Переваривание и всасывание липидов. Транспортные формы липидов в крови. Лекция № 7

1. Лекция № 7

Переваривание и
всасывание
липидов.
Транспортные
формы липидов в
крови.
Окисление жирных
кислот.
Биосинтез жирных
кислот и триацилглицеролов.

2. План лекции:

1. Особенности строения липидов.
2. Функции липидов.
3. Классификация липидов.
4. Строение ТАГ.
5. Переваривание и всасывание пищевых ТАГ.
6. Основные транспортные формы липидов.
7. Путь экзогенных жиров и хиломикронов.
8. β – окисление жирных кислот.
9. Биосинтез ЖК.
10. Биосинтез ТАГ.

3. Липиды

Липиды – это
разнообразная по
строению группа
органических
молекул, имеющих
общие свойства –
гидрофобностьили
амфифильность.

4.

5. Функции липидов

1. Участвуют
в
формировании
мембран:
глицерофосфолипиды,
сфинголипиды,
холестерол;
2. Являются предшественниками коферментов:
жирорастворимый витамин К;
3. Образуют энергетический запас организма,
выполняют функцию теплоизоляционной и
механической защиты – триацилглицеролы
(ТАГ);
4. Используются на построение желчных кислот,
стероидных гормонов, витамина D3;
5. Участвуют в передаче гормональных сигналов,
активации ферментов – фосфотидилсерин.

6.

Строение и функции основных классов липидов
человека
Класс липидов
Схема строения
Функции
Преимущественная локализация
Жирные кислоты
Структурные
компоненты
большинства
классов
липидов,
источники
энергии
Все клетки (в
составе других
классов липидов)
Триацилглицеролы (ТАГ)
Запасание
Адипоциты
энергетического,
материала,
термоизоляция,
механическая
защитная
функции

7.

Строение и функции основных классов липидов
человека
Класс липидов
Схема строения
Функции
Преимущественная
локализация
Глицерофосфолипиды:
Х-холин;
Этаноламин;
Серин;
Инозитолбифосфат
Структурные компоненты
мембран;
фосфадитилхолин, кроме
того, структурный элемент
липопротеинов, компонент
сурфактанта,
предотвращающего
слипание альвеол (в этом
случае R1 и R2 –
пальмитиновые кислоты)
Мембраны клеток,
монослой на
поверхности
липопротеинов,
альвеолы легких
Сфингофосфолип
идысфингомиелины
Основные структурные
компоненты мембран
клеток нервной ткани
Миелиновые
оболочка нейронов,
серое вещество мозга

8.

Строение и функции основных классов липидов
человека
Класс липидов
Схема строения
Гликолипиды:
Цереброзиды,
если Хмоносахарид;
ганглиозиды, если
Х-углеводы
сложного состава
Стероиды
Функции
Преимущественная локализация
Компоненты мембран Внешний слой
клеток нервной
клеточных
ткани, антигенные
мембран
структуры на
поверхности разных
типов клеток;
рецепторы,
структуры,
обеспечивающие
взаимодействие
клеток
Холестерол и его
производные
Компонент мембран,
предшественник в
синтезе желчных
кислот и стероидных
гормонов
Мембраны клеток,
липопротеины
крови

9.

Жирные кислоты
Насыщенные
не содержат двойных связей
Н3С – СН2 – СН2 – (СН2)К – СООН
Общая формула СnH2n+1COOH
Ненасыщенные ( в положении 2 ТАГ)
содержат двойные связи
Н3С – (СН2)1 – СН = CH - (СН2)d – СООН
Общая формула СnH(2n+1)- 2mCOOH, где
k, l, d – количество ( - СН2 - ) – звеньев;
n – количество углеродных атомов в радикале;
m – количество двойных связей в радикале
Миристиновая С14
С13Н27СООН
Пальмитиновая С16
С15Н31СООН
Стеариновая С18
С17Н35СООН
Моноеновые
Пальмитоолеиновая С16:1 С15Н29СООН
Олеиновая С18:1
С17Н33СООН
Полиеновые
Линолевая С18:2
С17Н31СООН
Линоленовая С18:3 С17Н29СООН
Арахидоновая С20:4 С19Н31СООН

10.

СН3(CH2)nCOO-
Жирная кислота
ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ, ПРИСУТСТВУЮЩИЕ В ПЛАЗМЕ
Название
Длина
цепи
Источник
Насыщенные
миристиновая
пальмитиновая
стеариновая
С 14:0
С 16:0
С 18:0
кокосовое масло
животный жир
животный жир
Мононенасыщенные
(моноеновые)
пальмитолеиновая
олеиновая
С 16:1 ω7
С 18:1 ω9
животный жир
растительное масло
Полиненасыщенные
( полиеновые)
эссенциальные
линолевая
линоленовая
арахидоновая
эйкозапентатеновая
С 18:2 ω6
С 18:3 ω6
С 20:4 ω8
С 20:5 ω3
растительное масло
растительное масло
растительное масло
рыбий жир
В сокращенной формуле указано количество атомов углерода и
число двойных связей.
n – количество углеродных атомов в радикале;
Ближайшая к метильному концу двойная связь обозначена символом
ω

11. Строение триацилглицеролов (ТАГ)

ТАГ (жиры) являются сложными эфирами жирных
кислот и трехатомного спирта глицерола. К 3
гидроксильным группам глицерола присоединены 3
остатка жирных кислот.
O
O
H2C – O – C – R1
R2 – C – O – CH
O
H2C – O – C – R3
ТАГ – гидрофобные молекулы, различаются строением
жирнокислотных радикалов (R1, R2, R3,).

12. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ ЖИРОВ. РЕСИНТЕЗ ЖИРОВ В КЛЕТКАХ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ КИШЕЧНИКА

Переваривание и всасывание пищевых ТАГ
Пищевые ТАГ
Большие липидные капли
Тонкая кишка
Эмульгирование
Желчные
кислоты
Желчные
кислоты
Тонкодисперсная эмульсия
COR1
ТАГ
R2OC
COR2
H2O
Панкреатическая
Гидролиз
липаза
Кровь
воротной
вены
ОН
2 – МАГ R2ОС
Формирование
смешанных
мицелл
Жирные кислоты
(RCOOH)
В лимфатический сосуд
ОН
Желчные
кислоты
Всасывание
смешанных
мицелл
Желчные кислоты
2 – МАГ
Хиломикроны
(ХМ)
ХМ
Другие липиды
2RCOOH
Смешанная мицелла
ТАГ
2RCOSKoA
Клетки слизистой оболочки кишечника - энтероциты
В кровоток

13. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ ЖИРОВ. РЕСИНТЕЗ ЖИРОВ В КЛЕТКАХ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ КИШЕЧНИКА

Общая структура липопротеинов
плазмы крови
(ХМ, ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП, ЛПВП)
В организме человека
липиды представлены
большой группой
соединений:
• гидрофобные триацилглицеролы ТАГ, эфиры холестерола
–ЭХ
• амфифильные глицерофосфолипиды,
сфинголипиды.

14. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ ЖИРОВ. РЕСИНТЕЗ ЖИРОВ В КЛЕТКАХ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ КИШЕЧНИКА

15. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ ЖИРОВ. РЕСИНТЕЗ ЖИРОВ В КЛЕТКАХ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ КИШЕЧНИКА

Липопротеины – транспортные формы липидов
Типы
липопротеинов
Состав, %
Белки
ФЛ
ХС
ЭХС
ТАГ
Хиломикроны (ХМ)
ЛПОНП
ЛПНП
ЛППП
ЛПВП
2
3
2
3
85
10
18
7
10
55
11
23
8
30
26
22
21
8
42
7
50
27
4
16
3
Функции
Транспорт липидов
из клеток
кишечника (экзогенных липидов)
Транспорт
липидов,
синтезируемых в
печени (эндогенных липидов)
Промежуточная
форма
превращения
ЛПОНП В ЛПНП
под действием
фермента ЛПлипазы
Транспорт
холестерола в
ткани
Удаление избытка
холестерола из
клеток и других
липопротеинов.
Донор
апопротеинов А,
С - II
Место
образования
Эпителий тонкого
кишечника
Клетки печени
Кровь
Кровь ( из
ЛПОНП и ЛППП)
Клетки печени –
ЛПВП –
предшественники
Плотность г/мл
0,92 – 0,98
0,96 – 1,00
1,00 – 1,06
1,06 – 1,21
Диаметр
частиц, нМ
Больше 120
30 – 100
21 – 100
7 – 15
Основные
аполипопротеи
ны
В- 48
С – II
Е
В – 100
С – II
Е
В - 100
А–I
С – II
Е
В – 100
Е

16. ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ ЖИРОВ. РЕСИНТЕЗ ЖИРОВ В КЛЕТКАХ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ КИШЕЧНИКА

Путь экзогенных жиров и хиломикронов
Лимфа
Хиломикроны
(незрелые)
Кровь
Хиломикроны
(незрелые)
ЛПВП
апоС-II
апоЕ
ХМ незр.
Стенки
капилляра
Энтероцит
ЖК
ХМ зрел.
Лизосомы
СО2 + Н2О
Мышца
С-II
Печень
ЛПЛ
ХМ ост.
ЖК
Рецепторы
ЖК
Холестерол
Аминокислоты
Глицерин
ЖК
+
Глицерол
Депо ТАГ
Жировая
ткань

17.

β – окисление жирных кислот –
специфический путь катаболизма

18. Переваривание и всасывание пищевых ТАГ

Характеристика β–окисления
жирных кислот
1. β–окисление жирных кислот происходит только в
аэробных условиях.
2. β–окисление жирных кислот – специфический
путь катаболизма жирных кислот, при котором от
карбоксильного конца жирной кислоты
последовательно отделяется по 2 атома углерода в
виде ацетил-КоА.
3. Метаболический путь - β–окисление – назван по
окислению жирной кислоты у β-углеродного
атома.
4. Реакции β–окисления и последующего окисления
ацетил-КоА в ЦТК служат одним из основных
источников энергии для синтеза АТФ по
механизму окислительного фосфорилирования.

19. Гидролиз триацилглицеролов

1-й этап - Активация жирных кислот
Активация жирных кислот протекает в цитозоле.
R – COOH + HS-KoA + АТФ
Жирная кислота
Ацил-КоА-синтаза
В5
R – CO ~ S-KoA + АМФ + PPi
Ацил-КоА

20. ХИЛОМИКРОНЫ - ТРАНСПОРТНАЯ ФОРМА ЭКЗОГЕННЫХ ЖИРОВ

2-й этап - Перенос жирных кислот через
мембраны митохондрий
Наружная мембрана
Внутренняя мембрана
Цитозоль
R – C ~S-KoA
||
O
Карнитин
Карнитинацилтрасфераза I
HS-KoA
R – C---Карнитин
||
O
*
Т
Р
А
Н
С
Л
О
К
А
З
А
Матрикс
Карнитин
R – C ~S-KoA
||
O
Карнитинацилтрасфераза II
R – C---Карнитин
||
O
HS-KoA

21. Общая структура липопротеинов плазмы крови (ХМ, ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП, ЛПВП)

3-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот.
Окисление протекает в матриксе митохондрии.
О
β
α
||
R – CH2 – CH2 – CH2 – C ~ SKoA
– Ацил - КоА
FAD
Ацил – КоА дегидрогеназа
FADH2
О
||
R – CH2 – CH = CH – C ~ SKoA
в ЦПЭ на Q
2 АТФ
– Еноил - КоА

22.

3-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот
О
||
R – CH2 – CH = CH – C ~ SKoA
– Еноил - КоА
Н2О
Еноилгидратаза
ОН
О
|
||
R – CH2 – CH – CH2 – C ~ SKoA
– β – Гидроксиацил - КоА

23. Липопротеины – транспортные формы липидов

3-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот
ОН
О
|
||
R – CH2 – CH – CH2 – C ~ SKoA
β – Гидроксиацил –
КоА дегидрогеназа
– β – Гидроксиацил - КоА
NAD +
NADH + H +
О
О
||
||
R – CH2 – C – CH2 – C ~ SKoA
в ЦПЭ на FMN
3 АТФ
– β –Кетоацил - КоА

24.

3-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот
О
О
||
||
R – CH2 – C – CH2 – C ~ SKoA
– β –Кетоацил - КоА
HSКоА
β –Кетоацил–
КоА тиолаза
О
||
R – CH2 – CH2 – C ~ SKoA
Ацил – КоА (C= n – 2)
О
||
H3C– C ~ SKoA - Ацетил- КоА
в ЦТК – 4-й этап β-окисления ЖК
12 АТФ
Следующий цикл
β - окисления

25.

Общая формула расчета баланса АТФ при
β – окислении жирных кислот с четным
числом углеродных атомов
n
n
5 АТФ * 2 1 12 АТФ 2 1АТФ
Где n 1 - число циклов β – окисления
2
n
- число образовавшихся молекул ацетил-КоА
2
1 АТФ –затрачивается на активацию жирной кислоты
n – четное число углеродных атомов жирной кислоты
5 АТФ – количество АТФ, синтезируемое за один виток
β – окисления
• 12 АТФ – количество АТФ, синтезируемое при
окислении 1 моль ацетил-КоА в ЦТК

26. Характеристика β–окисления жирных кислот

Обмен жирных кислот с нечетным числом
атомов углерода
О
СН3
СН2 С
+ СO2
S-КоА
В12
В7
СН3 СН
α
β
О
С
S-КоА
Метил-малонил-КоА
Пропионил-КоА
Метил-малонилКоА-мутаза
Пропионил-КоАкарбоксилаза
СООН
СООН
\
АТФ
СООН
АМФ
О
СН2 СН2 С
α
β
S-КоА
СукцинилКоА
ЦТК

27. 1-й этап - Активация жирных кислот

Общая формула расчета баланса АТФ при
β – окислении жирных кислот с нечетным
числом углеродных атомов
n 3
n 3
1ATФ 12ATФ *
6ATФ 1ATФ
5ATФ *
2
2
Где5 АТФ – количество АТФ, синтезируемое за один виток β – окисления
n – нечетное число углеродных атомов жирной кислоты
n 3
2
- число циклов β – окисления
- 1 АTФ –затрачивается в реакции превращения пропионил-КоА в Метил-малонил
КоА
12 АТФ – количество АТФ, синтезируемое при окислении 1 моль ацетил-КоА в ЦТК
n 3
2
- число образовавшихся молекул ацетил-КоА
6 АTФ –синтезируется при окислении сукцинил-КоА в ЦТК
- 1 АTФ –затрачивается на активацию жирной кислоты

28. 2-й этап - Перенос жирных кислот через мембраны митохондрий

Биосинтез жирных кислот

29. 3-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот. Окисление протекает в матриксе митохондрии.

Отличия биосинтеза
жирных кислот от их окисления
1. Процесс протекает в цитоплазме клетки.
2. Идет с потреблением энергии за счет
АТФ.
3. Требует НАДФН*Н+, который образуется
в пентозофосфатном пути окисления
глюкозы или при работе маликфермента.
4. Исходный метаболит – ацетил-КоА
5. Необходимо «стартовое» соединение
малонил-КоА.

30. 3-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот

Происхождение субстратов для
синтеза жирных кислот и ТАГ
ТАГ
ЦИТОЗОЛЬ
Глюкоза
Глюкозо – 6 - фосфат
NADP+
ПФПуть
Глюкозо – 6
фосфат ДГ
Фруктозо– 6 - фосфат
Глицерол – 3
фосфат
ДАФ
Оксалоацетат
NADPН+Н+
NADP+
Малат
ГАФ
АТФ
Митохондриальная Пируват
мембрана
ПДК
Ацетил - КоА
Жирная кислота
Оксалоацетат
Пальмитоилсинтетаза
Малик - фермент
Цитрат
Малат
Ацетил- КоАЦитратлиаза
карбоксилаза
Цитрат
Ацетил - КоА
Малонил КоА
Изоцитрат
↓↓V
Фумарат
Сукцинат
↑ NADN/NAD+
Изоцитратдегидрогеназа
↑ АТФ/АДФ α - Кетоглутарат
Холестерол
↓ Vцтк Сукцинил - КоА
Кетоновые тела

31. 3-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот

1-й этап Перенос ацетильных остатков
из митохондрий в цитозоль
Цитозоль
Глюкоза
Митохондрия
Пируват
Пируват
Оксалоацетат
NADРH + H+
Малик-фермент
NADР+
Ацетил - КоА
Малат
Цитратсинтаза
NADH + H+
NAD+
Оксалоацетат
Цитратлиаза
Цитрат
Ацетил - КоА
Цитрат

32. 3-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот

Синтез жирной кислоты
Жирные кислоты синтезируются из ацетил–КоА,
который образуется при аэробном окислении глюкозы.
Роль переносчика ацетильных групп из митохондрий
выполняет цитрат, который в цитоплазме расщепляется
на ацетил-КоА и оксалоацетат.
СООН
Н2С – СООН
НО – С – СООН
Н2С – СООН
Цитрат
С = О + Н3С – С ~ SKoA
Цитратлиаза
АТФ
HS – KoA
О
СН2
АДФ
Pi
СООН
Оксалоацетат
Ацетил-КоА

33. Общая формула расчета баланса АТФ при β – окислении жирных кислот с четным числом углеродных атомов

2-й этап Синтез малонил-КоА
В цитоплазме ацетил–КоА карбоксилируется и
превращается в малонил–КоА – второй субстрат,
необходимый для образования жирной кислоты. Ацетил –
КоА-карбоксилаза – регуляторный фермент.
О
Ацетил – КоА-карбоксилаза
Н3С – С ~ S-KoA + CO2 + ATФ
Биотин
Ацетил - КоА
О
НООС – СН2 - С ~ S-KoA + АДФ + Рi
Малонил - КоА

34.

3-й этап Синтез пальмитиновой кислоты
Ацетил – КоА
O
- SH остаток цистеина
- SH остаток тиоэтаноламина
Пальмитоилсинтаза
( Е-синтаза жирных
кислот)
1
Н3С – С - SKoA
HS - KoA
HOOC – CH2 – CО ~ SKoA
Малонил-КоА
HS - KoA
O
– S – C – CH3
– S – C – СН2 – COOH
O
Ацетилмалонил - Е

35. Общая формула расчета баланса АТФ при β – окислении жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов

Синтез пальмитиновой кислоты
O
– S – C – CH3
– S – C – СН2 – COOH
2
СО2
Ацетилмалонил - Е
O
Реакция конденсации
– SH
Ацетоацетил - Е
– S – C – CH2 – C – CH3
O
O

36. Биосинтез жирных кислот

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
– S – C – CH2 – C – CH3
Пентозофосфатный путь
Малик - фермент
3
O
Ацетоацетил - Е
O
NADPH + H+
Реакция восстановления
NADP+
– SH
– S – C – CH2 – CН – CH3
O
OН
β – Гидроксибутирил - Е

37. Отличия биосинтеза жирных кислот от их окисления

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
– S – C – CH2 – CН – CH3
4
O
β – Гидроксибутирил - Е
OН
Реакция дегидратации
H2O
– SH
– S – C – CH = CН – CH3
O
Еноил - Е

38. Происхождение субстратов для синтеза жирных кислот и ТАГ

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
– S – C – CH = CН – CH3
Пентозофосфатный путь
Малик - фермент
5
Еноил- Е
O
NADPH + H+
Реакция восстановления
NADP+
– SH
– S – C – CH2 – CН2 – CH3
O
Бутирил - Е

39. 1-й этап Перенос ацетильных остатков из митохондрий в цитозоль

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
Бутирил - Е
– S – C – CH2 – CН2 – CH3
6
O
I цикл
НООС – СН2 – C ~ SKoA
O
НSKoA
O
– S – C – CH2 – COOH
– S – C – CH2 – CН2 – CH3
O
Малонил - КоА

40.

Синтез пальмитиновой кислоты
O
– S – C – CH2 – CH2 – CH3
– S – С – СН2 – СООН
Бутирилмалонил - Е
O
7
CO2
– SH
– S – C – СН2 – С - CH2 – CH2 – CH3
O
O
Ацетобутирил - Е

41.

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
– S – C – СН2 – С - CH2 – CH2 – CH3
O
O
Пальмитоил - Е
Н2О
Е
Пальмитиновая кислота (пальмитат)
Ацетобутирил - Е

42. Регуляция активности ацетил – КоА-карбоксилазы

Суммарное уравнение синтеза
пальмитиновой кислоты
Ацетил - КоА + 7 Малонил – КоА + 14 (NADHPH + H+)
C15H31COOH + 7 CO2 + 8 HS – KoA + 14 NADP+ +7 H2O
Пальмитиновая кислота используется для синтеза
других жирных кислот - насыщенных (миристиновой,
стеариновой) и моноеновых (пальмитоолеиновой,
олеиновой), а так же для синтеза триацилглицеролов
(ТАГ) и фосфолипидов.

43. 3-й этап Синтез пальмитиновой кислоты

Биосинтез
триацилглицеролов

44. Синтез пальмитиновой кислоты

Глицерол-3-фосфат является
субстратом для биосинтеза
триацилглицеролов, который
образуется из:
1. глюкозы – печень, жировая ткань
2. глицерола – печень, кишечник

45. Синтез пальмитиновой кислоты

Синтез триацилглицеролов в кишечнике,
печени и жировой ткани
Глюкоза
Н2С – ОН
|
НС – ОН
|
Н2С – ОН
Н2С – ОН
|
С=О
|
Н2С – О – РО3²ˉ
Глицерол
Дигидроксиацетонфосфат
АТФ
NADH + H+
NAD +
В жировой ткани и печени
В кишечнике и
печени
АДФ
Н2С – ОН
|
НС – ОН
|
Н2С – О – РО3²ˉ
E1
Глицерол -3- фосфат
HS - KoA
E2
O
O
HS - KoA ||
||
R2C~ SKoA
R1C~ SKoA

46. Синтез пальмитиновой кислоты

Синтез триацилглицеролов в кишечнике,
печени и жировой ткани
O
O
||
||
O
H2C – O – CR1
O
H2C – O – CR1
||
|
||
|
Фосфатаза
R2C – O - CH
R2C – O - CH
|
|
H2C – ОН
H2C – O – PO3²ˉ Н3РО4
Н2О
Фосфатидная кислота
Е3
HS - KoA
ДАГ ( диацилглицерол)
O
||
R3C~ SKoA
В печени используется на
синтез фосфолипидов
Жировая
тканьдепонирование
O
||
O
H2C – O – CR1
||
|
R2C – O - CH
O
|
||
H2C – O – CR3
Печень - в составе
ЛПОНП
выходят в кровь.
Кишечник-в составе ХМ незр.
выходят в лимфу
ТАГ ( триацилглицерол)