Строение и классификация липопротеидов

На уровне кишечника из вновь синтезированных липидов осуществляется образование транспортных форм – липопротеидов, которые имеют единый план строения: внутри находится жировая капля (гидрофобное ядро), содержащая неполярные липиды (триглицериды внутри ядра и холестерин с жирными кислотами по периферии). Гидрофобное ядро окружено оболочкой, в состав которой входят 6

-фосфолипиды, гидрофобными концами повёрнутые к ядру, а гидрофильыми наружу.

-свободный холестерин

-белковые компоненты (алопротеины); в настоящее время выделено 9 алопротеинов, они играют важную роль в сборке, секреции и метаболизме липопротеидов. Причём выделяют несколько групп алопротеинов (ало-А, ало-В, ало-С, ало-Д), а также подгруппы (ало-А1, ало-А2 и т.д.)

Толщина наружной оболочки составляет 2-2,5 нм, что соответствует половине толщины фосфолипидного бислоя мембран, поэтому предполагают, что в липопротеинах содержится фосфолипидный монослой.

Основной массой пищевого жира является триглицерино-нейтральный жир, поэтому должна быть создана транспортная форма, прежде всего для триглицерина.

1 форма транспорта экзогенного нейтрального жира и жироподобных веществ (витаминов и гормонов)

р = 0,93 г/мл; d = 100 –1000 нм

М = 5 млрд. дальтон; не обладает электрофоретической подвижностью.

Химический состав: триглицериды – 83%. фосфолипиды – 7%, холестерин деэтерофицированный – 5%, холестерин свободный – 3%. На долю белка рпиходится 2%. Время жизни около 1 часа. Не атерогенны. Жиры пищи в кишечнике соединяются в хиломикроны.

Благодаря большим размерам хиломикроны не способны проникать из энтероцитов в кровеносные капилляры и дифундируют в лимфатическую систему. апотом в грудной лимфатический проток. Отсюда проникают в кровеносное русло. Уже через 1-2 часа после приёма жирной пищи наблюдается алиментарная гиперлипемия – физиологическое явление, характеризующееся повышением триглицеридов и появлением холестерина.

С током крови хиломикроны приносятся в жировую ткань, но так как их размеры велики, то хиломикроны подвергаются гидролизу на поверхности эндотелия капилляров жировой ткани при помощи иммобилизованного на нём фермента липопотеинлипазы.При этом триглицериды, входящие в состав хиломикронов расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Большая часть жирных кислот проходит внутрь жировых клеток, остальные жирные кислоты связываются с альбуминами плазмы крови и уносятся с её током в мышцы и, окисляясь, служат источником энергии. Аналогичный липопротеилипазный фермент есть в мышечной ткани.

Обломки хиломикронов – ремнанты – поступают в печень и деградируют. В печени из ремнантов, к которым добавляются липиды, синтезированные эндогенно, образуются транспортные формы эндогенного жира – липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНП)

Р = 0,94 – 1,006; d = 30-70 нм

М = 7106 дальтон; при электрофорезе соответствуют фракции пре- в -липопротеидов.

Химический состав:

Триглицериды – 51%, фосфолипиды – 8%, холестерин свободный – 7%, холестерин деэтерофицированный – 12%.

На общую фракцию липидов приходится 90 %, на белковую 10 % (ало-В, ало-С, ало-Е)

Время жизни – 2-4 часа. Атерогенны.

Вслед за ЛПОНП печень посылает фермент-килер: триглицеридлипаза, которая выходит в кровоток, где встречается с ЛПОНП. В итоге большая часть образовавшихся при гидролизе жирные кислоты уходит в периферические ткани (прежде всего в жировую). Происходит переход: ЛПОНП ЛППП (липопротеиды промежуточной плотности) ЛПНП (липопротеиды низкой плотности)

Липопротеиды низкой плотности – транспортная форма холестерина:

р = 1,006 – 1,063. d = 15 – 25 нм При электрофорезе движутся во фракции в – глобулинов.

Состав: триглицериды – 10%, фосфолипиды – 22%, свободный холестерин – 8%, деэтерифицированный холестерин –37%, белки-25% (ало-В-100).Атерогенны.

Функции ЛПНП:

-важнейший компонент мембраны

-предшественник стероидных гормонов

-источник желчных кислот

-предшественник VitD

Большинство тканей, в том числе и печень, имеют рецепторы к ЛПНП. эти рецепторы могут быть дефектными, что является причиной накопления ЛПНП в крови и причиной атеросклероза. В норме ЛПНП причаливают к клетке в области этого рецептора и путём эндоцитоза проникают в клетку. Образуются эндосомы, которые сливаются с лизосомами, после чего ЛПНП распадаются на составляющие компоненты и происходит обогащение клетки холестерином.Избыток холестерина подавляет процесс синтеза белков-рецепторов к ЛПНП, протекающий в данной клетке.Извлечение избытка холестерина из клетки осуществляется с помощью ЛПВП (липопротеиды высокой плотности):

р = 1,063 – 1,25. d= 6-19 нм При электрофорезе движутся во фракции а -глобулинов.

Химический состав:

Триглицериды – 6%, фосфолипиды – 24%, свободный холестерин – 3%, деэтерофицированный холестерин – 11%, липидная фракция – 48%, белок – 52% (ало-А, ало –с, ало-Е)

Липопротеиды высокой плотности подходят к клетке и с помощью фермента лецитин-холестерин-ацилтрансфераза., синтезируемого в гепатоцитах, снимают ненасыщенную жирную кислоту со своего фосфолипида и помещают её на холестерин вместо ОН-группы (она теряется). Одним словом холестерин этерефицируется, становится гидрофобным и ныряет внутрь гидрофобного ядра ЛПВП. ЛПВП выносятся из клетки, а место ушедшего этерефицированного холестерина заполняет свободный холестерин из клетки. Единственный путь выведения холестерина из клетки – ЖКТ.

МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ.

Общая схема

Липиды

 

Гн ГНГ

Триглицеридный резерв

СЖК построение фосфолипидных мембран

 

Ацил-КоА

В -окисление

(в митохондриях)

СН3СОSKoA

Синтез кетоновых синтез

ЦТК тел холестерина

Главным эндогенным источником жирных кислот служит резервный жир, содержащийся в жировой ткани. Жировая ткань высокоспецифична. Её функция заключается в запасании жира в форме триглицеридов и мобилизации жира. Также жировая ткань выполняет высокоэнергетическую функцию (при сгорании 1г жира = 9,3 ккал) Распределение жира в организме зависит от нейрогуморальных факторов, половых и наследственных. Принято считать,что триглицериды жировой ткани выполняют в обмене липидов такую же роль, что и гликоген печени в обмене углеводов, а ВЖК напоминают по своей роли глюкозу, которая образуется при распаде гликогена.

Мобилизация жира имеет место при голодании, стрессе, физической нагрузке. В качестве источников энергии используются свободные неэтерефицированные жирные кислоты, которые образуются при гидролизе триглицеридов специфическими ферментами.

Свободные жирные кислоты делятся на три группы:

-насыщенные жирные кислоты с чётным числом атомов С

В животных клетках для них характерно в -окисление, в растительных – а -окисление Разветвлённые цепи, если имеют чётные радикалы, окисляются по в- типу, если радикалы нечётные – в -окисление блокируется.

-насыщенные жирные кислоты с нечётным числом атомов углерода.

Для них характерно в -окисление до момента образования ацетилКоА сукцинилКоА

ЦТК.

-ненасыщенные жирные кислоты

Они обеспечивают жидкое состояние мембран. В клетке образуются из ненасыщенных жирных кислот. Являются незаменимым фактором питания. В жировой ткани содержится много липаз, из которых наибольшее значение имеют триглицеринлипаза (гормончувствительная), диглицеридлипаза и моноглицеридлипаза. Активность 2-х последних в 10-100 раз превышает активность первой. триглицеридлипаза активируется рядом гормонов (адреналин, норадреналин, глюкогон). Диглицеридлипаза и моноглицеридлипаза гормоннечувствительны. Все три липазы при замерзании активируются. В плазме крови есть ещё и липополилипаза, которая действует на хиломикроны. Она ингибируется высокими концентрациями солей, фосфатов, в то время как триглицеролипаза к ним не чувствительна.

Внутриклеточный липолиз запускается через аденилатциклазный механизм.

При гидролизе триглицеридов глицерин образуется в большем количестве, чем жирные кислоты. образованные жирные кислоты нерастворимы в плазме и транспортируются в комплексе с глобулинами. С током крови они попадают в периферические ткани, где комплекс распадается, а жирные кислоты подвергаются либо в –окислению, либо идут на синтез триглицеридов, фосфолипидов и этерификацию холестерина.

При стрессе. в результате мобилизации триглицеридов в крови,концентрация жиных кислот повышается в 5 раз, благодаря чему сберегается глюкоза для мозга. Увеличение концентрации жирных кислот является сигналом к в –окислению.

43. В- ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ.

Источниками жирных кислот является:

1) липолиз под действием три-, ди-, моноглицеролипаз.

2) распад хиломикронов под действием липополилипаз.

3) распад ЛПОНП под действием триглицеролипаз печени.

В -окисление жирных кислот протекает в митохондриях и представляет собой последовательное отщепление 2-х углеродных фрагментов:

1-я стадия: активация жирных кислот (образование ацилКоА)

R – COOH + HS-KoA + АТФ R – CO – SКoA + АМФ.

АцилКоАсинтетаза

Способность ацилКоА проникать из цитоплазмы в митохондрии резко возрастает в присутствии карнитина:

(СН3)3 – N – СН2 – СН – СН2 – СООН

|

ОН

АцилКоА соединяется с карнитином при помощи фермента карнитин-ацил-КоА-трансферазы и образует ацилкарнитин, который легко проникает в митохондрии:

Считается, что только комбинация: соль желчной кислоты + ненасыщенная жирная кислота + моноглицерид способна дать необходимую степень эмульгирования

Функции желчных кислот:

1) обеспечивают эмульгирование жира, а также стабилизируют уже образовавшуюся эмульсию.

2) сменяют желудочное пищеварение на кишечное, то есть инактивируют пепсин.

3) подавляют гнилостные процессы в кишечнике.

4) активируют панкреатическую липазу.

5) транспортируют жирные кислоты через биологические мембраны энтероцитов.

6) усиливают секреторно-моторную деятельность кишечника.

Количество выделяемых желчных кислот в 5 раз ниже требуемого, однако дефицита никогда нет так как существует печёночно-кишечный круговорот компонентов желчи (желчных кислот прежде всего). За сутки совершается 5 оборотов: желчные кислоты (90-95%) реабсорбируются в тонком кишечнике и через портальную вену поступают обратно в печень.То есть этот оборот облегчает работу печени по синтезу компонентов желчи, способствуя тем самым выполнению ею других функций (обменных, защитных).

Основной фермент, осуществляющий гидролиз жиров, - панкреатическая амилаза, активируемая желчными кислотами. Активирующее влияние этих кислот на липазу выражается в смещении оптимума, действие данного фермента с рН 8,0 до 6,0, то есть до той величины рН,которая поддерживается в двенадцатиперстной кишке. Предполагается также, что активация пролипазы идёт путём образования комплекса с колипазой (кофактор) в молярном соотношении 2:1. Это и способствует сдвигу рН с 8,0 до 6,0. Путь же активации – частичный протеолиз.

Есть основания считать, что существует липаза 2-х типов, одна специфична в отношении связей в положениях 1 и 3, другая в положении 2.

Гидролиз триглицеридов идёт постадийно: сначала быстро гидролизуются связи 1 и 3, затем медленно идёт гидролиз 2-моноглицерида.

 

 

O

||

O CH2 – O – C – R1

|| |

R2 – C – O – CH O

| ||

CH2 – O – C – R3

H2O H2O

R1COOH R3COOH

 

O

||

O CH2OH O CH2 – O – C – R1

|| | || |

R2 – C – O – CH O R2 – C – O – CH

| || |

CH2 – O – C – R3 CH2OH

Диглецирид диглецирид

 

 

H2O H2O

 

R3COOH R1COOH

CH2OH O

| ||

CH – O – C – R2

|

CH2OH

2-моноглицерид

 

 

H2O

 

R2COOH

 

 

CH2OH

|

CHOH

|

CH2OH

глицерин

В расщеплении жиров принимает участие и кишечная липаза, однако активность её мала и к тому же она гидролизует расщепление только моноглицеридов. То есть продукты гидролиза триглицеридов: жирные кислоты, моноглицериды и глицерин.

Всасывание.

Только эмульгированные жиры частично всасываются без предварительного гидролиза.

Продукты гидролиза всасываются так:

-жирные кислоты с короткой углеродной цепью (менее С12) и глицерин будучи хорош растворимы в воде, свободно всасываются в стенку кишечника, а затем через портальную вену в печень.

-жирные кислоты длинной цепью и моноглицериды всасываются с помощью желчных кислот,фосфолипидами и холестерином мицеллы. Структура этих мицелл такова, что их гидрофобное ядро (жирные кислоты и моноглицериды) оказывается окружёнными гидрофильной оболочкой из желчных кислот и фосфолипидов. Предполагается, что всасывание мицелл происходит путём мицеллярной диффузии или путём пиноцитоза.