Обмен липидов. Синтез сфинголипидов и фосфолипидов. Образование холестерина и его регуляция

Государственное Бюджетное Общеобразовательное  Учреждение

Высшего Профессионального  Образования

«Рязанский Государственный  Медицинский Университет

Им. И.П. Павлова»

при Министерстве Здравоохранения России

 

кафедра: Биологической  химии с курсом клинической лабораторной диагностики ФПДО

 

 

 

Реферат

«Обмен липидов. Синтез сфинголипидов и фосфолипидов.

Образование холестерина  и его регуляция»

 

 

 

 

 

студента лечебного факультета

2 курса 35 группы

Прокунина Андрея Сергеевича

 

Проверила:

зав. кафедрой, кмн., доцент

Матвеева Ирина Васильевна

 

Рязань, 2013

Введение

 

     Липиды (lipos — жир) — обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Содержатся во всех живых клетках. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах. Также липиды образуют энергетический резерв организма, участвуют в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов, защищают различные органы от механических воздействий и др. К липидам относят некоторые жирорастворимые вещества, в молекулы которых не входят жирные кислоты, например, терпены, стерины. Многие липиды — продукты питания, используются в промышленности и медицине.

 

     Согласно определению, липид — это гидрофобное органическое вещество, растворимое в органических растворителях.

 

    Главными признаками  липидов являются: биологическое  происхождение, гидрофобность, растворимость  в неполярных растворителях, нерастворимость  в воде, наличие высших алкильных  радикалов или карбоциклов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обмен липидов

ФОСФОЛИПИДЫ

 

    ФОСФОЛИПИДЫ - природные липиды, содержащие в молекуле остаток фосфорной кислоты, связанной эфирной связью с производным многоатомного спирта. К фосфолипидам относятся: фосфоглицериды,  фосфосфинголипиды, диольные фосфолипиды и фосфонолипиды.

    Главный липидный компонент клеточных мембран. Они сопутствуют жирам в пище и служат источником фосфорной кислоты, необходимый для жизни человека.

    Фосфолипиды являются важной частью клеточных мембран. Они обеспечивают текучие и пластические свойства мембран клеток и клеточных органоидов, в то время как холестеринобеспечивает жёсткость и стабильность мембран. Как фосфолипиды, так и холестерин часто входят в состав липопротеидов клеточных мембран, но имеются в мембранах и в свободном, не связанном с белками состоянии. Соотношение холестерин/фосфолипиды в основном и определяет текучесть либо жёсткость клеточной мембраны.

     Фосфолипиды участвуют в транспорте жиров, жирных кислот и холестерина. Между плазмой и эритроцитами происходит обмен фосфолипидами, которые играют важнейшую роль, поддерживая в растворимом состоянии неполярные липиды. Будучи более гидрофильными, чем холестерин, благодаря наличию в молекуле остатков фосфорной кислоты, фосфолипиды являются своеобразными «растворителями» для холестерина и других высоко гидрофобных соединений. Соотношение холестерин/фосфолипиды в составе липопротеидов плазмы крови наряду с молекулярным весом липопротеидов (ЛПВП, ЛПНП или ЛПОНП) предопределяет степень растворимости холестерина и его атерогенные свойства. Соотношение холестерин/фосфолипиды в составе желчи предопределяет степень литогенности желчи - степень склонности к выпадению холестериновых желчных камней.

     Синтез фосфолипидов. Процесс протекающий в гиалоплазме и связан с обновлением мембран. Первая стадия совпадает с синтезом ТАГ. Существует два пути синтеза ФЛ.

     Первый путь связан с вовлечением фосфатидной кислоты в синтез фосфоглицеридов. Взаимодействие ее с ЦТФ приводит к образованию ЦДФ-диацилгпицернна, который как кофермент способен участвовать в переносе диацилглицерина на серин (или инозит) . При этом образуется фосфатидилсерин (или фосфатидилинозит). Серинфосфатиды декарбоксилируются (коферментом служит пиридоксальфосфат) и образуются этаноламинфосфбтиды. Последние метилируются с участием S-аденозилметионина (донор трех метильных групп) , а переносчиками метильных групп служат тетрагидрофолиевая кислота и метилкобаламин.

    Второй путь синтеза  связан с активированием спирта, например холина, образованием ЦДФ-холина. Последний участвует в переносе холина на диацилглицерин, с образованием фосфотидилхолина.

    Схемы обоих путей  синтеза представлены на рисунке  ниже (по Т.Т. Березову и Б.Ф.  Коровкину.)

 

 

 

    Регуляция синтеза фосфолипидов осуществляется прежде всего липотропные факторами.  Между двумя путями синтеза ФЛ и синтезом ТАГ существует конкуренция, и именно эти факторы способствуют синтезу ФЛ, и препятствуют отложению ТАГ в тканях.

Липотропные вещества

К ним относятся:

1. Структурные компоненты Фосфолипидов: полиненасыщенные жирные кислоты. Инозитол. Серин. Холин. Этаноламин.

2. Метионин –донор метильных групп для синтеза хопина и фосфатидипхолина.

З. Витамины:

• пиридоксин (В8). Способствующий образованию ФЭА из ФС, цианкобаламин (В„) и фолиевая кислота. Участвующие в образовании активной формы метионина, и, следовательно, в синтезе фосфатидилхопина.

При недостатке липотропных Факторов в печени начинается жировая инфильтрация печени.

 

 

Кетоновые тела

 

     Кетоновые тела — группа продуктов обмена веществ, которые образуются в печени из ацетил-КоА: ацетон (пропанон) [H₃C—CO—CH₃], ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) [H₃C—CO—CH₂—COOH], бета-гидроксимасляная кислота (β-гидроксибутират) [H₃C—CHOH—CH₂—COOH].

     В плазме крови здорового человека кетоновые тела содержатся в весьма незначительных концентрациях. Однако при патологических состояниях (длительное голодание, тяжёлая физическая нагрузка, тяжёлая форма сахарного диабета) концентрация кетоновых тел может значительно повышаться и достигать 20 ммоль/л (кетонемия). Кетонемия (повышение концентрации кетоновых тел в крови) возникает при нарушении равновесия — скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации периферическими тканями организма.

     За последние десятилетия накопились сведения, указывающие на важное значение кетоновых тел в поддержании энергетического баланса. Кетоновые тела — топливо для мышечной ткани, почек и действуют, вероятно, как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая излишнюю мобилизацию жирных кислот из жировых депо. Во время голодания кетоновые тела являются одним из основных источников энергии для мозга. Печень, синтезируя кетоновые тела, не способна использовать их в качестве энергетического материала (не располагает соответствующими ферментами).

     Синтез кетоновых тел.  Ацетоацетат синтезируется из 2х молекул ацетил-КоА по реакции катализируемой тиолазой:

 

     Далее ацетоацетил-КоА може превращаться в свободный ацетоацетат двумя путями. Первый:

     Он может взаимодействовать еще с оной молекулой ацетил-КоА под действием

гидроксиметилглутарил-синтетазы, продукт этой реакции затем при участии гидроксиметилглутарил-лиазы распадается на ацетоацетат и ацетил-КоА.

   

    Второй путь: отщепляя HS-Koa путем деацилирования при участии ацетоацетил-КоА-гидролазы:

 

 

              

     При восстановлении  ацетоацетата образуется 3-гидроксимаслянная кислота:

 

     Ацетон образуется из ацетоацетата путем декарбоксилирования, при участии фермента ацетоацетатдекарбоксилазы:

 

 

                         .

 

 

ХОЛЕСТЕРИН

 

    Холестерин, холестерол — органическое соединение, природный жирный (липофильный) спирт, содержащийся в клеточных мембранах всех живых организмов за исключением безъядерных (прокариоты). Нерастворим в воде, растворим в жирах и органических растворителях.

    Холестерин в составе клеточной плазматической мембраны играет роль модификатора бислоя, придавая ему определённую жёсткость за счёт увеличения плотности «упаковки» молекул фосфолипидов.      

    Таким образом,холестерин стабилизатор текучести плазматической мембраны.

    Холестерин открывает  цепь биосинтеза стероидных половых гормонов и кортикостероидов, служит основой для образования жёлчных кислот и витаминов группы D, участвует в регулировании проницаемости клеток и предохраняет эритроциты крови от действия гемолитических ядов.

    Синтез холестерина. В синтезе холестерина можно выделить три основные стадии:

I – превращение B-гидрокси-В-метилглутарила-КоА под действем B-гидрокси-В-метилглутарил-КоА-редуктазы в мевалоновую кислоту:

II – образование сквалена из мевалоновой кислоты. Мевалоновая кислота подвергается ряду химических превращений, в которых карбоксильная группа отщепляется, а 5-ти углеродные остатки шести молекул мевалоновой кислоты конденсируются, образуя сквален. Он представляет собой линейную симметричную молекулу, построенную из шести изопреновых остатков:

                                               

III – циклизация сквалена в холестерин: затем сквален превращается в ланостерин, молекула которого уже имеет тетрациклическое строение, характерное для холестерина. Из ланостерина в несколько последовательных стадий образуется холестерин (гидроксилиривание стероидного кольца протекает с участием монооксигеназной цепи мембран ЭПС):

    Печень играет главную роль в обмене холестерина. В ней синтезируется до 90% всего эндогенного холестерина и его эфиров; она же участвует в распределении его по другим органам и в выделении холестерина с желчью. Кишечной микрофлорой некоторая часть холестерина разрушается, большая часть восстанавливается до копростанола и холестанола, которые вместе с небольшим количеством неизменного холестерина выделяются скалам. Холестерин, преимущественно в этерифицированном виде, используется на построение биомембран в клетках. Кроме того, из холестерина образуются важные в биологическом отношении стероидные соединения: желчные кислоты (в печени), стероидные гормоны (в коре надпочечников, женских и мужских половых железах, плаценте) и витамин D3, или холекальциферол. (в коже).

     Скорость синтеза  холестерина регулируется по  механизму отрицательной обратной  связи. Основным пунктом регуляции  является реакция образования  мевалоновой кислоты- первая специфическая реакция биосинтеза холестерина: холестерин ингибирует B-гидрокси-В-метилглутарил-КоА-редуктазу, и подавляет синтез. При содержании 2-3 холестерина в пищевом рационе человека, синтез собственного холестерина практически прекращается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СФИНГОЛИПИДЫ

    Сфинголипиды —это класс липидов, относящихся к производным алифатических аминоспиртов. Они играют важную роль в передаче клеточного сигнала и в клеточном распознавании. Особенно богата сфинголипидами нервная ткань.

    Существует 3 основных типа сфинголипидов:

1) Церамиды — это наиболее простые сфинголипиды. Они содержат только сфингозин, соединённый с жирнокислотным ацильным остатком.

2) Сфингомиелины содержат заряженную полярную группу, такую как фосфохолин или фосфоэтаноламин.

3) Гликосфинголипиды содержат церамид, эстерифицированный по 1-гидрокси-группе остатком сахара. В зависимости от сахара гликосфинголипиды подразделяются нацереброзиды и ганглиозиды: цереброзиды содержат в качестве остатка сахара глюкозу или галактозу, ганглиозиды содержат трисахарид, причём один из них всегда сиаловая кислота.

Синтез сфинголипидов. Синтез сфинголипидов начинается с образования церамида. Серии конденсируется с пальмитоил-КоА. Продукт их взаимодействия сначала восстанавливается коферментом NADPH, затем к аминогруппе дигидросфингозина амидной связью присоединяется жирная кислота, содержащая, как правило, 24 атома углерода. После окисления FAD-зависимой дегидрогеназой образуется церамид. Церамид служит предшественником в синтезе большой группы сфинголипидов: сфингомиелинов, не содержащих углеводов, и гликосфинголипидов. Последующие реакции синтеза катализируются специфическими трансферазами, набор которых отличается в разных тканях. Соединение фосфорилхолина с церамидом сфингомиелин-синтазой приводит к образованию сфингомие-лина. Присоединение углеводных компонентов катализируется специфическими гликозилтрансферазами. Донорами углеводных компонентов служат активированные сахара: УДФ-галактоза и УДФ-глюкоза. Галактоцереброзид - главный липид миелиновых оболочек; глюкоцереброзид входит в состав мембран многих клеток и служит предшественником в синтезе более сложных гликолипидов или продуктом на пути их катаболизма.