Переваривание и всасывание липидов

Переваривание и всасывание липидов

Уральская Государственная Медицинская Академия.

Кафедра биоорганической

и

биологической химии

Курсовая работа по теме:

Переваривание и всасывание липидов.

Исполнитель: студентка педиатрического

факультета 223 группы

Комова М. О.

Руководитель: доцент, к.м.н. Трубачев

С. Д.

Рецензент:

Екатеринбург 2002.

Содержание.

I. Введение……………………………………………………………….3

II. Определение класса липидов, их классификация и биологическое

значение каждого класса…………………………………………...3

III. Принципы нормирования и возрастные нормы липидов в

питании……………………………………………………….……..5

IV. Этапы обмена липидов в организме…………………………………6

V. Липипротеиды………………………………………………………...7

1. Строение и химический состав………………………………7

2. Классификация ЛП……………………………………………9

3. Роль липопротеинов…………………………………………12

4. Наследственная недостаточность липопротеидов…………12

VI. Переваривание и всасывание липидов…………………………….12

1. Желчь…………………………………………………………12

Значение……………………………………………..12

. Последствия нарушения секреции………………...14

Химический состав…………………………………15

Гуморальная регуляция секреции…………………16

2.ПАВ желудочно-кишечного тракта и механизм

эмульгирования, значение………………………………..18

3. Расщепление липидов……………………………………….19

ТГ…………………………………………………….19

ФЛ……………………………………………………22

ХС…………………………………………………….23

4. Химический состав и строение мицелл, механизмы

всасывания липидов……………………………………..23

5. Механизм ресинтеза липидов в энтероцитах,

значение…..26

6. Образование и обмен ХМ, значение ……………………….30

VII. Нарушения переваривания и всасывания липидов……………….34

1. Стеаторея……………………………………………………..34

2. Хиломикронемия…………………………………………….35

Заключение………………………………………………………….36

IX. Приложение…………………………………………………………37

X. Список литературы…………………………………………………40

Введение.

Уже при кратком знакомстве с молекулярными основами жизни мы

сталкиваемся с липидами. Назовем их основные биологические свойства:

. Главные компоненты биологических мембран;

. Запасной, изолирующий и защищающий органы материал;

. Наиболее калорийная часть пищи;

. Важная составная часть диеты человека и животных;

. Переносчики ряда витаминов;

. Регуляторы транспорта витаминов и солей;

. Иммуномодуляторы;

. Регуляторы активности некоторых ферментов;

. Эндогормоны;

. Передатчики биологических сигналов.

Этот список увеличивается по мере изучения липидов. В обеспечении

названных и других функций участвуют липиды различной структуры в разных

количествах: тонны триглицеридов служат китам как запас энергии и защита

тела от внешних воздействий, а как эндогормоны или передатчики

биологических сигналов действуют липиды других классов в микро- и

нанограммовых дозах. Поэтому для понимания сути многих биологических

процессов нужно иметь представления о переваривании и всасывании липидов,

об их транспорте и синтезе в организме.

Определение класса липидов, их классификация и

биологическое значение .

В учебнике по общей химии под редакцией Ю. И. Полянского сказано:

“Липиды представляют собой органические вещества, нерастворимые в воде, но

растворимые в бензоле, эфире, ацетоне.” Сходные определения липидов чаще

всего встречаются и в одном из лучших руководств по биохимии. Они имеют два

существенных недостатка: во – первых, вместо четкой химической

характеристики класса говорят о физических свойствах липидов, во – вторых,

содержат фактические ошибки. Так, далеко не все липиды растворимы в

перечисляемых органических растворителях. Н. Грин с соавторами, с одной

стороны критикуют подобные определения, но с другой – не доводят дело до

конца: “ Можно все же сказать, что настоящие липиды – это сложные эфиры

жирных кислот и какого – либо спирта”. Как мы увидим, помимо сложных эфиров

спиртов есть много других липидов. Неправильные определения влекут за

собой запутанные, неверные классификации . В число липидов часто включают

стерины, жирорастворимые витамины и другие соединения. Мы будем относить к

липидам вещества с четко выраженной химической структурой, тесно связанные

биохимически: липиды – это жирные кислоты и их производные.

Что такое жирные кислоты? Из органической химии известно, что это

алифатические монокарбоновые кислоты R – СООН. Как и для других классов

природных соединений, определение наполнится глубоким содержанием после

знакомства с главными представителями липидов [1, 1997].

Липиды разделяются на две группы по принципу гидролитического

расщепления. Первая – липиды, не подвергающиеся гидролизу. К ним можно

отнести некоторые углеводороды , например, сквален и картиноиды, высшие

спирты, включая стерины, и высшие аминоспирты, высшие альдегиды, кетоны и

хиноны ( витамины группы К, убихинон и т.д. ) , жирные кислоты (ЖК) и

простогландины (ПГ). Во вторую группу включены липиды, гидролиз которых

приводит к “освобождению” двух и более индивидуальных соединений. В эту

группу входят в основном вещества, содержащие сложноэфирную и / или амидную

связи, а также связь типа простого эфира, ацеталя или полуацеталя. Это –

воски, эфиры стеринов, в том числе холестерина (ХС) и многоатомных спиртов

(например, глицериды, фосфолипиды (ФЛ), включая сфиегомиелины ),

гликолипиды, серусодержащие липиды и липиды, имеющие в своем составе

аминокислоты.

Если оставить в стороне ряд соединений, которые по отдельным признакам

подходят к определению “липиды” или являются их предшественниками (например

, жирные кислоты, сквален и др.) или производными (например, ПГ), то можно

использовать следующую классификацию липидов, основанную на их структурных

особенностях:

. глицериды;

. воски;

. ФЛ: глицерофосфолипиды , сфингомиелины;

. гликолипиды (гликосфинголипиды) : цереброзиды и ганглиозиды ;

. другие сложные липиды ( сульфолипиды и аминолипиды);

. стерины и их эфиры с ЖК.

Биологическое значение.

Воска: У позвоночных воски, секретируемые кожными железами, выполняют

функцию защитного покрытия, смазающего и смягчающего кожу и предохраняющего

ее от воды. Восковым секретом покрыты даже волосы. Перья птиц , особенно

водоплавающих, и шкура животных имеют восковое покрытие, которое придает

водоотталкивающие свойства. Воск овечьей шерсти, называемый линолином, в

качестве спиртовой компоненты содержит ланостерин – один из конечных

продуктов биосинтеза холестерина. Ланолин широко используется в медицине и

косметике как основа для приготовления различных мазей и кремов.

Цереброзиды обнаруживаются главным образом в миелиновых оболочках и в

мембранах нервных клеток мозга.

Ганглиозиды: Они найдены в сером веществе головного мозга. Локализованы

в плазматических мембранах нервных клеток, где на их долю приходится около

6 % мембранных липидов. В меньшем количестве они обнаружены в мембранах

клеток других тканей. Показано участие ганглиозидов в формировании

защитного слоя клеток – гликокаликса и в осуществлении ими рецепторной

функции.

ФЛ обнаружены в составе тканей и клеток всех живых существ, как в

свободном виде, так и в виде белково – липидных комплексов (липопротеидов и

протеолипидов) . Особенно много ФЛ содержится в оболочках и мембранах

клеток и клеточных органелл (ядра, митохондрий и микросомах), где они

образуют структурную основу мембраны – фосфолипидный бислой. Наиболее

богаты ФЛ ткани мозга и нервов (до 30 % в пересчете на сухую массу ткани),

печень(до 16 %), почки(до11%), сердце(до 10 %), скелетные мышцы (около 3

%). В плазме крови человека содержится 2,8 – 4,4 ммоль / л ФЛ.

Всюду, где содержатся ФЛ им сопутствует холестерин. Поэтому эти липиды

иногда называют комплементарными.

Стерины и их эфиры с жирными кислотами: Наиболее важным представителем

этого класса соединений является ХС. Каждая клетка в организме

млекопитающих содержит ХС входя в состав мембранных клеток , НЭХС вместе с

ФЛ и белками обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны и

оказывает регулирующее влияние на состояние мембраны и на активность

связанных с ней энзимов.

ХС является источником образования в организме млекопитающих желчных

кислот, а также стероидных гормонов: тестостерона, эстрадиола,

прогестерона, кортизоном, альдестерона. ХС, а точнее продукты его окисления

7-дегидрохолестерин, в результате воздействия УФ-лучей на кожу превращается

в ней в витамин D3. Таким образом физиологическая функция ХС многообразна

[5,1999].

Глицериды. ТГ составляют основную массу резервных липидов человеческого

организма. Они выполняют резервную функцию, причем это преимущественно

энергетический резерв организма. У человека массой 70 кг на долю резервных

липидов приходится примерно 11 кг. Учитывая калорический коэффициент для

липидов, равный 9,3 ккал/г, общий запас энергии в резервных ТГ составляет

величину порядка 100000 ккал. Функция резервных ТГ как запаса пластического

материала не столь очевидна, но все же продукты расщепления ТГ могут

использоваться для биосинтезов, например, входящий в их состав глицерол

может быть использаван для синтеза глюкозы или некоторых аминокислот.

Являясь одним из основных компонентов жировой ткани, ТГ участвуют в

защите внутренних органов человека от механических повреждений. Кроме того

, входя в большом количестве в состав подкожной жировой клетчатки, они

участвуют втерморегуляции, образуя теплоизолирующую прослойку [6, 1999].

Принципы нормирования и возрастные нормы в питании.

Липиды – основные пищевые вещества, покрывающие 35% энергозатрат в

организме человека [10, 2001]. Пищевой рацион должен содержать липиды из

расчета 1,5 г на 1 кг массы тела, что составляет для 70-килограммового

человека около 100 г липидов в сутки [6, 1999].

При нормировании количества пищи необходимо учитывать:

. вес (масса) тела;

. возраст;

. образ жизни;

. состояние организма [10, 2001].

Важно, чтобы соблюдалось оптимальное соотношение животных и

растительных жиров. Оно должно составлять 70:30 .Потребность организм в

растительных маслах, где в основном содержатся незаменимые жирные кислоты,

равняется 25 – 30 граммам в сутки [9, 1994].

Педиатрическая диетология , или диетология развития, в течение уже

нескольких десятков лет используют в качестве надежного ориентира в

основании уровней потребления и рекомендации , факты, относящиеся к

химическому составу и использованию грудным ребенком нутриентов “золотого

стандарта” пищевого обеспечения.

Физиологические потребности в нутриентах расчитывают, исходя из

результатов анализа реальных величин потребления в представительных

выборках детей грудного возраста, а также на основе использования различных

клинических, общепедиатрических и биохимических критериев степени

обеспеченности при разных уровнях потребления. Во многих странах существуют

государственные рекомендации по нормированию потреблений. Термин “

рекомендуемая норма потребления ’’ содержит в себе и некоторую

гарантирующую избыточность или “ резерв надежности” рекомендации

ориентированный на гетерогенность популяции. Естественно, что рекомендуемые

нормы изменяются по мере накопления объективных подтверждений их

необходимости. Решающее значение при этом имеют клинические и

эпидемиологические данные об особенностях развития и здоровья детей при том

или ином уровне поступления нутриента. Ниже приведены примеры нормирования

питания на уровне ВОЗ [7,1999].

| |0–2мес|3–5мес|6–11мес|1–3г.|3–7л|7–10л|11 – 13л.|14-17л|

| | | |. | |. |. | |. |

|Жиры, всего, | ( | ( | ( | 53| | 79|93(м)(85(|100 ( |

|г | | | | |68 | |д) |90 |

|В том числе | ( | ( | ( |5 - | 11| 16|19(м)(17(|20 ( |

|Растительные,| | | |10 | | |д) |18 |

|г | | | | | | | | |

|Жиры, г(кг | 6,5| 6,0 | 5,5 | ( | ( | ( | ( | ( |

Этапы обмена липидов в организме.

Липиды, поступающие с пищей, крайне гетерогенны по своему

происхождению. В желудочно кишечном тракте они в значительной мере

расщепляются до составляющих мономеров: высших жирных кислот, глицерола,

аминоспиртов и др. Эти продукты расщепления всасываются в кишечную стенку и

из них в клетках кишечного эпителия синтезируются липиды, свойственные

человеку. Эти видоспецифические липиды далее поступают в лимфатическую и

кровеносную системы и разносятся к различным тканям и органам [6, 1999].

Липопротеиды.

Строение и химический состав.

Исходя из современных

представлений, само понятие “липопротеиды” можно определить следующим

образом: липопротеиды (ЛП) – высоко молекулярные водорастворимые частицы,

представляющие собой комплекс белка и липида, образованный нековалентными

связями, в котором белки совместно с полярными липидами формируют

поверхностный гидрофильный слой, окружающий и защищающий внутреннюю

гидрофобную липидную сферу от водной сферы и обеспечивающий транспорт

липидов в кровяном русле и доставку их в органы и ткани. Согласно этому

определению, одним из признаков ЛП является наличие в них наружного

гидрофильного белково – липидного слоя и липидной гидрофобной сферы (ядра).

Плазменные ЛП-частицы имеют сферическую форму. Внутри находится жировая

капля, содержащяя неполярные липиды (триглицериды и эстерефицированный

холестерин) и формирующая ядро ЛП-частицы. Оно окружено оболочкой из ФЛ,

НЭХС и белка. Целесообразность такой структуры объясняется тем, что

неполярные липиды нерастворимы в водной среде и поэтому не могут

транспортироваться в ток крови. Полярные же липиды (ФЛ, НЭХС) совместно с

белком формируют поверхностный гидрофильный слой, который с одной стороны,

защищает внутреннюю гидрофобную липидную сферу от водной среды, а с другой

– обеспечивает растворимость и транспорт ЛП-частицы в этой же водной среде.

ФЛ и НЭХС покрывают только 30 – 70 % поверхности частицы, остальную ее

часть восполняет белок.

Основную массу ЛП-частицы составляет ее ядро, в котором помимо ТГ и

ЭХС, обнаруживаются небольшие количества НЭХС. Именно ядро частицы

определяет ее размеры и сферическую форму. В зависимости от класса ЛП

изменяется соотношение между основными липидами: с увеличением плотности

частиц уменьшается доля ТГ и возрастает доля ЭХС. Поскольку ТГ являются

растворителями для последних, то в богатых ТГ липид – белковых комплексах

(ХМ и ЛПОНП) эфиры ХС равномерно распределены по ядру, тогда как в ЛПНП и

ЛПВП они образуют отдельные скопления. Образно , к ядру ЛП-частицы можно

употребить выражение “липиды внутри липида ”. Наружная оболочка ЛП-частицы,

в отличии от ядра, обладает относительно высокой электронной плотностью.

Толщина этой оболочки составляет 2,1 – 2,2 нм, что соответствует половине

толщины липидного бислоя клеточных мембран. Отсюда было сделано заключение

, что в плазменных ЛП наружная оболочка, в отличии от клеточных мембран,

содержит липидный монослой. ФЛ, а также НЭХС расположены в наружной

оболочке таким образом, что их полярные группы ориентированны наружу, а

гидрофобные жирно – кислотные “хвосты” – внутрь частицы, причем какая-то

часть этих “хвостов” даже погружена в липидное ядро.

По всей вероятности , наружная оболочка ЛП представляет собой не

гомогенный слой, а мозаичную поверхность с выступающими участками белка и ,

возможно, НЭХС. Именно такая структура делает ЛП-частицу менее

обособленной по сравнению с клеткой, окруженной бислойной мембраной, и

объясняет легкую подвижность НЭХС (в меньшей степени белка и ФЛ) и

способность этих компонентов переходить из одного класса ЛП на другой, даже

сердцевинно-расположенные ЭХС и ТГ могут переходить из ЛП-частиц одной

плотности на ЛП-частицы другой.

Существует много различных схем строения ЛП-частицы. Предполагается ,

что входящие в ее состав белки занимают только часть наружной оболочки. На

основании данных , полученных при изучении переноса энергии с остатков

белка одного из классов ЛП (ЛПНП) на гидрофобный слой пирен , было сделано

заключение, что глубина погружения триптофанилов в фосфолипидный монослой

составляет всего лишь 1,16 ( 0,26 нм. Вместе с тем, допускается, что

значительная часть каждой белковой молекулы погружены в ЛП-частицу глубже,

чем толщина ее наружной оболочки. В целом положение белков в ЛП-частице

напоминает картину белкового “айсберга”, плавающего в “липидном море”,

предложенную ранее для объяснения структуры клеточных мембран.(рис. 1)

Схема строения ЛП-частицы имеет сходство со структурой плазматической

мембраны. Некоторое количество ЭХС и ТГ (не показано) содержится в

поверхностном слое, а в ядре частицы имеется небольшое количество НЭХС.

Такая структура может обеспечивать непосредственный контакт белковых

молекул с липидами. Отдельные белки (апопротеины), входящие в состав ЛП ,

выполнят коэнзимную функцию в таких реакциях , как эстерификация ХС и

гидролиз ТГ, протекающих непосредственно на ЛП-частице. Это требует

прямого контакта липидов с апопротеинами и соответствующими энзимами [5,

1999]. Апопротеины обеспечивают растворимость ЛП и (благодаря их сигнальной

роли) определяют пути метаболизма и судьбу каждого класса ЛП-частиц [3,

2000].

Липиды оболочки ЛП-частицы обладают более высокой микровязкостью, чем

липиды ядра. Микровязкость липидов увеличивается , если в оболочке

увеличивается содержание НЭХС, а в сердцевине – содержание ЭХС и ТГ с

насыщенными ЖК. Увеличение микровязкости липидов может наблюдаться при

скармливании животным ХС, а ее снижение – при содержании на диете , богатой

полиненасыщенными ЖК. Микровязкость липидов , особенно оболочки ЛП-частицы

, играет определенную роль в ее взаимодействии с мембраной клеток. В целом

интегральность структуры ЛП-частицы обеспечивается гидрофобными , и в

большей степени, ионными связями; при этом имеют место следующие

взаимодействия: липид – липид, липид – белок, белок – белок.

В связи с тем, что плазменные ЛП представляют собой сложные

надмолекулярные комплексы, в которых связи между компонентами комплекса

носят нековалентный характер, применительна к ним вместо слова “молекула”

употребляют выражение “частица”.

Классификация ЛП.

Существует несколько классификаций ЛП, основанных на различиях в их

свойствах: гидратированной плотности, скорости флотации,

электрофлоретической подвижности, а так же на различиях в апопротеиновом

составе. Наибольшее распространение получила классификация, основанная на

поведении отдельных ЛП в гравитационном поле в процессе

ультрацентрифугирования. Гидратированная плотность ЛП колеблется в пределах

Страницы: 1, 2, 3, 4