н2О и водорастворимых веществ. В крови он представлен в виде свободного холестерола, входящего в оболочку липопротеинов, и его эфиров, которые вместе с ТАГ составляют внутреннее содержимое этих частиц. Содержание холестерола и его эфиров в составе хиломикронов составляет ~ 5 %, в ЛПОНП ~10 %, в ЛПНП ~ 50—60 % и в ЛПВП ~ 20—30 %. Концентрация холестерола в сыворотке крови взрослого человека в норме равна ~ 200 мг/дл или 5,2 ммоль/л, что соответствует холестериновому равновесию, когда количество холестерола, поступающего в организм, равно количеству холестерола выводимому из организма. Если концентрация холестерола в крови выше нормы, то это указывает на задержку его в организме и является фактором риска развития атеросклероза.
Холестерол является предшественником всех стероидов животного организма:
Холестериновое равновесие поддерживается благодаря тому, что с одной стороны холестерол поступает с пищей (~ 0,3—0,5 г/с) и синтезируется в печени или других тканях (~ 0,5 г/с), а с другой — выводится с калом в виде жёлчных кислот, холестерола желчи, продуктов катаболизма стероидных гормонов, с кожным салом, в составе мембран слущенного эпителия (~ 1,0 г/с)
Биосинтез холестерола[править | править код]
Транспорт холестерола[править | править код]
Эйкозаноиды, включающие в себя простагландины, тромбоксаны, лейкотриены и ряд других веществ, — высокоактивные регуляторы клеточных функций. Они имеют очень короткий Т1/2, поэтому оказывают эффекты как «гормоны местного действия», влияя на метаболизм продуцирующей их клетки по аутокринному механизму, и на окружающие клетки — по паракринному механизму. Эйкозаноиды участвуют во многих процессах: регулируют тонус гладкомышечных клеток и вследствие этого влияют на АД, состояние бронхов, кишечника, матки. Эйкозаноиды регулируют секрецию воды и натрия почками, влияют на образование тромбов. Разные типы эйкозаноидов участвуют в развитии воспалительного процесса, происходящего после повреждения тканей или инфекции. Такие признаки воспаления, как боль, отёк, лихорадка, в значительной мере обусловлены действием эйкозаноидов. Избыточная секреция эйкозаноидов приводит к ряду заболеваний, например, бронхиальной астме и аллергическим реакциям.
Субстраты для синтеза эйкозаноидов[править | править код]
Основным субстратом для синтеза эйкозаноидов является арахидоновая (ω-6-эйкозатетраеновая) кислота, содержащая 4 двойные связи при углеродных атомах (5, 8, 11, 14). Она может поступать с пищей или синтезироваться из линолевой кислоты. В небольших количествах для синтеза эйкозаноидов могут использоваться ω-6-эйкозатриеновая кислота с тремя двойными связями (5, 8, 11) и ω-3-эйкозапентаеновая кислота, в составе которой имеется 5 двойных связей в положениях 5, 8, 11, 14, 17. Обе минорные эйкозановые кислоты либо поступают с пищей, либо синтезируются из олеиновой и линоленовой кислот соответственно.
Синтез лейкотриенов, ГЭТЕ(гидроксиэйкозатетроеноатов), липоксинов[править | править код]
Синтез лейкотриенов идёт по пути, отличному от пути синтеза простагландинов, и начинается с образования гидроксипероксидов — гидропероксидэйкозатетраеноатов (ГПЭТЕ). Эти вещества или восстанавливаются с образованием гидроксиэйкозатетроеноатов (ГЭТЕ) или превращаются в лейкотриены или липоксины. ГЭТЕ отличаются по положению гидроксильной группы у 5-го, 12-го или 15-го атома углерода, например: 5-ГЭТЕ, 12-ГЭТЕ.
Липоксины (например, основной липоксин А4) включают 4 сопряжённых двойных связи и 3 гидроксильных группы.
Синтез липоксинов начинается с действия на арахидоновую кислоту 15-липоксигеназы, затем происходит ряд реакций, приводящих к образованию липоксина А4
Клинические аспекты обмена эйкозаноидов[править | править код]
Медленно реагирующая субстанция при анафилаксии (МРВ-А) представляет собой смесь лейкотриенов С4, D4 и Е4. Эта смесь в 100—1000 раз более эффективна, чем гистамин или простагландины как фактор, вызывающий сокращение гладкой мускулатуры бронхов. Эти лейкотриены вместе с лейкотрином В4 повышают проницаемость кровеносных сосудов и вызывают приток и активацию лейкоцитов, а также, являются важными регуляторами при многих заболеваниях, в развитии которых участвуют воспалительные процессы или быстрые аллергические реакции (например, при бронхиальной астме).
Использование производных эйкозаноидов в качестве лекарственных средств[править | править код]
Хотя действие всех типов эйкозаноидов до конца не изучено, имеются примеры успешного использования лекарств — аналогов эйкозаноидов для лечения различных заболеваний. Например, аналоги PG Е1 и PG Е2 подавляют секрецию соляной кислоты в желудке, блокируя гистаминовые рецепторы II типа в клетках слизистой оболочки желудка. Эти лекарства, известные как Н2-блокаторы, ускоряют заживление язв желудка и двенадцатиперстной кишки. Способность PG Е2 и PG F2α стимулировать сокращение мускулатуры матки используют для стимуляции родовой деятельности.
Сфинголипиды — производные церамида, образующегося в результате соединения аминоспирта сфингозина и жирной кислоты. В группу сфинголипидов входят сфингомиелины и гликосфинголипиды.
Сфингомиелины находятся в мембранах клеток различных тканей, но наибольшее их количество содержится в нервной ткани. Сфингомиелины миелиновых оболочек содержат в основном жирные кислоты с длинной цепью: лигноцериновую и нервоновую кислоты, а сфингомиелин серого вещества мозга содержит преимущественно стеариновую кислоту.
Синтез церамида и его производных[править | править код]
Катаболизм сфингомиелина и его нарушения[править | править код]
В лизосомах находятся ферменты, способные гидролизовать любые компоненты клеток. Эти ферменты называют кислыми гидролазами, так как они активны в кислой среде.
В условиях положительного калорийного баланса значительная часть потенциальной энергии пищевых продуктов запасается в виде энергии гликогена или жира. Во многих тканях даже при нормальном питании, не говоря уже о состояниях калорийного дефицита или голодания, окисляются преимущественно жирные кислоты, а не глюкоза. Причина этого — необходимость сохранения глюкозы для тех тканей (например, для мозга или эритроцитов), которые постоянно в ней нуждаются. Следовательно, регуляторные механизмы, часто с участием гормонов, должны обеспечивать постоянное снабжение всех тканей подходящим топливом в условиях как нормального питания, так и голодания. Сбой в этих механизмах происходит при гормональном дисбалансе (например, в условиях недостатка инсулина при диабете), при нарушении метаболизма в период интенсивной лактации (например, при кетозе крупного рогатого скота) или из-за усиления обменных процессов при беременности (например, при токсикозе беременности у овец). Такие состояния представляют собой патологические отклонения при синдроме голодания; он наблюдается при многих заболеваниях, сопровождающихся снижением аппетита.
Тучность[править | править код]
Абеталипопротеинемия[править | править код]
Это относительно редкое генетическое заболевание характеризуется отсутствием в плазме β-липопротеидов плотности, меньшей чем 1,063 и связано с интенсивной демиелинизацией нервных волокон. Апо-В отсутствует в плазме, так же как и в хиломикронах, ЛПОНП и ЛПНП. Уровень триацилглицеринов и холестерина плазмы очень низок. Это свидетельствует о необходимости апо-В для нормального всасывания, синтеза и транспорта триацилглицеринов и холестерина из кишечника и печени. Липиды накапливаются в клетках слизистой оболочки кишечных ворсинок, при этом наблюдается акантоцитоз — сферическая деформация эритроцитов. Более 80 % эритроцитов являются акантоцитами, или, как их иначе называют, зубчатыми эритроцитами (от греч. akantha — зубец, шип).
Кахексия[править | править код]
Недостаточное потребление калорий может привести и к полному исчезновению жировой ткани из подкожного и сальникового депо. Это может происходить при опухолях или хроническом инфекционном заболевании, при недостаточном питании или при метаболических нарушениях, таких, как диабет или увеличение щитовидной железы. В экспериментах было показано, что повреждение определённых областей гипоталамуса вызывает анорексию даже у предварительно голодавшего животного. Для анорексии, в происхождении которой имеет значение психогенный компонент, используют термин «anorexia nervosa» (нейрогенная анорексия).
В то время как потеря липидов тела при болезни щитовидной железы связана частично с избыточной мобилизацией резервных липидов, существенной причиной кахексии при голодании, недостаточности тиамина или диабете является сниженная способность организма синтезировать жирные кислоты из углеводных предшественников.
Атеросклероз[править | править код]
Атеросклероз (от греч. ἀθέρος — мякина, кашица + σκληρός — твёрдый, плотный) — хроническое заболевание артерий эластического и мышечно-эластического типа, возникающее вследствие нарушения липидного обмена и сопровождающееся отложением холестерина и некоторых фракций липопротеидов в интиме сосудов. Отложения формируются в виде атероматозных бляшек. Последующее разрастание в них соединительной ткани (склероз), и кальциноз стенки сосуда приводят к деформации и сужению просвета вплоть до облитерации (закупорки). Важно различать атеросклероз от артериосклероза Менкеберга, другой формы склеротических поражений артерий, для которой характерно отложение солей кальция в средней оболочке артерий, диффузность поражения (отсутствие бляшек), развитие аневризм (а не закупорки) сосудов. Атеросклероз сосудов ведет к развитию ишемической болезни сердца.
Молекулярные механизмы патогенеза атеросклероза[править | править код]
Таганович и др. Биологическая химия. — Минск: Высшая школа, 2013. — ISBN 978-985-06-2321-8.
Липиды: функции
Липиды: функции
Структурная функция. Липиды принимают участие в построении мембран клеток всех органов и тканей. Они участвуют в образовании многих биологически важных соединений.
Энергетическая функция. Липиды обеспечивают 25-30% всей энергии, необходимой организму . При полном распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии, что примерно в 2 раза больше по сравнению с углеводами и белками.
Функция запасания питательных веществ. Жиры являются своего рода "энергетическими консервами". Жировыми депо могут быть и капля жира внутри клетки, и "жировое тело" у насекомых, и подкожная клетчатка, в которой накапливается жир у человека.
Функция терморегуляции. Жиры плохо проводят тепло. Они откладываются под кожей, образуя у некоторых животных огромные скопления. Например, у кита слой подкожного жира достигает 1 м. Это позволяет теплокровному животному жить в холодной воде полярного океана. У многих млекопитающих существует специальная жировая ткань, играющая в основном роль терморегулятора, своеобразного биологического "обогревателя". Эту ткань называют бурым жиром . Она имеет бурый цвет из-за того, что очень богата митохондриями красно-бурой окраски из-за находящихся в них железосодержащих белков. В этой ткани производится тепловая энергия, имеющая для млекопитающих важное значение в условиях жизни при низких температурах. Жиры выполняют еще множество различных функций в клетке и организме. Можно напомнить, что жир - поставщик так называемой эндогенной воды : при окислении 100 г жира выделяются 107 мл воды. Благодаря такой воде существуют многие пустынные животные, например песчанки, тушканчики, с этим связано и накопление жира в горбах у верблюда. Слой жира защищает нежные органы от ударов и сотрясений (например, околопочечная капсула, жировая подушка около глаза). Жироподобные соединения покрывают тонким слоем листья растений, не давая им намокать во время обильных дождей. Многие липиды являются предшественниками в биосинтезе гормонов. Например, к липидам относятся половые гормоны человека и животных: эстрадиол (женский) и тестостерон (мужской). Из ненасыщенных жирных кислот в клетках человека и животных синтезируются такие регуляторные вещества, как простагландины . Они обладают широким спектром биологической активности: регулируют сокращение мускулатуры внутренних органов; поддерживают тонус сосудов; регулируют функции различных отделов мозга, например центры теплорегуляции. Повышение температуры при ряде заболеваний связано с усилением синтеза простагландинов и возбуждением центра терморегуляции. Аспирин тормозит синтез простагландинов и таким образом понижает температуру тела.
См. подробнее: ЛИПИДЫ: ФУНКЦИИ, МЕТАБОЛИЗМ, ТРАНСПОРТ И ЗАБОЛЕВАНИЯ
Ссылки:
Липиды, строение и функции | Параграф 1.3
- Подробности
- Категория: А.А. Каменский-9кл
"Введение в общую биологию и экологию. 9 класс". А.А. Каменский (гдз)
Вопрос 1. Какие вещества относятся к липидам?
Липиды - жиры и липоиды относятся к группе неполярных органических соединений, то есть являются гидрофобными веществами, но хорошо растворяются в эфире, бензине, хлороформе и некоторых других растворителях. Большинство липидов состоит из высокомолекулярных кислот и трехатомного спирта глицерина.
Вопрос 2. Какое строение имеет большинство липидов?
Выделяют липиды простые и сложные. Простые липиды (жиры) — это триглицериды высших жирных кислот, липоиды — это большой класс органических веществ с гидрофобными свойства ми (например, холестерин). К сложным липидам относят фосфолипиды (в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены группами, содержащими фосфор, а иногда также азот) и стероиды (в основе их структуры лежат 4 углеродных кольца).
Вопрос 3. Какие функции выполняют липиды?
1. Энергетическая функция. Она заключается в том, что жиры, как наиболее распространенные липиды, служат ценным источником энергии. При их расщеплении выделяется энергии в два раза больше, чем при расщеплении такого же количества глюкозы.
2. Защитная функция. В организме животных и человека жировая ткань предохраняет внутренние органы организма от повреждений при падениях и ударах. А так как жировая ткань плохо проводит тепло, то липиды защищают организм от переохлаждения, что особенно, а также выполняют гидроизоляцию.
3. Структурная функция. В клетке липиды выполняют структурную (строительную) функцию: они входят в состав клеточных мембран — тонких плотных пленок, которыми «одеты» все клетки и большинство внутриклеточных органоидов.
4. Регуляторная функция. Многие гормоны являются производными липидов.
5. Запасающая функция. Запасы жира в подкожной клетчатке млекопитающих животных позволяют им переживать неблагоприятные периоды, связанные с недостатком корма и воды. Животные, обитающие в пустынях, значительную часть необходимой для жизнедеятельности воды получают благодаря расщеплению в организме жиров.
Вопрос 4. Какие клетки и ткани наиболее богаты липидами?
Наиболее богаты липидами клетки жировой ткани у животных. Велика концентрация липидов в семенах некоторых растений, таких как подсолнечник, лен, арахис соя. А у отдельных видов растений липиды в больших количествах содержатся в плодах. Особенно богаты жирами плоды тропического растения авокадо.
