Транспорт липидов. Сложные липиды и стероиды
Свойства липидов зависят от спирта и насыщенности жирных кислот. Большинство липидов проявляют следующие свойства:
Липиды не растворимые в воде и полярных растворителях, т.к. не имеют в своем составе полярных групп. При появлении полярных групп в молекуле жира, например в моно- и диглицеридах или фосфолипидах, они частично взаимодействуют с водой.
ВЖК входящие в состав липидов влияют на температуру плавления. С увеличением числа двойных связей в ВЖК снижается температура плавления липидов, поэтому все жиры, содержащие в своем составе только насыщенные ВЖК при комнатной температуре – твердые, а ненасыщенные ВЖК – жидкие, чем больше ненасыщенных жирных кислот, тем меньше температура плавления.
При растворении в некоторых растворителях жиры способны эмульгироваться, т.е. равномерно распределяться в растворе. Эмульсии – это вид дисперсной системы, которая состоит из двух несмешивающихся жидкостей, одна из которых в виде капелек диспергирована в массе другой (капельки жира в молоке). При отстаивании эмульсии жидкости вновь разделяются. Для предотвращения склеивания частиц добавляют специальные вещества – эмульгаторы. В организме человека перевариванию подвергаются только эмульгированные жиры, а основными эмульгаторами жира являются желчные кислоты и белки. Молекулы эмульгатора имеют в своем составе гидрофильные и гидрофобные группы. В эмульсии эмульгатор гидрофильными группами обращен к воде, а гидрофобными – к слою жира. Частицы, которые при этом образуются называют мицеллы.
Масло эмульгатор-
Гидрофильная-гидрофобная часть
Вода капля жира
Химические свойства липидов зависят от входящих в их состав кислот и спиртов, например, если присутствуют ненасыщенные жирные кислоты, то липиды могут подвергаться гидратированию, т.е. присоединению водорода (используют при получении маргарина).
4. 6. Отдельные представители липидов и их значение для организма.
Простые липиды.
К этой группе липидов относятся сложные эфиры спиртов (глицерина, олеинового спирта и холестерина) и ВЖК.
Триацилглицерины ТАГ или нейтральные жиры образованы трехатомным спиртом глицеринов и ВЖК. Общая формула может быть представлена в следующем виде:
Н2С – О – С ВЖК1
О глицерин вжк2
НС – О – С
Н2С – О – С
Где R1, R2, R3 – остатки высших жирных кислот.
ТАГ – основные компоненты адипоцитов жировой ткани, являющейся депо нейтральных жиров в организме человека и животных. В тканях и при переваривании ТАГ могут образовываться их производные: диацилглицериды (состоят из глицерина и 2 ВЖК) и моноацилглицериды (состоят из глицерина и 1 ВЖК). Большиество ТАГ содержат в своем составе остатки пальмитиновой, стеариновой, олеиновой и линолевой кислот. При этом состав ТАГ из различных тканей одного и того же организма может существенно отличаться. Так подкожный жир богат насыщенными жирными кислотами, а жир печени содержит больше ненасыщенных жирных кислот.
Воски – сложные эфиры высших одноатомных или двухатомных длинноцепочечных спиртов (число атомов углерода от 16 до 22) и высокомолекулярных жирных кислот. В состав восков могут входить небольшое количество углеводов с числом углеродных атомов 21-35, свободных жирных кислот и спиртов. Это твердые вещества. Они выполняют в основном защитные функции: ланолин у человека предохраняет волосы и кожу от воздействия воды, воск защищает листья и плоды от проникновения воды и микробов, под слоем пчелиного воска хранится мед, воск обнаружен в составе капсул туберкулезных бацилл.
Сложные липиды.
К сложным липидам относится большая группа соединений, в состав которых кроме спиртов и ВЖК входят и другие вещества: фосфорная и серная кислоты, моносахариды и их производные, азотистые основания и др.
Фосфолипиды (фосфатиды) – это липиды, в состав которых содержится азотистое основание и фосфорная кислота. Различают глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды.
Глицерофосфолипиды (глицерофосфатиды) состоят из глицерина, насыщенной и ненасыщенной жирной кислоты (прикреплены к двум атомам углерода) и фосфорной кислотой и азотистым основанием (прикреплены к третьему углеродному атому). Азотистые основания представлены холином, серином и этаноламином.
Глицерин ВЖК Р – остаток фосфорной кислоты
Фосфатидилхолин (лецитин) и фосфатидилэтаноламин (кефалин) являются главными липидными компонентами большинства биологических мембран.
Сфингофосфолипиды вместо глицерина содержат двухатомный ненасыщенный спирт сфингозин.
ВЖК ВЖК – высшая жирная кислота
Сфингозин ВЖК Р – остаток фосфорной кислоты
Р – О – А А – азотистое основание
Представителем этой группы является сфингомиелин, который состоит из сфиегозина, остатка жирной кислоты, остатка фосфорной кислоты и холина. Сфингомиелин обнаружен в мембранах растительных и животных клеток. Особенно богата им нервная ткань, в частности мозг, т.к. сфингомиелин обнаружен в миелиновых оболочках нервов.
Свойства фосфолипидов:
Фосфолипиды дифильны, т.е. способны растворяться как в воде, так и в неполярных растворителях. Их молекула построена таким образом, что имеет гидрофильную часть (глицерин, фосфорная кислота и азотистое основание) и гидрофобную часть (ВЖК).
За счет своего строения, при смешивании воды и масла они будут располагаться так, что их гидрофобная часть будет направлена к маслу, а гидрофильная - к воде. При этом образуется бимолекулярный слой. На этом основано участие фосфолипидов в построении биологических мембран. При определенных условиях они могут образовывать мицеллы или липосомы – замкнутый липидный бислой, внутри которого оказывается часть водной среды. Это свойство находит применение в косметологии и клинике.
Фосфолипиды имеют заряд. Так при рН 7,0 их фосфатная группа несет отрицательный заряд. Азотсодержащие группировки холин и этаноламин при рН 7,0 несут положительный заряд. Таким образом при рН 7,0 глицерофосфатиды, содержащие эти азотные группы будут биполярны и иметь нейтральный заряд. Серин имеет одну амино- и одну карбоксигруппу, поэтому фосфотидилсерин несет суммарный отрицательный заряд.
Роль фосфолипидов в организме человека:
Участвуют в образовании клеточных мембран (фосфолипидный бислой).
Влияют на функции мембран – избирательную проницаемость, реализацию внешних воздействий на клетку.
Формируют гидрофильную оболочку липопротеидов, способствуя транспорту гидрофобных липидов.
Участвуют в активизации протромбина, биосинтезе белка и др.
Гликолипиды – это сфинголипиды, не содержащие фосфорную кислоту и азотистое основание, а содержащие углеводы. По составу они делятся на: 1. Цереброзиды – состоят из сфингозина, ВЖК иD-галактозы.
Сфингозин ВЖК
Галактоза
Ганглиозиды (мукополисахариды) – сфиегозин, ВЖК, D-глюкозу,D-галактозу и сиаловую кислоту (N-ацетилнейраминовую кислоту илиN-ацетилглюкозамин).
Сфингозин ВЖК
Глюкоза Галактоза Сиаловая кислота
Роль гликолипидов в организме:
Входят в состав клеточных мембран, особенно в состав ткани мозга и нервных волокон. В составе белого вещества преобладают цереброзиды, в составе серого вещества – ганглиозиды.
Ганглиозиды способны восстанавливать электровозбудимость мозга и обезвреживать бактериальные токсины (столбняка и дифтерита).
Сульфолипиды или сульфатиды – это гликолипиды, содержащие остаток серной кислоты. Отличаются от церебразидов тем, что вместо галактозы содержит остаток серной кислоты.
Сфингозин ВЖК
Серная кислота
Основная их роль в организме, в том что они входят в состав миелиновых оболочек нервов.
Липопротеиды - комплекс липидов с белками, с помощью которого липиды могут транспортироваться по организму. По строению – это сферические частицы, наружняя оболочка которых образована белками, фосфолипидами и холестерином (что и позволяет им передвигаться по крови), а внутренняя часть – липидами и их производными. В зависимости от соотношения белка и липидов различают следующие виды липопротеидов:
Хиломикроны – наиболее крупные липопротеиды. Содержат 98-99 % липидов и 1-2 % белка. Они образуются в клетках слизистой оболочки кишечника и обеспечивают транспорт липидов из кишечника в лимфу, а затем в кровь. Хиломикроны распадаются под действием фермента липопротеидлипазы. Кровь содержащая большое количество хиломикронов называется хилезной.
Липопротеиды очень низкой плотности ЛПОНП (бетта-липопротеины)– 7 - 10 % белка, 90-93 % липидов. Они синтезируются в печени и содержат 56 % ТАГ и 15 % холестерина от общего количества липидов. Основное назначение – транспорт ТАГ из печени в кровь.
Липопротеиды низкой плотности ЛПНП (бетта-липопротеины) – количество белка 9-20 %, липидов 91-80 %. Среди липидов преобладают холестерин и ТАГ (до 40 %). Образуются в кровотоке из ЛПОНП под действием липопротеидлипазы. Основное их назначение – транспорт холестерина в клетки органов и тканей. Разрушаются в лизосомах клетки.
Липопротеиды высокой плотности ЛПВП (альфа-липопротеины) – белка 35-50 %, липидов 65-50 %. Липиды представлены холестерином и фосфолипидами. Это самые мелкие из липопротеидов. Образуются в печени в «незрелом виде» и содержат только фосфолипиды, затем поступают в клетки тканей и «забирают» холестерин из клетки. В «зрелом» виде поступают в печень, где разрушаются. Основное назначение – удаление избытка холестерина с поверхности клеток.
Высшие спирты.
К высшим спиртам относятся холестерин и жирорастворимые витамины А, D, Е. Холестерин является циклическим спиртом, содержащим 2 бензольных и одно циклопентановое кольцо, содержит 27 углеродных атомов. Это кристаллическое белое, оптически активное вещество, которое плавится при 150 С. Он не растворим в воде, но легко экстрагируется из клеток хлороформом, эфиром, бензолом или горячим спиртом. С ВЖК может образовывать сложные эфиры - стериды.
Роль холестерина в организме человека:
Является предшественником многих биологически важных соединений: стероидных гормонов (половых, глюкокортикоидов, минералокортикоидов), желчных кислот, витамина D.
Входит в состав клеточных мембран и липопротеидов.
Повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу.
Служит своеобразным изолятором для нервных клеток.
Обеспечивает проведение нервных импульсов.
Высшие углеводы.
К высшим углеводам относятся производные пятиуглеродного углевода изопрена – терпены. Терпены, содержащие 2 молекулы изопрена, называются монотерпенами, а три молекулы – секвитерпенами.
Терпены обнаружены в большом количестве в растениях, они придают свойственный им аромат и служат главным компонентом душистых амсел, получаемых из растений. К терпенам относятся также каротиноиды (предшественники витамина А) и природный каучук.
3. Транспортные формы липидов в крови: названия, состав, места образования, значение.
Нерастворимость или очень низкая растворимость жиров в воде обусловливает необходимость существования специальных транспортных форм для переноса их кровью. Основные из этих форм: хиломикроны, липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП). При электрофорезе они движутся с разной скоростью и располагаются на электрофореграммах в такой последовательности (от старта): хйломикроны (ХМ), ЛПОНП (пре-β), ЛПНП (β) и ЛПВП (α-).
Липопротеины представляют собой мельчайшие глобулярные образования: молекулы фосфолипидов расположены радиально гидрофильной частью к поверхности, гидрофобной к центру. Аналогичным образом расположены в глобулах и молекулы белков. Центральная часть глобулы занята триацилгли-церидами и холестеролом. Набор белков неодинаков в разных липопротеинах. Как видно из таблицы, плотность липопротеинов прямо пропорциональна содержанию белка и обратно пропорциональна содержанию триглицеридов.
Хйломикроны образуются в клетках слизистой оболочки кишечника, ЛПОНП - в клетках слизистой и в гепатоцитах, ЛПВП - в гепатоцитах и плазме крови, ЛПНП - в плазме крови.
Хйломикроны и ЛПОНП транспортируют триацилглицериды, ЛПНП и ЛПВП преимущественно холестерол - это следует из состава липопротеинов.
4. Принцип классификации ферментов.
Классификация:
Класс Оксидоредуктазы – катализируют ОВР
Трансферазы – реакции межклеточного переноса (А-В + С = А + В-С)
Гидролазы – реакции гидролитического расщепления =С-О- и др. связей
Лиазы – реакции негидролитического расщепления с образованием 2х связей
Изомеразы – реакции изменения геометрической или пространственной структуры молекулы
Лигазы (синтетазы) – реакции соединения 2х молекул, сопровождающиеся гидролизом макроэргов.
Билет 21
1. Биологическое окисление: химизм, виды, локализация в клетке. Значение для организма.
2. Глюконеогенез: субстраты, связь с гликолизом (цикл Кори), локализация, биологическое значение. Регуляция.
3. Витамин Д: важнейшие источники витамина, коферментная форма (если она известна), процессы, ведущие к образованию активной формы; биохимические процессы, в которых он участвует; биохимические сдвиги при гиповитаминозе.
4. Энзим, катализирует расщепление пептидной связи в молекуле белка. Назовите класс и подкласс энзима.
Ответ:
1 ) Биологическое окисление – процесс, в ходе которого окисляющиеся субстраты теряют протоны и электроны, т.е. являются донорами водорода, промежуточные переносчики – акцепторами-донорами, а кислород – конечным акцептором водорода.
Реализоваться окисление может 3я способами: присоединением кислорода к атому углерода в субстрате, отщеплением водорода или потерей электрона. В клетке окисление протекает в форме последовательного переноса водорода и электронов от субстрата к кислороду. Кислород играет роль окислителя.
Окислительные реакции протекают с высвобождением энергии.
Восстановление атома кислорода при взаимодействии с парой протонов и электронов приводит к образованию молекулы воды. Следовательно, кислород потребляется в процессе биологического окисления. Клетка, ткань или орган, в которых протекает окисление субстрата, потребляют кислород. Потребление кислорода тканями называется тканевым дыханием.
Понятие биологическое окисление и тканевое дыхание однозначны, если речь идет о биологическом окислении при участии кислорода. Такой тип окисления можно назвать еще аэробным окислением.
Наряду с кислородом роль конечного акцептора в цепи переноса водорода могут играть соединения, восстанавливающиеся при этом в дигидроподукты.
Биологическое окисление – дегидрирование субстрата с помощью промежуточных переносчиков водорода и его конечного акцептора. Если в роли конечного акцептора выступает кислород – аэробное окисление или тканевое дыхание, если конечный акцептор не кислород – анаэробное окисление.
2) Глюконеогенез - синтез глюкозы из неуглеводных предшественников. Основные из предшественников - пируват и лактат, промежуточные - метаболиты ЦТК, глюкогенные (глюкопластичные) аминокислоты и глицерин.
Узловая точка синтеза глюкозы - превращение пирувата в фосфоенолпи-руват (ФЕП).
Пируват карбоксилируется пируваткарбоксилазой за счет энергии АТФ, реакция осуществляется в митохондриях"
СН,-СО-СООН + СО, --------------» НООС-СН.-СО-СООН
Пируват АТФ АДФ + (Р) Оксалоацетат
Затем происходит фосфорилирующее декарбоксилирование, катализируемое фосфоенолпируваткарбоксикиназой:
НООС-СН-СО-СООН + ГТФ --- НС=С-СООН + ГДФ + СОд Оксалоацетат
Дальнейший путь образования Г-6-Ф представляет собой обратный путь гликолиза, катализируемый теми же ферментами, но в обратном направлении. Исключение составляет только превращение фруктозо-1,6-дифосфата в фрук-тозо-6-фосфат, катализируемое фруктозодифосфатазой
Ряд аминокислот (аспарагин, аспарагиновая кислота, тирозин, фенилаланин, треонин, валин, метионин, изолейцин, глутамин, пролин, гистидин и аргинин) тем или иным путем превращаются в метаболит ЦТК - фумаровую кислоту, а последняя - в оксалоацетат. Другие (аланин, серии, цистин и глицин) - в пируват. Частично аспарагин и аспарагиновая кислота превращаются непосредственно в оксалоацетат.
Глицерин вливается в процессы глюконеогенеза на стадии 3-ФГА, лактат окисляется в пируват. На рис. 57 представлена схема гликонеогенеза.
Глюкоза поступает из кишечника в клетки, где подвергается фосфорилированию с образованием Г-6-Ф. Он может превращаться по одному из четырех путей" в свободную глюкозу; в глюкозо-1 -фосфат, использующийся в синтезе гликогена; вовлекается в основной путь, где происходит ее распад до СО, с высвобождением энергии, запасаемой в форме АТФ, либо до лактата; вовлекаться в ПФП, где осуществляются синтез НАДФ Нд, служащего источником водорода для восстановительных синтезов, и образование рибозо-5-фосфата, используемого в синтезе ДНК и РНК.
Запасается глюкоза в форме гликогена, откладывающегося в печени, мышцах, почках. При расходовании гликогена в связи с интенсивными энерготратами или отсутствием углеводов в питании, содержание глюкозы и гликогена может пополняться за счет синтеза из неуглеводных компонентов метаболизма, т.е. путем глюконеогенеза.
3) Витами Д – кальциферол, антирахитический фактор. С пищей (печень, сливочное масло, молоко, рыбий жир) поступает в виде предшественников. Основной из них – 7-дегидрохолестерол, который после воздействия УФ в коже превращается в холекальциферол (витамин Д3). Витамин Д3 транспортируется в печень, где происходит его гидроксилирование в позиции 25 – образуется 25-гидрооксихолекальциферол. Этот продукт транспортируется в почки и там гидроксилируется в активную форму. Появление активной формы холекальциферола в почке контролируется паратгормоном околощитовидных желез.
Поступая в слизистую кишечника с током крови активная форма витамина обуславливает превращение белка-предшественника в кальцийсвязывающий белок, который ускоряет всасывание ионов кальция из просвета кишечника. Сходным образом ускоряется реабсорбция кальция в почечных канальцах.
Недостаточность может наблюдаться при дефиците витамина Д в пище, недостаточном солнечном облучении, заболеваниях почек и недостаточной продукции паратгормона.
При дефиците витамина Д снижается содержание кальция и фосфора в костной ткани. В итоге – деформация скелета – рахитические четки, Х-образные голени, птичья грудная клетка. Заболевание у детей – рахит.
| " |
Гидрофобные липиды не могут транспортироваться кровью самостоятельно. Они переносятся в следующих формах:
1. липопротеиды (липопротеины) – белково-липидные комплексы;
2. хиломикроны –липидные капли, образующиеся в млечном соке;
3. свободные жирные кислоты транспортируются в комплекте с альбуминами.
Хиломикроны - это мельчайшие капельки липида с размерами около 500 нм, плотностью 0,95 г/см 3 , состоящие из 2% белка и 90% ТАГ. Хиломикроны синтезируются в слизистой кишечника, считаются транспортной формой пищевых (экзогенных) липидов в организме. Хиломикроны попадают сначала в лимфу, а затем разносятся кровью в основном в жировые депо (>50%), а также в печень, лёгкие, мышечную ткань.
Липопротеиды (ЛП) являются основной транспортной формой липидов.
По электрофоретической подвижности различают: пре β - ЛП, β - ЛП, α - ЛП
По плотности выделяют:
ЛП очень низкой плотности (ЛПОНП);
ЛП низкой плотности (ЛПНП);
ЛП высокой плотности (ЛПВП);
ЛП промежуточной плотности;
ЛП очень высокой плотности.
Все ЛП построены по общему принципу. В центре частицы находится гидрофобное ядро, в которое входят ТАГ и эфиры холестерина (Эх), вокруг него формируется гидрофильная оболочка, в которую входят фосфолипиды (ФЛ), холестерин (Х-ОН). На поверхности располагаются белки - апопротеины (АроPt).
Различают несколько видов АроPt: A, B, C, E. Они формируют структуру липопротеидных частиц, взаимодействуют с тканевыми рецепторами к ЛП, являются активаторами ферментов обмена ЛП.
ЛП осуществляют транспорт липидов, жирорастворимых витаминов и гидрофобных гормонов.
Закономерности строения липопротеидов в ряду: ЛПОНП →ЛПНП→ЛПВП представлены в таблице.
Липопротеиды
ЛПОНП – синтезируется в печени, считаются основной транспортной формой эндогенных липидов. В эндотелии сосудов ЛПОНП и хиломикроны подвергаются действию фермента липопротеидной липазы, которая расщепляет в их составе ТАГ. В результате в составе ЛП повышается доля холестерина, и ЛПОНП превращаются в ЛПНП.
ЛПНП считаются транспортной формой холестерина от печени к органам и тканям. В тканях имеются рецепторы к ЛПНП, при участии которых происходит поглощение холестерина с последующим использованием его на построение мембран, синтез стероидов, депонированием в виде эфиров.
ЛПВП синтезируется в печени в виде дисковидных структур. Они считается транспортной формой холестерина из тканей к печени. В кровотоке при контакте с эндотелием происходит поглощение холестерина из тканей и переход его в ЛПВП. Они постепенно превращаются в сферические структуры и переносят холестерин в печень. В поглощении холестерина частицами ЛПВП участвует фермент ЛХАТ (лецитинхолестеролацилтрансфераза), который в составе ЛПВП переносит остатки жирных кислот с фосфолипидов на холестерин с образованием эфиров холестерина. Эфиры холестерина более гидрофобны по сравнению со свободным холестерином и, в силу этого, погружаются внутрь ЛП частицы.
У детей общее содержание ЛП ниже, чем у взрослых людей. В детском возрасте снижена концентрация хиломикронов и ЛПОНП, но повышено содержание ЛПВП, в которых выше доля гидрофильных компонентов.
У детей содержание общих липидов ниже, чем у взрослых. В то же время концентрация свободных жирных кислот у детей повышена примерно в два раза.
Большая часть переносимых кровью липидов откладывается в жировых депо , к которым относятся подкожно-жировая клетчатка, большой и малый сальники. У детей наиболее активно депонирование липидов происходит в возрасте 1 года, 7 лет и в пубертатном периоде. В раннем детском возрасте у детей важным видом жировой ткани является бурая жировая ткань. Она локализована в основном на спине, на груди, имеет бурый оттенок, который обусловлен большим содержанием митохондрий и Fе - содержащих цитохромов. В бурой жировой ткани происходит нефосфорилирующее окисление липидов, которое сопровождается выделением тепловой энергии (данная ткань является органом термогенеза). Жировое депо у детей легко истощается при нарушении питания, болезнях, стрессе. Липиды в жировых депо постоянно обновляются.
Поскольку липиды являются в основе своей гидрофобными молекулами, то они транспортируются в водной фазе крови в составе особых частиц – липопротеинов .
Структуру транспортных липопротеинов можно сравнить с орехом , у которых имеется скорлупа и ядро . "Скорлупа" липопротеина является гидрофильной , ядро – гидрофобное .
- поверхностный гидрофильный слой формируют фосфолипиды (их полярная часть), холестерол (его ОН-группа), белки . Гидрофильность липидов поверхностного слоя призвана обеспечить растворимость липопротеиновой частицы в плазме крови,
- "ядро" формируют неполярные эфиры холестерола (ХС) и триацилглицеролы (ТАГ), которые и являются транспортируемыми жирами. Их соотношение колеблется в разных типах липопротеинов. Также к центру обращены жирнокислотные остатки фосфолипидов и циклическая часть холестерола.
Схема строения любого транспортного липопротеина
Выделяют четыре основных класса липопротеинов:
- липопротеины высокой плотности (ЛПВП, α-липопротеины, α-ЛП),
- липопротеины низкой плотности (ЛПНП, β-липопротеины, β-ЛП),
- липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП, пре-β-липопротеины, пре-β-ЛП),
- хиломикроны (ХМ).
Свойства и функции липопротеинов разных классов зависят от их состава, т.е. от вида присутствующих белков и от соотношения триацилглицеролов, холестерола и его эфиров, фосфолипидов.
Cравнение размера и свойств липопротеинов
Функции липопротеинов
Функциями липопротеинов крови являются
1. Перенос к клеткам тканей и органов
- насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот в составе триацилглицеролов для последующего депонирования или использования в качестве энергетических субстратов,
- полиненасыщенных жирных кислот в составе эфиров холестерола для использования клетками в синтезе фосфолипидов или образования эйкозаноидов ,
- холестерола в качестве мембранного материала,
- фосфолипидов в качестве мембранного материала,
Хиломикроны и ЛПОНП ответственны, в первую очередь, за транспорт жирных кислот в составе ТАГ. Липопротеины высокой и низкой плотности – за транспорт свободного холестерола и жирных кислот в составе его эфиров. ЛПВП способны также отдавать клеткам часть своей фосфолипидной оболочки.
2. Удаление избытка холестерола с мембран клеток.
3. Транспорт жирорастворимых витаминов.
4. Перенос стероидных гормонов (наряду со специфическими транспортными белками).
Апобелки липопротеинов
Белки в липопротеинах обычно называются апобелками , выделяют несколько их типов – А, В, С, D, Е. В каждом классе липопротеинов находятся соответствующие ему апобелки, выполняющие свою собственную функцию:
1. Структурная функция («стационарные » белки) – связывают липиды и формируют белок-липидные комплексы:
- апоВ-48 – присоединяет триациллицеролы,
- апоВ-100 – связывает как триацилглицеролы, так и эфиры холестерина,
- апоА-I – акцептирует фосфолипиды,
- апоА-IV – связывается с холестеролом.
2. Кофакторная функция («динамические » белки) – влияют на активность ферментов метаболизма липопротеинов в крови.
Транспорт липидов в организме идет двумя путями:
- 1) жирные кислоты транспортируются в крови с помощью альбуминов;
- 2) ТГ, ФЛ, ХС, ЭХС и д.р. липиды транспортируются в крови в составе липопротеинов.
Обмен липопротеинов
Липопротеины (ЛП) - это надмолекулярные комплексы сферической формы, состоящие из липидов, белков и углеводов. ЛП имеют гидрофильную оболочку и гидрофобное ядро. В гидрофильную оболочку входят белки и амфифильные липиды - ФЛ, ХС. В гидрофобное ядро входят гидрофобные липиды - ТГ, эфиры ХС и т.д. ЛП хорошо растворимы в воде.
В организме синтезируются несколько видов ЛП, они отличаются химическим составом, образуются в разных местах и осуществляют транспорт липидов в различных направлениях.
ЛП разделяют с помощью:
- 1) электрофореза, по заряду и размеру, на б-ЛП, в-ЛП, пре-в-ЛП и ХМ;
- 2) центрифугирования, по плотности, на ЛПВП, ЛПНП, ЛППП, ЛПОНП и ХМ.
Соотношение и количество ЛП в крови зависит от времени суток и от питания. В постабсорбтивный период и при голодании в крови присутствуют только ЛПНП и ЛПВП.
Основные виды липопротеинов
Состав, % ХМ ЛПОНП
- (пре-в-ЛП) ЛППП
- (пре-в-ЛП) ЛПНП
- (в-ЛП) ЛПВП
- (б-ЛП)
Белки 2 10 11 22 50
ФЛ 3 18 23 21 27
ЭХС 3 10 30 42 16
ТГ 85 55 26 7 3
Плотность, г/мл 0,92-0,98 0,96-1,00 0,96-1,00 1,00-1,06 1,06-1,21
Диаметр, нм >120 30-100 30-100 21-100 7-15
Функции Транспорт к тканям экзогенных липидов пищи Транспорт к тканям эндогенных липидов печени Транспорт к тканям эндогенных липидов печени Транспорт ХС
в ткани Удаление избытка ХС
из тканей
апо А, С, Е
Место образования энтероцит гепатоцит в крови из ЛПОНП в крови из ЛППП гепатоцит
Апо В-48, С-II, Е В-100, С-II, Е В-100, Е В-100 А-I С-II, Е, D
Норма в крови < 2,2 ммоль/л 0,9- 1,9 ммоль/л
Апобелки
Белки, входящие в состав ЛП, называются апопротеины (апобелки, апо). К наиболее распространенным апопротеинам относят: апо А-I, А-II, В-48, В-100, С-I, С-II, С-III, D, Е. Апобелки могут быть периферическими (гидрофильные: А-II, С-II, Е) и интегральными (имеют гидрофобный участок: В-48, В-100). Периферические апо переходят между ЛП, а интегральные - нет. Апопротеины выполняют несколько функций:
Апобелок Функция Место образования Локализация
А-I Активатор ЛХАТ, образование ЭХС печень ЛПВП
А-II Активатор ЛХАТ, образование ЭХС ЛПВП, ХМ
В-48 Структурная (синтез ЛП), рецепторная (фагоцитоз ЛП) энтероцит ХМ
В-100 Структурная (синтез ЛП), рецепторная (фагоцитоз ЛП) печень ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП
С-I Активатор ЛХАТ, образование ЭХС Печень ЛПВП, ЛПОНП
С-II Активатор ЛПЛ, стимулирует гидролиз ТГ в ЛП Печень ЛПВП > ХМ, ЛПОНП
С-III Ингибитор ЛПЛ, ингибирует гидролиз ТГ в ЛП Печень ЛПВП > ХМ, ЛПОНП
D Перенос эфиров холестерина (БПЭХ) Печень ЛПВП
Е Рецепторная, фагоцитоз ЛП печень ЛПВП > ХМ, ЛПОНП, ЛППП
Ферменты транспорта липидов
Липопротеинлипаза (ЛПЛ) (КФ 3.1.1.34, ген LPL, около 40 дефектных аллелей) связана с гепарансульфатом, находящимся на поверхности эндотелиальных клеток капилляров кровеносных сосудов. Она гидролизует ТГ в составе ЛП до глицерина и 3 жирных кислот. При потере ТГ, ХМ превращаются в остаточные ХМ, а ЛПОНП повышают свою плотность до ЛППП и ЛПНП.
Апо С-II ЛП активирует ЛПЛ, а фосфолипиды ЛП участвуют в связывании ЛПЛ с поверхностью ЛП. Синтез ЛПЛ индуцируется инсулином. Апо С-III ингибирует ЛПЛ.
ЛПЛ синтезируется в клетках многих тканей: жировой, мышечной, в легких, селезёнке, клетках лактирующей молочной железы. Ее нет в печени. Изоферменты ЛПЛ разных тканей отличаются по значением Кm. В жировой ткани ЛПЛ имеет Кm в 10 раз больше, чем в миокарде, поэтому в жировая ткань поглощает жирные кислоты только при избытке ТГ в крови, а миокард - постоянно, даже при низкой концентрации ТГ в крови. Жирные кислоты в адипоцитах используются для синтеза ТГ, в миокарде как источник энергии.
Печёночная липаза находиться на поверхности гепатоцитов, она не действует на зрелые ХМ, а гидролизует ТГ в ЛППП.
Лецитин: холестерол-ацил-трансфераза (ЛХАТ) находиться в ЛПВП, она переносит ацил с лецитина на ХС с образование ЭХС и лизолецитина. Ее активируют апо А-I, А-II и С-I.
лецитин + ХС > лизолецитин + ЭХС
ЭХС погружается в ядро ЛПВП или переноситься с участием апо D на другие ЛП.
Рецепторы транспорта липидов
Рецептор ЛПНП -- сложный белок, состоящий из 5 доменов и содержащий углеводную часть. Рецептор ЛПНП взаимодействует с белками ano B-100 и апо Е, хорошо связывает ЛПНП, хуже ЛППП, ЛПОНП, остаточные ХМ, содержащие эти апо. Клетки тканей содержат большое количество рецепторов ЛПНП на своей поверхности. Например, на одной клетке фибробласта имеется от 20 000 до 50 000 рецепторов.
Если количество холестерола, поступающего в клетку, превышает её потребность, то синтез рецепторов ЛПНП подавляется, что уменьшает поток холестерола из крови в клетки. При снижении концентрации свободного холестерола в клетке, наоборот, активируется синтез ГМГ-КоА-редуктазы и рецепторов ЛПНП. Стимулируют синтез рецепторов ЛПНП гормоны: инсулин и трийодтиронин (Т3), половые гормоны, а глюкокортикоиды - уменьшают.
Белок, сходным с рецептором ЛПНП на поверхности клеток многих органов (печени, мозга, плаценты) имеется другой тип рецептора, называемый «белком, сходным с рецептором ЛПНП». Этот рецептор взаимодействует с апо Е и захватывает ремнантные (остаточные) ХМ и ЛППП. Так как ремнантные частицы содержат ХС, этот тип рецепторов также обеспечивает поступление его в ткани.
Кроме поступления ХС в ткани путём эндоцитоза ЛП, некоторое количество ХС поступает в клетки путём диффузии из ЛПНП и других ЛП при их контакте с мембранами клеток.
В крови в норме концентрация:
- * ЛПНП
- * общих липидов 4-8г/л,
- * ТГ 0,5-2,1 ммоль/л,
- * Свободных жирных кислот 400-800 мкмоль/л