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

VIII. 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].

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 0,93 – 1,16 гр ¤ мл, что ниже гидратированной плотности плазменных белков, не связанных с липидами. Поэтому при ультрацентрифугировании в растворах с солевой плотностью, равной 1,21 или 1,25 г ¤ мл, ЛП всплывают, а белки, неассоциированные с липидами, остаются в инфрантанте.

При аналитическом ультрацентрифугировании разделения ЛП на фракции основано на скорости их флотации при плотности раствора 1,063 г¤мл для ХМ (Sf>400), ЛПОНП (Sf 20 – 400),и ЛПНП (Sf 0 – 20) и при плотности равной 1,20 г/мл для ЛПВП.

Различная электрофоретическая подвижность по отношению к глобулинам плазмы положена в основу другой классификации ЛП согласно которой различают ХМ (остаются на старте подобно g-глобулинам), b-ЛП (ЛПНП), пре-b-ЛП (ЛПОНП) и a-ЛП (ЛПВП), занимающие положение b-, a₁ -, a₂ -глобулинов соответственно.

Приведенные выше классификации не учитывают то обстоятельство, что каждый из классов ЛП отличается большой дисперсностью и гетерогенностью. Последнего недостатка в значительной степени лишена так называемая химическая классификация ЛП, основанная на оценке состава апопротеинов как специфических маркеров для рассматриваемых липид – белковых комплексов.

Данный подход и классификация ЛП предусматривает деление всех ЛП на первичные и вторичные (ассоциированные комплексы). К первичным относятся такие ЛП, которые содержат один индивидуальный белок – апопротеин (например, ЛП В-100, ЛП С-I, ЛП С-II и т.д.). Ко вторым ЛП относят ассоциаты первичных ЛП (например,ЛП А-I : А-II, ЛП А-II:В:С:D:Е).

Характерно, что доля ассоциированных комплексов чрезвычайно высока у ХМ и ЛПОНП и очень низка у ЛПВП, т.е. способность к образованию комплексов уменьшается с увеличением плотность ЛП.

Следует остановиться еще на одном подходе в разделении ЛП, учитывающем преобладание в них того или иного белка или липида. Согласно этому подходу, выделяют апо А- и апо В-содержащие ЛП, а также ЛП, богатые ТГ, ХС, ФЛ.

К ЛП, богатым ТГ относятся ХМ и ЛПОНП, ЛП , богатые


8-09-2015, 21:08