С другими звеньями метаболических процессов

В отличие от представителей других классов простейшие липиды не могут полимеризоваться, а усложнение их осуществляется за счет присоединения самых разных по природе соединений. Простые липиды не способны к гидролизу, это в первую очередь, ВЖК, высшие спирты, в том числе сфингозин, холестерин. Двухкомпонентные же - обычно сложные эфиры, то есть продукты взаимодействия высших жирных кислот с различными спиртами (глицерином - нейтральные жиры, с высшими ациклическими спиртами - воска, с холестерином - его эфиры). Своеобразным исключением служат церамиды, являющиеся, как видно, из названия амидами ВЖК и аминоспирта сфингозина. Все получившиеся двухкомпонентные структуры очень плохо растворяются в воде, но так как в клетке много гидрофильных соединений, с которыми возникает необходимость вступать в различные контакты, липиды усложняют строение, включая в свой состав полярные компоненты (фосфорилированные азотистые основания, моносахариды, полипептиды). Получившиеся мицеллы представляют из себя уже амфифилы (вещество, часть молекулы которого гидрофильна, другая же - гидрофобна).

Функции липидов самые разнообразные: нейтральные жиры - источники энергии и способны депонироваться. Их накопители - липоциты, объединённые в жировую ткань, могут быть использованы как амортизаторы, защитники органов брюшной полости от механических повреждений. Обладая высокой теплоёмкостью и низкой теплопроводностью, адипоциты участвуют в поддержании постоянной температуры тела. Все виды мембран (клеточные и органоидные) построены однотипно, облигатным компонентом является билипидный слой, включающий холестерин и различные фосфолипиды. Особую роль - изолятора - выполняет холестерин, входя в состав миелиновых оболочек. Находясь в коже, он преобразуется в холекальциферол (витамин D); в коре надпочечников и в половых железах из него синтезируются соответствующие гормоны (схема 5).

Нервная ткань в отличие от многих других, построена в основном из специфических, сложных по структуре липидов. Интересно, что половина высших жирных кислот фосфолипидов мембран обязательно полиненасыщеннная, что сказывается на свойствах этого органоида (текучесть и проницаемость). Мало того, такие ВЖК очень чувствительны к действию различных радикалов, в первую очередь, активных форм кислорода (АФК): супероксида аниона О₂ ^.- , пероксида водорода, радикала гидроксила, которые индуцируют перекисное окисление липидов (ПОЛ), что является причиной развития многих патологических состояний. Однако звенья этого процесса используются организмом в самообновлении мембран, в работе фагоцитов, в синтезе БАВ.

пиноцитоз

Мембрана митохондрии

Схема 4. Взаимосвязь липидного обмена с другими видами обменов

Особая роль среди полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) принадлежит арахидоновой кислоте, из которой в клетках различных органов и тканей осуществляется генез биологически активных веществ: простагландинов, лейкотриенов, тромбоксанов, простациклинов.

Вообще следует отметить, что в отличие от углеводов, все необходимые представители которых способны синтезироваться в организме, часть ПНЖК принадлежит к незаменимым, жизненно необходимым, поэтому их объединяют под термином витаминF.

Катаболическая фаза для большинства липидов также складывается из трёх стадий. Если молекула липида состоит из двух и более компонентов, то она гидролизуется, затем продукты подвергаются специфическому распаду. Высвобождающийся глицерин фосфорилируется и окисляется до дигидроксиацетонфосфата или в его изомер - ГА-3-Ф, которые вступают в гликолиз, повторяя судьбу глюкозо-6-фосфата.

Высшие жирные кислоты, точнее их активные формы (ацил-КоА), попадая в митохондрии клеток, служат субстратами β-окисления, конечным продуктом которого является ацетил-КоА, сгорающий в цикле трикарбоновых кислот (схема 4).

ЭФИРЫ ХОЛЕСТЕРИНА

Ацил КоА витамин Д

кожа

половые половые

гормоны ХОЛЕСТЕРИН мембраны

железы клеток

кора

надпочечников

печень

жёлчные кислоты глюкокортикостероиды

минералокортикостероиды

андрогены

эстрогены

прогестерон

Схема 5. Пути использования эфиров холестерина в клетке

а б

Схема 6. Пути использования ацетил-КоА в зависимости

от скорости распада глюкозы

а – в норме;

б – при замедлении окисления моносахарида

Как известно, основными энергоисточниками в клетках являются глюкоза и высшие жирные кислоты, но последние для своего полного распада (до углекислого газа и воды) требуют больших количеств кислорода, что, естественно, затрудняет этот процесс (отсюда понятно, почему пополнев, трудно похудеть). Но с такой целью могут использоваться так называемые кетоновые тела (ацетоуксусная, β-оксимасляная кислоты). В физиологических условиях их основная масса образуется в печени из ацетил-КоА в том случае, если меняется молярное соотношение между последним соединением и оксалоацетатом (схема 6).

Основные поставщики ацетил-КоА - глюкоза и высшие жирные кислоты, а ОА образуется, в первую очередь, из глюкозы. Поэтому, когда подавляется расщепление этого моносахарида, например, при сахарном диабете, уменьшается синтез оксалоацетата, что замедляет его взаимодействие с ацетил-КоА, и последний конденсируется в ацето-ацетат (схема 6).

Следует отметить, что субстратом в генезе холестерина и ВЖК тоже служит ацетил-КоА, только данное вещество используется на эти цели тогда, когда угнетается его распад в ЦТК. Подобная ситуация возникает в тех условиях, когда в результате работы цикла Кребса и связанного с ним биологического окисления и окислительного фосфорилирования образуется много молекул АТФ. Избыток последних ингибирует дальнейшее преобразование цитрата в цикле лимонной кислоты, он выходит из митохондрий, распадается на исходные составные части. При этом высвобождается ацетил-КоА, который конденсируясь, и дает или ВЖК, или холестерин (схемы 4, 7). Особую роль в синтезе этих соединений играет НАДФН+Н⁺, источником которого служит только пентозофосфатный путь окисления глюкозы (схема 2).

Мало того, в жировой ткани накопление нейтральных жиров определяется достаточным количеством моносахаридов (схема 7). Как видно из схемы оба компонента нейтрального жира: и ВЖК, и глицерол-1-фосфат - образуются из фосфорилированной глюкозы.

Если в липоцит и попадёт глицерин, он не способен участвовать в генезе ТАГ-ов, так как в этих клетках отсутствует глицерокиназа - фермент, активирующий данный спирт, без чего последний не может вступать в реакции. Кроме того, цитоплазматический ацетил КоА используется в различных реакциях ацетилирования с образованием ацетилхолина, ацетилглюкозамина и других производных моносахаридов – составных частей гетерополисахаридов.

Особая роль в жизнедеятельности организма принадлежит перекисному окислению липидов. Как уже отмечалось, его индукторами служат АФК (см. выше), которые могут генерироваться и в небольших количествах и в физиологических условиях. При гипероксии, гипоксии, действии различных лучей (рентген,- ультрафиолетовых, инфракрасных и т.д.), токсинов и других факторов уровень активных форм кислорода будет расти. Их называют радикалами за счёт наличия неспаренного электрона. Активность липопероксидации подавляется веществами, которые имеются в норме в клетках и в плазме крови. Это как энзимы: глутатион-пероксидазу (селен-содержащий энзим), глутатион-редуктазу, каталазу, пероксидазу, глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназу (из ПФП), так и соединения, неферментативной природы (каротины, витамины А, Е, С, Р, рибофлавин, глутатион, цистеин и др.), обладающие способностью обезвреживать АФК, и являющиеся ловушками радикалов.

Если же почему-то не справляется антиокислительная защита или слишком много накапливается свободных радикалов, последние начинают воздействовать на ВЖК липидов, локализованных в мембранах, разрушая их. Деструкция плазмолемм нарушает жизнедеятельность клеток. Этот процесс неспецифичен и служит звеном в патогенезе многих заболеваний (атеросклероза, панкреатита, ревматоидного артрита и т.д.) (free radical diseases).

Поиск по сайту: