Липиды биомембран. Их роль. Участие фосфолипаз в обмене фосфолипидов.

Биомембраны состоят из липидов, белков и углеводов. Соотношение этих компонентов варьирует от одной мембраны к другой. Разнообразие мембранных липидов и их относительное содержание в различных мембранах. Видно, что в количественном отношении преобладают фосфолипиды, затем следуют гликолипиды и холестерин. Триацилглицерины (нейтральные жиры) в мембранах не обнаружены. Холестерин найден почти исключительно в эукариотических клетках. Мембраны животных клеток содержат холестерина гораздо больше, чем мембраны растений, в которых холестерин обычно заменен другими стеринами. У прокариот за несколькими исключениями вообще нет холестерина. Внутренняя митохондриальная мембрана эукариот также почти полностью лишена холестерина.

Фосфолипиды - большой класс липидов, получивший своё название из-за остатка фосфорной кислоты, придающего им свойства амфифильности. Благодаря этому свойству фосфолипиды формируют бислойную структуру мембран, в которую погружены белки. Клетки или отделы клеток, окружённые мембранами, отличаются по составу и набору молекул от окружающей среды, поэтому химические процессы в клетке разделены и ориентированы в пространстве, что необходимо для регуляции метаболизма.

 Стероиды, представленные в животном мире холестеролом и его производными, выполняют разнообразные функции. Холестерол - важный компонент мембран и регулятор свойств гидрофобного слоя. Производные холестерола (жёлчные кислоты) необходимы для переваривания жиров. Стероидные гормоны, синтезируемые из холестерола, участвуют в регуляции энергетического, водно-солевого обменов, половых функций.

Кроме стероидных гормонов, многие производные липидов выполняют регуляторные функции и действуют, как и гормоны, в очень низких концентрациях. Например, тромбоцитактивирующий фактор - фосфолипид особой структуры - оказывает сильное влияние на агрегацию тромбоцитов в концентрации 10-12 М; эйкозаноиды, производные полиеновых жирных кислот, вырабатываемые почти всеми типами клеток, вызывают разнообразные биологические эффекты в концентрациях не более 10-9 М. Из приведённых примеров следует, что липиды обладают широким спектром биологических функций.

Расщепление фосфолипидов идет гидролитическим путем при участии ферментов фосфолипаз, поступающих в двенадцатиперстную кишку с соком поджелудочной железы. Фосфолипаза А1 катализирует расщепление сложноэфирной связи между ацилом и первым атомом углерода глицерола.Фосфолипаза А2 катализирует гидролиз сложноэфирной связи между ацилом и вторым атомом углерода глицерола. Фосфолипаза С катализирует гидролитический разрыв связи между третьим атомом углерода глицерола и остатком фосфорной кислоты, а фосфолипаза Д ДД сложноэфирной связи между остатком фосфорной кислоты и остатком аминоспирта.

 В результате действия этих четырех ферментов фосфолипиды расщепляются до свободных жирных кислот, глицерола, фосфорной кислоты и аминоспирта или его аналога, например, аминокислоты серина, однако часть фосфолипидов расщепляется при участии фосфолипазы А2 только до лизофосфолипидов и в таком виде может поступать в стенку кишечника.

58. Холестерол - стероид, характерный для животных организмов. основное место синтеза - печень-более 50% х., в тонком кишечнике - 15- 20%, остальной х. синтезируется в коже, коре надпочечников, половых железах. В сутки в организме синтезируется около 1 г х.; с пищей поступает 300-500 мг. функций: входит в состав всех мембран клеток и влияет на их св-ва, исходный субстрат в синтезе жёлчных кислот и стероидных гормонов. Предшественники в метаболическом пути синтеза х. превращаются также в убихинон - компонент дыхательной цепи и долихол, участвующий в синтезе гликопротеинов. за счёт своей гидроксильной группы может образовывать эфиры с жирными кислотами. Этерифицированный х.преобладает в крови. Х. и его эфиры - гидрофобные молекулы, поэтому они транспортируются кровью только в составе разных типов ЛП. Нарушения обмена х. приводят к одному из наиболее распространённых заболеваний - атеросклерозу. Накопление х. в организме приводит к развитию желчнокаменной болезни.

Пути поступления х.: с пищей извне и процесс синтеза собственного х. в печени из ацитилКоА.холестерол поступает в клетки из крови в основном в составе лпнп

Пути использования и выведения х.:вывед с фекалиями, синт Д3, выдел с кожнми покровами, синт стероидн гормонов, синтез и вывед желчных к-т.

Определение содержания общего х. в сыворотке крови: свободный х. образуется при гидролизе эфиров холестерина ферментом холестролэстеразой. Х. окисляют кислородом воздуха с ферментом холестеролоксидазой с образованием перекиси водорода. образуется окрашивание продукта блягодаря окислению перекисью водорода хромогенных субстратов. В ФЭКе измеряют оптическую плотность проб.

Клиническое значение. повышение уровня х. в крови — один из основных факторов риска атеросклероза. Развитие ГЛП может быть обусловлено генетическими аномалиями и факторами среды, а также такими заболеваниями, как сахарный диабет, патология печени, почек, гормональными нарушениями. липидограмма позволяет как диагностировать нарушения липидного обмена, так и оценить риск развития атеросклероза и ишемической болезни сердца.

Норма ХС в крови: Содержание холестерина в крови человека может варьировать от 3,6 ммоль/л до 7,8 ммоль/л.

Оптимальный уровень: менее 5 ммоль/л

Слегка высокий уровень холестерина: между 5 и 6,4 ммоль/л

Умеренно высокий уровень холестерина: между 6,5 и 7,8 ммоль/л

Очень высокий уровень холестерина: выше 7,8 ммоль/л

Биосинт х. в цитозоле клеток. на 3 этапа

Образование мевалоната. Две молекулы ацетил-КоА конденсируются ферментом тиолазой с образованием ацетоацетил-КоА.. Фермент щдроксиметилглутарил-КоА-синтаза присоединяет третий ацетильный остаток с образованием ГМГ-КоА. Следующая реакция, катализируемая ГМГ-КоА-редуктазой, является регуляторной в метаболическом пути синтеза холестерола. восстановление ГМГ-КоА до мевалоната с использованием 2 молекул NADPH. Фермент ГМГ-КоА-редуктаза

Образование сквалена На втором этапе синтеза мевалонат превращается в пятиуглеродную изопреноидную структуру, содержащую изопентенилпирофосфат- геранилпирофосфат – фарнезилпирофосфата. Две молекулы фарнезилпирофосфата конденсируются с образованием сквалена

Образование холестерола сквален превращается в ланостерол. Далее происходит 20 последовательных реакций, превращающих ланостерол в холестерол. На последних этапах синтеза от ланостерола отделяется 3 атома углерода.

Регуляция синтеза холестерола. Регуляция активности ГМГ-КоА-редуктазы в печени. Холестерол и жёлчные кислоты снижают скорость транскрипции и, таким образом, синтез фермента. Инсулин стимулирует дефосфорилирование, а глюкагон - фосфорилирование ГМГ-КоА-редуктазы. Инсулин активирует 2 фосфатазы: киназы ГМГ-КоА-редуктазы* и фосфатазу, дефосфорилирующую непосредственно ГМГ-КоА-редуктазу. Глюкагон стимулирует фосфорилирование и инактивацию 2 фосфатаз и фосфорилирование и активацию киназы ГМГ-КоА-редуктазы.

60 Жк участвуют в переваривании жиров, эмульгируя их и делая доступными для действия панкреатической липазы. ЖК – производные холестерола с пятиуглеродной боковой цепью в положении 17, которая заканчивается карбоксильной группой. В организме человека синтезируются 2 жк: холевая (содержит 3 гидроксильные группы в положениях 3,7,12) и хендезоксихолиевая (содержит 2 гидроксильные группы в положениях 1 и 3). Жк не явл эффективными эмульгаторами в кишечнике, так как карбоксильные группы этих жк имеют рК~6. В печени эмульгирующие св-ва жк увеличиваются за счёт реакции коньюгации, в которой к карбоксильной группе присоединяется глицин или таурин, полностью ионизированные при рН кишечного сока.Эти производные называются солями жк и служат главными эмульгаторами жиров в кишечнике.

Основная функция желчи – участие в переваривании и всасывании липидов. Эту функцию выполняют желчные кислоты, эмульгирующие жиры и таким образом обеспечивающие гидролиз жиров панкреатической липазой. Секреция желчи является также основным путем выведения избытка холестерина из организма. Он выводится как в виде желчных кислот, которые образуются в печени из холестерина, так и в свободном виде. Соотношение желчных кислот и холестерина должно быть приблизительно 12:1. при уменьшении образования желчи или увеличении количества в желчи холестерина последний выпадает в осадок. Этот густой маслянистый осадок пропитывается солями кальция, желчными пигментами и со временем превращается в камни.
Избыточная секреция холестерина с желчью – один из механизмов камнеобразования в желчном пузыре.
Пониженная секреция желчных кислот и фосфолипидов – еще одна причина камнеобразования
1) уменьшение резерва желчных кислот;
2) усиленное превращение холевой кислоты в дезоксихолевую.
Первое может быть следствием ускоренного прохождения первичных желчных кислот из тонкой кишки в толстую, второе – усиленного дегидроксилирования холевой кислоты и ускоренного всасывания образующейся при этом дезоксихолевой кислоты.
В литогенной желчи ускорено образования мелких кристалликов моногидрата холестерина. Именно этой особенностью литогенная желчь отличается от нормальной. К предрасполагающим этому факторам можно отнести гликозаминогликаны. Препятствующим факторам образованию зародышей кристаллизации относят апопротеины А1 и А 2 и некоторые гликопротеиды.

Х. транспортируется кровью только в составе ЛПНП и ЛПВП. ЛП обеспечивают поступление в ткани экзогенного х., определяют потоки х. между органами и выведение избытка х. из организма.

ЛПНП - основная транспортная форма х., в которой он доставляется в ткани. Около 70% х. и его эфиров в крови находится в составе ЛПНП. Из крови ЛПНП поступают в печень (до 75%) и другие ткани, которые имеют на своей поверхности рецепторы ЛПНП.

ЛПВП вып. 2 осн.ф-и: поставляют апопротеины другим ЛП в крови и участвуют в "обратном транспорте х.". ЛПВП синтезируются в печени и в небольшом количестве в тонком кишечнике. В печени в ЛПВП включаются апопротеины А, Е, С-II, фермент ЛХАТ. В крови апоС-II и апоЕ переносятся с ЛПВП на ХМ и ЛПОНП. Для переноса х. На поверхности ЛПВП находится фермент ЛХАТ, кот превращает х., имеющий гидроксильную группу, выступающую на поверхность липопротеинов или мембран клеток, в эфиры холестерола. Гидрофобная молекула, эфира холестерола перемещается внутрь ЛПВП. образом, часть эфиров холестерола переносится на ЛПОНП, ЛППП, а ЛПВП₃ за счёт накопления триацилглицеролов увеличиваются и превращаются в ЛПВП₂. ЛПОНП под действием ЛП-липазы превращаются сначала в ЛППП, а затем в ЛПНП. ЛПНП и ЛППП захватываются клетками через рецепторы ЛПНП.

Липопротеины различаются и по участию в атерогенезе. Атерогенность липопротеинов частично зависит от размера частиц. Самые мелкие липопротеины, такие как ЛПВП, легко проникают в стенку сосуда, но также легко ее покидают, не вызывая атеросклероз.  ЛПНП – наиболее атерогенные липопротеины крови. достаточно малы, чтобы проникать в стенку сосуда, и легко задерживаются в сосудистой стенке.

Рецептор ЛПНП - сложный белок, состоящий из 5 доменов и содержащий углеводную часть Рецепторы ЛПНП синтезируются в ЭР и аппарате Гольджи, а затем экспонируются на поверхности клетки, в специальных окаймлённых ямках. Выступающий на поверхность N-концевой домен рецептора взаимодействует с белками апоВ-100 и апоЕ; В регуляции синтеза рецепторов ЛПНП участвуют гормоны: инсулин и трийодтиронин, половые гормоны. Они увеличивают образование рецепторов ЛПНП, а глюкокортикоиды уменьшают

62. Концентрация холестерола в крови взрослых людей составляет 200±50 мг/дл (5,2±1,2 ммоль/л) и, как правило, увеличивается с возрастом. Превышение нормальной концентрации холестерола в крови называют гиперхолестеролемией.

Дислипопротеинемии: наследственная недостаточность ЛП-липазы, 2- семейная комбинированная гиперлипидемия, нарушение удаления остаточных липопротеинов из крови, 3-  семейная гипертриглицеролемия.

Гиперхолестеролемия развивается вследствие избыточного поступления холестерола с пищей.

Правильное питание в течение всей жизни - важнейший фактор профилактики гаперхолестеролемии. Доказана корреляция между увеличением концентрации холестерола в плазме крови и смертностью от заболеваний ССС - инфаркта миокарда и инсульта, развивающихся в результате атеросклероза (рис. 8-74).