Структура и функции липидов. Стероиды. Жирорастворимые витамины

1.

Структура и функции липидов.
Стероиды.
Жирорастворимые витамины
Svetlana Protopop
doctor în științe medicale,
conferențiar universitar

2.

Липиды
• Гетерогенная группа химических
соединений, общим свойством которых
является:
1) нерастворимость в воде;
2) растворимость в органических
растворителях (эфир, хлороформ, бензол).

3.

Функции липидов
Энергетическая – 9,3 kcal/g
Резервная – триглицериды
Структурная (все амфифильные липиды)
Теплоизоляция – триглицериды
Электроизоляция – липиды нервных клеток
Механическая защита – триглицериды
Регуляторная – гормоны производные
холестерола
• Витаминная – витамин D

4.

Классификация липидов
I. Cтруктурный
принцип
Простые – сложные эфиры
жирных кислот со спиртами
Ацилглицеролы
Воска
Сложные – сложные эфиры
жирных кислот со спиртами
+ другие вещества
Фосфолипиды
Глицерофосфолипиды
Гликолипиды
Сфингофосфолипиды

5.

Классификация липидов
II. Физико-химический принцип:
1. Нейтральные – триглицериды и эфиры
холестерола;
2. Полярные (амфифильные) – все остальные.
III. Функциональный принцип:
1. Резервные – триглицериды и эфиры
холестерола;
2. Структурные – все остальные.

6.

Жирные кислоты (ЖК)
R COOH
I. Насыщенные (окончание -ановая)
II. Ненасыщенные (окончание -еновая):
• Моноеновые;
• Полиеновые.
В состав природных жиров обычно входят
ЖК с четным числом атомов углерода.
Двойные связи обычно в цис-конфигурации.

7.

Стеариновая и олеиновая кислоты

8.

Насыщенные жирные кислоты
Символ Название
Распространение
С2
Уксусная
Главный конечный продукт углеводного брожения у
жвачных животных.
С4
Масляная
Присутствует в сливочном масле.
С6
Капроновая
Присутствует в сливочном масле.
С8
Каприловая
Присутствует в сливочном масле и в животных жирах.
С10
Каприновая
Присутствует в сливочном масле и в животных жирах.
С12
Лауриновая
Спермацетовый жир, кокосовое масло.
С14
Миристиновая
Мускатный орех, кокосовое масло.
С16
Пальмитиновая Во всех животных и растительных жирах.
С18
Стеариновая
Во всех животных и растительных жирах.
С20
Арахидиновая
Арахисовое масло.
С22
Бегеновая
Семена растений.
С24
Лигноцеровая
Цереброзиды, арахисовое масло.

9.

Ненасыщенные жирные кислоты
Символ
Название
Распространение
С16:1; Δ9
Пальмитолеиновая
(цис-9-гексадеценовая)
Почти во всех жирах.
С18:1; Δ9
Олеиновая
(цис-9-октадеценовая)
Самая распространенная во всех
природных жирах.
С24:1; Δ15
Нервоновая (цис-15тетракозеноевая )
Присутствует в цереброзидах.
С18:2; Δ9,12
Линолевая (цис-9,12октадекадиеновая)
Пшеница, арахис, соя, многие
растительные масла.
С18:3; Δ9,12,15
Линоленовая (цис-9,12,15- Часто обнаруживается вместе с
октадекатриеновая)
линолевой к-той.
С20:4; Δ5,8,11,14
Арахидоновая
(цис-5,8,11,14эйкозатетраеноевая)
Часто обнаруживается вместе с
линолевой к-той; важный компонент
фосфолипидов животных.
С20:5; Δ5,8,11,14,17
Тимнодоновая
(цис-5,8,11,14,17эйкозапентаеноевая)
Важный компонент рыбьего жира
(печень трески).

10.

Незаменимые жирные кислоты
• Полиеновые жирные кислоты (линолевая и
линоленовая) не синтезируются в
человеческом организме – незаменимые
жирные кислоты (витамин F).
• Арахидоновая кислота синтезируется из
линолевой кислоты.
• Ω – углерод концевой метильной группы.
• Ω 6 – С18:2; Δ9,12
С20:4; Δ5,8,11,14
• Ω 3 – С18:3; Δ9,12,15 С20:5; Δ5,8,11,14,17

11.

Ацилглицеролы
Состав – глицерол + 1, 2 или 3 жирные кислоты
CH2 OH
CH
OH
R COOH
CH2 OH
Триацилглицеролы, триглицериды (ТАГ)
– сложные эфиры глицерола и 3-х
жирных кислот.
ТАГ являются гидрофобными,
нейтральными жирами.
Функция – резервная (жировая ткань) –
до 20% массы тела составляют ТАГ.
CH2 O
CH
O
CH2 O
O
C
O
C
O
C
R1
R2
R3

12.

Глицерофосфолипиды
(фосфоглицериды)
Состав:
Глицерол
2 жирные кислоты
Фосфорная кислота
Аминоспирт
CH2 O
CH
O
CH2 O
O
C
O
C
O
P
O-
R1
R2
O R3

13.

Глицерофосфолипиды
Гидрофобные хвосты
CH2 O
CH O
CH2 O
O
C
O
C
O
P
R1
CH2 O
R2
CH
OH
CH2 O
O-
Фосфатидная кислота
O
O
C
O
C
O
P
O-
R1
Гидрофильная
головка
R2
O CH2
CH
NH3+
COO-
Фосфатидилсерины

14.

Глицерофосфолипиды
CH2 O
CH
O
CH2 O
O
C
O
C
O
P
R1
R2
O CH2
Фосфатидилэтаноламины
(кефалины)
CH2 NH3+
O-
CH2 O
CH O
CH2 O
O
C
O
C
O
P
O-
R1
R2
O CH2
Фосфатидилхолины
(лецитины)
CH2 N+(CH3)3

15.

Функции глицерофосфолипидов
Глицерофосфолипиды являются основными
структурными компонентами клеточных
мембран.

16.

Глицерофосфолипиды
CH2 O
CH
O
CH2 O
O
C R1
O
C R2
OH OH
O
P O
O-
OH
OH
OH
CH2 O
CH O
CH2 O
O
C R1
O
C R2
OH OH
O
P O
O-
Pi O
OH
O Pi
Фосфатидилинозитолы
– в ходе 2-х реакций
фосфорилирования
превращается в
фосфатидилинозитол
-4,5-дифосфат.
Фосфатидилинозитол
-4,5-дифосфат – является
предшественником
вторичных посредников –
ДАГ и IP3.

17.

Глицерофосфолипиды – предшественники
вторичных гормональных посредников
(IP3)
(ДАГ)

18.

Глицерофосфолипиды
Плазмалогены – состав:
• Глицерол
• 1 положение – длиноцепочечный спирт
• (простая эфирная связь)
• 2 положение – ЖК
CH2 O CH CH
O
• Фосфорная кислота
CH O C R2
• Аминоспирт
Плазмалогены – составляют до
10% фосфолипидов нервной и
мышечной ткани.
CH2 O
O
P
O-
R1
O R3

19.

Функции глицерофосфолипидов
• Структурные компоненты клеточных мембран.
• Предшественники вторичных гормональных
посредников (Пример – фосфатидилинозитол4,5-дифосфат является предшественником
диацилглицерола и инозитол-1,4,5трифосфата).
• Выстилают поверхность альвеол легких,
предотвращая их слипание во время выдоха
(Пример – дипальмитиллецитин входит в
состав сурфактанта легких).

20.

Сфингофосфолипиды
Сфингомиелины – состав:
Сфингозин
Жирная кислота
Фосфорная кислота
Аминоспирт
Функция – структурная (входят в состав
клеточных мембран, особенно нервных
клеток).
Являются амфифильными веществами.

21.

HO CH CH
CH
CH
(CH2)12 CH3
Сфингозин
NH2
CH2 OH
+ остаток жирной кислоты
HO CH CH
CH
NH
CH2 OH
CH (CH2)12 CH3
O
C R
Церамид
+ фосфорилхолин
Гидрофобные хвосты
CH (CH2)12 CH3
O
Сфингомиелин
NH C R
O
Гидрофильная
O P O CH2 CH2 N+(CH3)3
головка
O-
HO CH CH
CH
CH2

22.

Гликолипиды
Гликосфинголипиды – состав:
Сфингозин
Жирная кислота
Углеводы
Классификация
Цереброзиды
Сульфатиды
Ганглиозиды

23.

Цереброзиды
состоят из церамида и моносахарида (глюкозы или
галактозы).
Жирная кислота в церамиде обычна представлена С24.
CH (CH2)12 CH3
O
C R
HO CH CH
CH
NH
CH2 O
O
CH2OH
OH
OH 4
CH (CH2)12 CH3
O
C R
HO CH CH
CH
NH
CH2 O
CH2OH
O
OH
4
OH
OH
Галактоцереброзиды
содержится в основном
в нервных тканях
OH
Глюкоцереброзиды
содержится в основном
в тканях, отличных от
нервных

24.

Сульфатиды
Являются производными цереброзидов, у
которых в 3-м положении углевода
содержится сульфат.
HO CH
CH
CH
NH
CH (CH2)12
O
C R
CH2 O
O
OH
CH2OH
OH
O SO3-
CH3
Сульфогалактоцереброзид
в больших количествах
содержится в миелине.

25.

Ганглиозиды
Состоят из церамида,
гетероолигосахарида и 1, 2, 3 сиаловых
кислот.
• Классы ганглиозидов:(G – ганглиозид):
• GM – моносиаловый ганглиозид;
• GD – дисиаловый ганглиозид;
• GT – трисиаловый ганглиозид.
Содержатся в основном в нервной ткани.
Выполняют рецепторную функцию.

26.

Ганглиозид GM2
Neu5Ac
Церамид
Glc
Gal
GalNAc
N-ацетилнеураминовая
кислота (сиаловая кислота)

27.

Ганглиозид GM2

28.

Стероиды

29.

Стероиды
Все стероиды содержат
циклическое ядро – стеран.
Стеран (гонан) –
циклопентанпергидрофенантрен
Стероиды:
Стерины (стеролы) – холестерол и витамины группы D;
Стероидные гормоны;
Желчные кислоты.

30.

Стерины (стеролы)
Холестан
(10,13-диметил-17 сек. изо-октилстеран)
Стерины – производные холестана, содержащие –ОН в 3-м
положении – холестерол, провитамины D.

31.

Холестерол (холестерин) (С27)
Холестерол
Является полярным
веществом.
HO
R
C
O
O
Эфиры холестерола
(холестериды)
Являются гидрофобными
соединениями.
Резервная и транспортная
форма холестерола.

32.

Метаболическая роль холестерола
Входит в состав клеточных мембран;
Является предшественником стероидных
гормонов (эндокринные стероидогенные
железы);
Является предшественником витаминов D
(кожа);
Является предшественником желчных
кислот (печень).

33.

Провитамины D
7-дегидрохолестерин
– содержится в коже.
HO
HO
Эргостерин – содержится
в растениях и дрожжах.

34.

Стероидные
гормоны
Кортикостероиды
Половые гормоны
Мужские
половые
гормоны
(дегидроэпиандростерон)
Глюкокортикоиды
(кортизол)
Минералокортикоиды
(альдостерон)
Мужские
половые
гормоны
(тестостерон)
Эстрогены
(эстрадиол)
Женские
половые
гормоны
Гестагены
(прогестерон)

35.

Синтез стероидных гормонов
коркового слоя надпочечников
Клубочковая зона:
• Минералокортикоиды – альдостерон.
Пучковая и сетчатая зоны:
• Глюкокортикоиды – кортизол;
• Мужские половые гормоны –
дегидроэпиандростерон, андростендион.

36.

Синтез половых стероидных
гормонов
• Мужские половые гормоны синтезируются
в интерстициальных клетках (Лейдига)
семенников.
• Женские половые гормоны:
• Эстрогены синтезируются в фолликулах
яичников;
• Прогестерон синтезируется в желтом теле.

37.

Прегнан (С21) и его производные
CH3
C
O
O
Прегнан (С21)
Прогестерон (С21)
CH2
C
HO
O
OH
O
O
OH
HO
H
C
CH2
C
OH
O
O
Кортизол (С21)
Альдостерон (С21)

38.

Глюкокортикоиды (эффекты)
• Стимуляция глюконеогенеза.
• Стимуляция катаболизма белков в мышцах и
активация синтеза белков в печени.
• Стимуляция липолиза в конечностях и
активация липогенеза на лице, шее,
туловище.
• Противовоспалительный эффект и
иммуносупрессивный эффект.

39.

Минералокортикоиды (эффекты)
• Стимуляция реабсорбции натрия в
дистальных извитых канальцах и
собирательных трубочках почек.
• Стимуляция секреции калия, аммония.

40.

Андростан (С19) и его производные
Андростан (С19)
OH
O
Тестостерон (С19)

41.

Андрогены (эффекты)
• Половая дифференцировка.
• Развитие вторичных половых признаков и
структур.
• Половое поведение.
• Анаболический эффект – рост мышечноскелетной системы.

42.

Эстран (С18) и его производные
Эстран (С18)
OH
HO
Эстрадиол (С18)

43.

Женские половые гормоны
(эффекты)
• Половая дифференцировка.
• Развитие вторичных половых признаков и
структур.
• Созревание и поддержание функции женской
репродуктивной системы.
• Менструальный цикл.
• Половое поведение.
• Беременность и роды.
• Развитие молочной железы и лактация.

44.

Холан (С24) и его производные
(желчные кислоты)
COOH
Холан (С24)
COOH
OH
HO
Холановая кислота
OH
Хенодезоксихолевая кислота
(3,7-дигидроксихолановая кислота)
Дезоксихолевая кислота
(3,12-дигидроксихолановая кислота)
Холевая кислота (3,7,12тригидроксихолановая кислота)
Литохолевая кислота
(3-гидроксихолановая кислота)

45.

Желчные кислоты
• Карбоксильные группы желчных кислот имеют
рК~6, поэтому при физиологических значениях рН
в кишечнике они не полностью диссоциированы и
не являются эффективными эмульгаторами.
• В печени происходит конъюгация желчных кислот с
глицином и таурином, которые полностью
ионизированны при рН кишечного сока.
Конъюгированные желчные кислоты находятся в
ионизированной форме и поэтому называются
солями желчных кислот.
• Именно они служат главными эмульгаторами
липидов в кишечнике.

46.

Конъюгированные желчные кислоты
O
C
OH
HO
NH
CH2
COO-
Гликохолевая кислота
OH
O
C
OH
HO
OH
NH
CH2
CH2
S O 3-
Таурохолевая кислота

47.

Функции желчных кислот
• Обладают поверхностно-активными
свойствами – эмульгируют пищевые жиры,
делая их доступными для дейсвия липазы.
• Активируют поджелудочную липазу
(фермент, который гидролизует пищевые
триглицериды).
• Участвует во всасывании продуктов
гидролиза липидов и жирорастворимых
витаминов.

48.

Жирорастворимые витамины

49.

Витамин D3 (холекальциферол,
антирахитический витамин)
синтезируется из 7-дегидрохолестерина,
содержащегося в коже человека, при солнечном
облучении или облучении лампой
ультрафиолетового излучения.
УФ
HO
7-Дегидрохолестерин
HO
Витамин D3
(холекальциферол)

50.

Витамин D2 (эргокальциферол)
Эргостерин содержится в растительных маслах,
дрожжах, грибах.
УФ
HO
HO
Эргостерин
Витамин D2
(эргокальциферол)

51.

Витамин D (кальциферол, антирахитический
витамин)
Распространение в природе:
витамин D3 – продукты животного происхождения:
сливочно масло, желтки яиц, печень и жиры, рыбий
жир.
витамин D2 – растительные масла (подсолнечное,
оливковое и др.), дрожжи, некоторые грибы.
Суточная потребность:
для детей – 10-25 мкг (500-1000 ME) в зависимости
от возраста, физиологического состояния организма.
для взрослого человека достаточно минимального
количества витамина D.

52.

• Активной формой витамина D является
кальцитриол [1,25(OH)2D3], который
образуется в организме в ходе двух реакций
гидроксилирования.
• Первое гидроксилирование в 25-м
положении осуществляется в печени,
• а второе – в 1-м положении протекает в
почках.
• Почечная lα-гидроксилаза активируется
паратгормоном.

53.

Кальцитриол – активная форма витамина D3
Провитамин D3
Кожа
УФ
Витамин D3 (холекальциферол)
Печень
25-гидроксилаза
25-гидроксихолекальциферол [25(OH)D3] (кальцидиол)
Почки
1α-гидроксилаза
Кальцитриол
1,25-дигидроксихолекальциферол [1,25(OH)2D3]

54.

Биологическая роль
• Кальцитриол выполняет гормональную роль в
регуляции обмена кальция и минерализации
костной ткани – участвует в:
1. регуляции процессов всасывания Са и Р в
кишечнике (индуцирует синтез Са2+связывающего белка),
2. резорбции костной ткани,
3. реабсорбции Са и Р в почечных канальцах.

55.

Гиповитаминоз D (рахит)
Основные симптомы рахита у детей:
остеомаляция – размягчение костей (О- или Хобразные формы).
рахитические четки – своеобразные утолщения на
костно-хрящевой границе ребер;
большая голова и увеличенный живот (гипотония
мышц);
задерживаются появление первых зубов и
формирование дентина.
У взрослых – остеопороз вследствие вымывания
уже отложившихся солей; кости становятся
хрупкими, что часто приводит к переломам.

56.

Гипервитаминоз D
При ≪ударной≫ терапии рахита и некоторых
дерматозов (волчанка).
Клинические проявления:
Кальцификация тканей легких, почек, сердца,
сосудов.
Остеопороз, частые переломы.
Симптомы исчезают после прекращения
приема витамина.
Прием очень больших доз витамина D –
смертельный исход.

57.

Витамин А (ретинол;
антиксерофтальмический витамин)
Источники:
Животные продукты – рыбий жир, печень
крупного рогатого скота и свиней, яичный
желток, молочные продукты.
Суточная потребность – 1-2,5 мг витамина
или 2-5 мг каротина.
Откладывается в печени.
В пищевых продуктах активность витамина А
выражается в МЕ (1МЕ – 0,3 мг витамина или
0,6 мг каротина).

58.

Витамин А (ретинол, ретиналь и ретиноевая
кислота)
Ретинол – циклический непредельный одноатомный
спирт, состоит из шестичленного кольца (β-ионон), двух
остатков изопрена и первичной спиртовой группы.

59.

Каротеноиды (провитамины А)
Растительные продукты – морковь, томаты,
перец, салат.
Каротиндиоксигеназа (фермент слизистой
оболочки кишечника и печени) превращает
каротиноиды в 2 молекулы ретиналя.

60.

Биологические функции витамина А
• В организме ретинол превращается в
ретиналь и ретиноевую кислоту.
• Ретиноевая кислота является гормоном.
Взаимодействуя с ядерными рецепторами,
регулирует экспрессию генов,
ответственных за рост и дифференцировку
эпителиальных тканей, включительно кожи.
• 11-цис-ретиналь участвует в процессе
светоощущения.

61.

62.

Гиповитаминоз А
• Ксерофтальмия, сухость роговой оболочки
глаза (от греч. xeros – сухой, ophthalmos – глаз)
вследствие закупорки слезного канала,
эпителий которого подвергается ороговению.
• «Кератомаляция≫ (от греч. keras – рог, malatia
– распад). Распад и размягчение роговицы
связаны с развитием гнойного процесса,
поскольку гнилостные микроорганизмы при
отсутствии слезной жидкости быстро
развиваются на поверхности роговицы.
• Куриная, или ночная, слепота (гемералопия) –
потеря остроты зрения.

63.

Гиповитаминоз А
• Торможение роста, снижение массы тела,
общее истощение организма.
• Специфические поражения эпителия кожи
(пролиферация и патологическое
ороговение, фолликулярный гиперкератоз,
кожа усиленно шелушится, становится
сухой, вторичные гнойные и гнилостные
процессы).
• Поражение эпителия слизистой оболочки
всего пищеварительного тракта,
мочеполового и дыхательного аппаратов.

64.

Гипервитаминоз А
• Развивается при употреблении печени
белого медведя, тюленя, моржа,
у детей в результате приема больших
количеств рыбьего жира и препаратов
витамина А.
Проявления:
• Воспаление глаз, гиперкератоз, выпадение
волос, общее истощение организма.
• Потеря аппетита, головные боли,
диспепсические явления (тошнота, рвота),
бессонница.

65.

Витамин Е, токоферолы
(от греч. tokos – потомство, phero – несу).
•α-, β-, γ-, δ-токоферолы и 8-метилтокотриенол.
•Являются производными 2-метил-2(4', 8', 12'триметилтридецил)-хроман-6-ола, или токола
α-токоферол

66.

Витамин Е
Распространение в природе:
Растительные масла (подсолнечное,
хлопковое, соевое, кукурузное).
Салат, капуста и семена злаков.
Продукты животного происхождения –
мясо, сливочное масло, яичный желток.
Откладывается в организме во многих
тканях (жировая ткань, мышцы,
поджелудочная железа).
Суточная потребность – около 5 мг.

67.

Биологическая роль витамина Е
• Активный природный антиоксидант:
токоферолы разрушают наиболее реактивные
формы кислорода и соответственно
предохраняют от окисления
полиненасыщенные жирные кислоты
клеточных мембран.
• Выполняют специфическую роль в обмене
селена. Селен является интегральной частью
глутатионпероксидазы – фермента,
обеспечивающего защиту мембран от
разрушающего действия пероксидных
радикалов.

68.

Гиповитаминоз Е
• Нарушение эмбриогенеза и дегенеративные
изменения репродуктивных органов, что
приводит к стерильности.
• У самок в большей степени поражается
плацента, чем яичники; процесс
оплодотворения яйца не нарушен, но очень
скоро плод рассасывается.
• У самцов происходит атрофия половых желез,
приводящая к полной или частичной
стерильности.
• Мышечная дистрофия, жировая инфильтрация
печени, дегенерация спинного мозга.

69.

Витамин К (антигеморрагический);
нафтохиноны
• Производные хинонов с боковыми
изопреноидными цепями.
• Витамин K1 (филлохинон) – растительный.
• Витамин К2 (менахинон) – в растениях и в
организме животных.
• За открытие антигеморрагического
действия витамина К Э. Дойзи и X. Дам
удостоены Нобелевской премии в 1943 г.

70.

Витамин К (антигеморрагический);
нафтохиноны

71.

Метаболическая роль витамина К
• Витамин К является коферментом карбоксилазы
глутаминовой кислоты из состава
Са2+-связывающих белков (Gla-белки):
• Кальмодулин;
• Кальций-переносящий белок энтероцитов
(кальбиндин);
• Коллаген;
• Факторы свертывания крови (II, VII, IX, X);
• Са2+-АТФ-аза.
В ходе карбоксилирования образуется γкарбоксиглутаминовая кислота (Gla).

72.

Метаболическая роль витамина К
Реакция посттрансляционного карбоксилирования
глутаминовой кислоты в составе
Са2+-связывающих белков (Gla-белки)
COO
-
COO
CH COO
CH2
O
C
CH2
N
H
CH
C
O
-
O
H
N
+ CO2
C
CH2
N
H
CH
C
O
H
N
-

73.

Гиповитаминоз К
• Встречается редко (пища богата витамином К и он
синтезируется кишечной микрофлорой).
• Развивается обычно при нарушении процесса
всасывания жиров в кишечнике.
• Самопроизвольные паренхиматозные и
капиллярные кровотечения (носовые кровотечения,
внутренние кровоизлияния).
• Поражения сосудов (включая хирургические
операции) могут привести к обильным
кровотечениям.
• У детей грудного возраста часто возникают
обильные подкожные кровотечения и
кровоизлияния (геморрагический диатез),
являющийся следствием недостаточности
свертывания крови у матери.