Презентація до уроку "Ліпіди"

Мал.: 1-жирні кислоти, 2-оксиген, 3-гліцерин. ЛІПІДИ ( жири і жироподібні речовини) - складові частини клітинних оболонок та мембранних систем клітин. Жири захищають внутрішні органи від механічних пошкоджень, є добрим термоізолятором, важливим джерелом енергії для організму та субстратом для синтезу цілого ряду біологічно важливих речовин.

Головні функції ліпідів: 1. Енергетична - окислення 1 г жиру дає 39,1 кДж. 2. Пластична - ліпіди у вигляді ліпопротеїнів і гліколіпідів складають основу мембранних структур клітин. 3. Механічний захист - ліпіди утворюють жирові капсули деяких внутрішніх органів. 4. Термоізолююча - підшкірний жир відіграє роль термоізолятора. 5. Електроізолююча – мієлінові оболонки нервових клітин. 6. Джерело ендогенної води - окислення 100 г жиру дає 106-108 г води. 7. Регуляторна - ліпіди і їх похідні утворюють велику групу регуляторів - статеві гормони, кортикостероїди, простагландини. 8. Вітамінна - жири є розчинником і носієм вітамінів А, D, К і Е і Q10

Ліпіди Резервні ліпіди (переважно тригліцериди) накопичуються в жирових депо, складають 10-15% маси тіла і є джерелом енергії Структурні ліпіди входять до складу мембран. Класифікація ліпідів Біологічна класифікація

Фізико-хімічна класифікація Ліпіди Нейтральні (неполярні) не мають заряду Полярні (мають полярні групи: фосфоліпіди, жирні кислоти)

Структурна класифікація Структурна класифікація - ґрунтується на хімічній будові ліпідів. Ліпіди Прості Складні Похідні ліпідів

Згідно сучасної рідинно-мозаїчної моделі Сінгера-Ніколсона, основа мембрани - полярний ліпідний бішар, в який занурені білкові молекули. Ліпіди мембран - це фосфоліпіди (переважно фосфогліцероліпіди) гліколіпіди, стерини. Головна риса цих ліпідів – їх полярність: “полярна“ голівка – фосфатний залишок, азотисті сполуки, вуглеводи; гідрофобний “хвіст” – радикали жирних кислот. Ця особливість структури фосфоліпідів і покладена в основу будови бішару. Мембранні білки: а) поверхневі білки; б) частково занурені (напівінтегральні); в) внутрішні (інтегральні) білки

1.Попередники і похідні ліпідів: жирні кислоти, гліцерол, стероїди, кетонові тіла, жиророзчинні вітаміни і гормони. Прості ліпіди: 1. Нейтральні жири ; 2. Стерини та стериди; 3. Воски. Складні ліпіди: 1. Фосфоліпіди: а) гліцерофосфоліпіди ; б) сфінголіпіди. 2. Гліколіпіди ( цереброзиди, гангліозиди, сульфатиди).

ЖИРНІ КИСЛОТИ 1. Насичені - С3Н7СООН – масляна (бутанова), С15Н31СООН, -пальмітинова, С17Н35СООН, - стеаринова 2. Моноєнові -С17Н33СООН - олеїнова 3. Полієнові (містять від 2до 6 подвійних зв’язків): С17Н31СООН– лінолева; С17Н29СООН– ліноленова; С19Н31СООН– арахідонова; С19Н29СООН– ейкозапентаєнова; С21Н31СООН– докозагексаєнова

Структура і форма молекули стеаринової та олеїнової кислот (у місці подвійного зв’язку молекула жирної кислоти зігнута)

Прості ліпіди Прості ліпіди - у хімічному відношенні є складними ефірами різних спиртів та жирних кислот. Залежно від спиртового компонента вони діляться на такі підгрупи: 1. Нейтральні жири, або гліцериди (ацилгліцерини) - складні ефіри трьохатомного спирту гліцерину та вищих жирних карбонових кислот.

2. Стерини і стериди. Стерини - одноатомні циклічні спирти – 3-гідроксипохідністерану(циклопентанпергідрофенатрену). Стериди - складні ефіри стеринів і вищих жирних кислот.

3. Воски Воски - складні ефіри вищих одноатомних спиртів і вищих жирних кислот. Ланолін – жир шерсті вівці – жирнокислотні ефіри ланостерину і агностерину.

Спермацет - цетилпальмітат – входить до складу спермацетого масла.

Бджолиний віск - мірицилпальмітат - С30Н61 -О-СО-С15Н31 .

Складні ліпіди Складні ліпіди - це також ефіри вищих жирних кислот і спиртів, але мають у своїй структурі ще залишки вуглеводів, фосфорної кислоти, амінокислоти та інше. Складні ліпіди мають дуже важливе значення в життєдіяльності організму. Вони беруть участь у побудові клітинних структур і в біохімічних процесах. У тканинах і органах складні ліпіди містяться в точно визначених кількостях, їх вміст у у клітинах не змінюється навіть при голодуванні. Складні ліпіди часто називають ліпоїдами. Вони належать до цитоплазматичних ліпідів.

1. Фосфоліпіди. Фосфоліпіди поділяються на гліцерофосфоліпіди та сфінгофосфоліпіди. Гліцерофосфоліпіди (фосфогліцериди) - складні ефіри гліцеролу та вищих жирних кислот; є похідними фосфатидної кислоти, естерифікованої аміноспиртами: холіном (фосфатидилхоліни або лецитини), етаноламіном (фосфатидилетаноламіни, або кефаліни), серином, інозитолом.

Структура та форма молекули фосфоліпіду Фосфоліпід = залишок спирту + залишки жирних кислот + залишок фосфорної кислоти + радикал

Ацетальфосфатиди, або плазмалогени, близькі до фосфогліцеридів, але замість жирної кислоти (наприклад, пальмітинової) містять її альдегід. Сфінгофосфоліпіди - жирнокислотні ефіри багатоатомного аміноспирту сфінгозину. N-ацильні похідні сфінгозину та жирних кислот мають назву цераміди.

Сфінгофосфоліпіди - це фосфорні ефіри церамідів та аміноспиртів - холіну, етаноламіну, серину. В нервовій тканині людини та вищих тварин присутні сфінгомієліни:

2. Гліколіпіди - складні ефіри вищих жирних кислот та гліцеролу (глікозилгліцероли) або сфінгозину (глікосфінголіпіди), що містять вуглеводний компонент ( глюкозу, галактозу та їх похідні або олігосахаридну групу).

Глікосфінголіпіди - ефіри N-ацилсфінгозинів (церамідів). Входять до складу мембран, їх багато в нервовій тканині. Залежно від вуглеводу поділяють на кілька класів: цереброзиди, гангліозиди, сульфатиди та глобозиди: а) цереброзиди - моногексозиди церамідів; поширеними є галакто- та глюкоцереброзиди. Порушення обміну галактоцереброзидів (аномальне накопичення в мозку) спостерігається при хворобі Гоше, яка супроводжується важкими неврологічними порушеннями.

Обмін ліпідів. Біолгогічна роль ліпідів в організмі В організмі людини і тварин ліпіди входять до складу клітин організму як пластичний матеріал. Ліпіди, що входять до складу мембран беруть безпосероедньо участь у процесах активного транспортукрізь мембрани молекул та іонів. Ліпіди виконують енергетичну функцію. За рахунок жирів їжі в середньому на 25-30% задовольняється добова потреба людини в енергії.

Разом з цим деякі ліпіди є субстратом для утворення біологічно активних речовин в організмі. Це вітаміни груп A і D, гормони пори надниркових залоз, статеві гормони. Жири виконують важливу механічну і термоізоляційну функції. В організмі є два види жирів – резервний і конституційний. Резервний жир виконує в основному енергетичну механічну і термоізоляційну функції. Властивості конституційних жирів змінюються у вузьких межах. Ліпіди потрапляють в організм з їжею разом з білками, вуглеводами та іншими речовинами.

Перетравлювання і всмоктування ліпідів Перетравлення ліпідів починається у шлунку, але тут розщеплюється незначна кількість ліпідів. Основні процеси розщеплення ліпідів проходять у верхніх відділах тонкої кишки. Серед них найважливіше значення мають три взаємозв’язані процеси – емульгування жирів, їх гідролітичне розщеплення і міцелоутворення. Всі ці процеси протікають завдяки наявності відповідних ферментів( ліпаз, фосфоліпаз, естераз) та факторів, що сприяють емульгуванню та міцелоутворенню( жовчні кислоти, жирні кислоти, моногліцериди, фосфоліпіди). Після надходження хумусу з шлунку у дванадцятипалу кишку під впливомвугільної кислоти, яка виділяється внаслідок нейтралізіції соляної кислоти, проходить активне пемішування харчової маси і часткове емульгування жирів. Жовчні кислоти синтезуються у печінці із холестерину. Вони є похідними холанової кислоти:

У жовчі містяться такі кислоти, як холева, дезоксихолева, і хенодезоксихолева

Розщеплення тригліцеридів Ферметативний гідроліз цієї групи ліпідів проходить за участю ферментів панкреатичної ліпази і кишкової ліпази. Під дією ліпаз тригліцериди розщеплюються в основному до моногліцеридів і вільних жирних кислот. На першій стадї від тригліцериду відщеплюється молекула жирної кислоти

На другій стадії відщеплюється друга молекула жирної кислоти.

Деяка кількість в-моногліцеридів може розщеплюватися до гліцерину і вільної жирної кислоти:

Розщеплення фосфоліпідів і стеридів Процес відбувається за участю ферментів фосфоліпаз, які виділяються у складі панкреатичного соку. На першій стадії процесу від молекулилецитину з в-положення відщеплюється молекулажирної кислоти за участю ферменту фосфоліпази А1. При цьому у творюється лізолецетин:

На другій стадії від молекули лізолецетину відщеплюється друга молекула жирної кислоти й утворюється а-гліцерофосфохолін:

Від молекули а-гліцерофосфохоліну під дією ферменту фосфоліпази D відщеплюється молекула холіну і він перетворюється в а-гліцерофосфат:

Далі від а-гліцерофосфату при каталітичній дії фосфоліпази С відщеплюється фосфорна кислота та утворюється гліцерин:

Всмоктування продуктів розщеплення жирів та ресинтез їх у стінках кишок Внаслідок розщеплення ліпідів у кишках утворюються вільні жирні кислоти, гліцерин, моногліцериди, фосфорна кислота, азотовмісні сполуки. Всмоктування продуті гідролізу жирів проходить у проксимальній частині тонкої кишки. Тут вільно всмоктуються жирні кислоти з коротким вуглецевим ланцюгом і гліцерин, які добре розчинні у воді. Дещо складніше проходить процес всмоктування жирних кислот, які мають довгий вуглецевий ланцюг, і моногліцеридів. Всмоктування цих сполук проходить за участю жовчних кислот і фосфоліпідів, з якими вони утворюють міцели.

Міцели побудовані так, що в середин їх, у гідрофобному ядрі, розміщені жирні кислоти, гліцериди, холестерин і деякі інші ліпіди, а зовнішньою гідрофільною оболонкою жовчні кислоти і фосфоліпіди.

Деякі дослідники вважають, що міцел шляхом міцелярної дифузії, або піноцитозу, здатні цілими проникати в епітеліальні клітини ворсинок кишок, після чого у клітинах відбувається розкладання жирових міцел. За цих умов жовчні кислоти через кровоносну систему потрапляють у печінку, звідки разом з жовчю знову надходять у тонку кишку.

Транспортні форми ліпідів Ресинтезовані ліпіди (тригліцериди, гліцерофосфати тощо), холестерин, який всмоктався з порожнини кишок, і деякі продукти роз щеплення жирів (жирні кислоти), які не були використані в ресинтезі, здатні сполучатися з білком і утворювати транспорті форми ліпідів. Серед них важливе значення мають хіломікрони, а- і (З-ліпопротеїди та вільні жирні кислоти. Хіломікрони. Хіломікрони мають форму крапель діаметром 100— Г)00 нм, які оточені тонким шаром білків і фосфоліпідів. Формування білкової мембрани хіломікронів відіграє важливу роль у стабілізації цих структур та виведенні їх з епітеліальних клітин.Вони через грудні лімфатичні судини потрапля­ють у кров ворітної вени. Близько 75—80 % загальної кількості ліпідів потрапляє у кров у вигляді хіломікронів. Частина ліпідів,фосфоліпіди, після ресинтезу потрапляє з міжклітинного простору безпосередньо в кров'яне русло і далі в печінку,

Хіломікрони містять в середньому 1,5—2 % білка, 7—10 фосфоліпідів, 5—8 холестерину та його ефірів, 75—80 % гліцеридів. Після засвоєння поживних речовин їжі вміст хіломікронів у крові значно підвищується, внаслідок чого вона стає мутною (хілезною). Найбільша хілезність крові спостерігається через З-—4 год після споживання їжі. Далі відбувається поступове звільнення крові від хіломікронів.. Важливу роль у звільненні крові від хіломікронів відіграють печінка і жирова тканина. Так, частина хіломікронів із плазми крові потрапляє в печінку. У клітинах печінки, а також на їх поверхні відбувається гідроліз тригліцеридів хіломікронів, що також призводить до розкладання останніх. Що стосується жирової тканини, то хіломікрони із-за великих розмірів не можуть проникати в середину її клітин.

а-Ліпопротеїди — це комплекси білків з ліпідами —фосфоліпідами, холестерином і гліцеридами. Найбільша кількість а-ліпопротеїдів міститься в фосфоліпідах. Тому вважають, що вони є основною транспортною формою фосфоліпідів. в-Ліпопротеїди — також комплекси білків з ліпідами, однак в них переважає холестерин. Отже, ці комплекси є основною транспортною формою вільного холестерину та його ефірів. Вільні жирні кислоти циркулюють у крові також у сполуках з біл­ками. Ці комплекси є найрухомішою транспортною формою ліпідів. З током крові ліпіди у вигляді комплексів з білками надходять до органів і тканин організму, де одна частина їх відкладається в запас, а інша зазнає різних перетворень, залежно від умов і потреб організму.

Обмін тригліцеридів. Розщеплення тригліцеридів:

Найінтенсивніше цей процес проходить у клітинах печенки. Далі утворений 3-фосфогліцерин окислюється в тканинах до 3-фосфодіоксіацетону. Реакцію каталізує ферментгліцерофосфатдегідрогеназа.

Окислення гліцерину Гліцерин піддається реакції фосфорилювання за участю АТФ при каталітичній дії ферменту гліцераткінази:

Окислення насичених жирних кислот. β- окиснення

Далі сукцесія – КоА вступає в цикл Кребса й окислюється до СО2 і Н2О.

α - окиснення Далі процес повторюється. Отже, α- окиснення жирних кислот є двостадійним процесом.

Біосинтез гліцерину

Біосинтез жирних кислот Цей процес, на відміну від β-окислення, проходить у розчинній частині цитоплазми за складним механізмом, який забезпечується рядом факторів і цитоплазматичних ферментних систем. Мітохондрії й ендоплазматичний ретикулум не беруть безпосередньої участі в цьому синтезі.

Біосинтез тригліцеридів Процес проходить у різних органах і тканинах організму при наявності двох вихідних сполук — активного гліцерину (а-фосфогліцерину) та активних жирних кислот (ацил-КоА) і відповідних ферментних систем. Залежно від типу тканин організму біосинтез тригліцеридів може проходити двома шляхами — фосфатидним і β-моногліцеридним. Перший шлях характерний для більшості органів і тканин органі і мів людини і тварин. Він розпочинається з апелюванням вільних гідроксильних груп а-гліцерофосфату двома молекулами ацил-КоА внаслідок чого утворюється фосфатидна кислота. Реакцію каталізує фермент гліцерофосфатацилтрансфераза:

При цьому утворюється α,β-дигліцерид і виділяється фосфорна кислота:

Αβ-дигліцерид взаємодіє з іншою молекулою ацикл-КоА з утворенням тригліцериду:

Другий шлях біосинтезу тригліцеридів — моногліцеридний — характерний в основному для слизової оболонки кишок. Він здійснюється шляхом взаємодії β-моногліцериду з двома молекулами ацил-КоА. При цьому утворюється відповідний тригліцерид. Реакцію каталізує фермент дигліцерид-транс-ацилаза:

Біосинтез холестерину Холестерин в організмах людини і тварин має двояке походження. Частина його надходить до організму через травний канал з продуктами харчування, а частина синтезується. Так, щоденно з їжею в організм надходить 0,2—1,2 г холестерину. Ще більша кількість його в організмі може синтезуватися — в орга­нізмі людини близько 1 г, причому ~80 % у печінці.

Далі β-гідрокси-β-метилгрутарил-КоА, що утворився, за участю ферменту НАДФ+-залежної β-гідрокси-β-метиглутарил-КоА-редуктази відновлюється до мевалонової кислоти:

Біочинтез ефірів холестерину Процес відбувається шляхом пере­несення залишку вищої жирної кислоти від ацил-КоА до гідроксиль­ної групи холестерину Реакцію етерифікації холестерину каталізує фермент ацил-КоА: холестерин-О-ацилтрансфераза. Реакція практично необоротна, оскільки внаслідок гідролізу ацил-КоА вивільнюється значна кількість енергії

Біосинтез фосфоліпідів Головна роль у біосинтезі фосфоліпідів належить фосфатидній кислоті і цитидиновим нуклеотидам. Спочатку фосфатидна кислота взаємодіє з цитидинтрифосфатом (ЦТФ) з утворенням цитидиндифосфат-дигліцериду (ЦДФ-дигліцериду). На наступних стадіях синтезу певних фосфоліпідів цитидинмонофосфат у молекулі ЦДФ-дигліцериду може заміщуватись на серин, інозит або гліцерофосфат. При цьому утворюватимуться відповідно фосфатидилсерин, фосфатидилінозит або З-фосфатидилгліцерол-1-фосфат Важливе значення має утворення фосфатидилсерину, який може перетворюватись на фосфатидилетаноламін, а останній — у фосфати-дилхолін.

Перетворення фосфатидилсерину в фосфотидилетаноламінпроходить шляхом його декарбоксилювання:

Під час метилювання фосфатидилетаноламін перетворюється на фосфатидилхолін

Фосфохолін при каталітичній дії ферменту ЦТФ холінфосфатци-тидилілтрансферази взаємодіє з цитидинтрифосфатом, внаслідок чого утворюється цитидиндифосфохолін:

Цитидиндифосфохолін, що утворився, переносить залишок фосфохоліну на вільну спиртову групу α,β-дигліцериду. При цьому утворюється фасфатидилхолін і виділяється цитидинмопофосфат. Реакцію каталізує, холінфосфотрансфераза. Подібно до фосфатидилхоліну може утворюватися фосфатидилетаноламін та деякі інші фосфоліпіди.