Внутриклеточный синтез липидов

Гидролиз и всасывание белков

Взрослые потребляют с пищей 70-90 г белков в день, а детям в расчете на 1 кг веса их требуется в 5-10 раз больше.

Почти такое же количество белков поступает в просвет кишечника в составе пищеварительных соков, слущивающихся клеток и в виде белков сыворотки. При синдроме экссудативной энтеропатии через кишечник теряется так много белка плазмы, что его убыль не компенсируется синтезом новых белков в печени, и возникает гипопротеинемия.

Ферментативный гидролиз.

Переваривание бел­ков начинается в желудке, но роль этого этапа относительно невелика, посколькупепсином гидролизуется не более 10-15% белков пищи. У больных, страдающих ахилией и дефицитом пепсина, белки, тем не менее, могут нормально перевариваться, так как в тонком кишечнике переваривание белков про­исходит чрезвычайно эффективно.

Через 10-20 мин после приема пищи начинается образованиепанкре­атических пептидаз, которое продолжается до тех пор, пока белки присутствуют в кишечнике. Часть этих ферментов выделяется с калом. Содержание химотрипсина в каловых массах может служить показателем функциональной активности поджелу­дочной железы.

Различные панкреатические ферменты, катализи­рующие гидролиз белков, атакуют белковую моле­кулу в разных участках (табл. 29.2).

В двенадцати­перстной кишке, куда эти ферменты поступают в неактивной форме, происходит их активация трипсином, образующимся из трипсиногена под действием энтерокиназы.

Ферменты, гидролизующие белки, подразделяют наэндопептидазы (трип­син, химотрипсин, эластаза) иэкзопептидазы (карбопептидазы А и В).

Эндопептидазы расщепляют внутренние связи в белковой молекуле с образова­нием олигопептидов.

Экзопептидазы отщепляют аминокислоты с концов пептидной цепи.

Около 30% конечных продуктов гидролиза составляют нейт­ральные и основные аминокислоты и 70% - олигопептиды, состоящие из 2-6 аминокислотных ос­татков.

В щеточной каемке и внутри энтероцитов при­сутствуют другие пептидазы.

В цитозоле подверга­ется гидролизу примерно 90% олигопептидов (ди- и трипептиды), поступающих в клетку при участии специальных транспортных систем.

Около 10% олигопептидов, главным образом состоящих из 4-8 аминокислотных остатков, гидролизуют ферменты, локализованные в щеточной каемке.

В каждом случае итог процесса - появление в крови ворот­ной вены аминокислот как конечных продуктов гидролитического расщепления белков.

Всасывание белков, пептидов и аминокислот.

При­мерно 50-60% белков пищи всасывается в двенад­цатиперстной кишке и около 30% - по мере прохож­дения химуса до подвздошной кишки, т.е. 80-90% экзогенных и эндогенных белков всасывается в тон­ком кишечнике.

Только около 10% белков достигает толстого кишечника, где они расщепляются под действием бактерий.

Небольшое количество белка выделяется с калом, но эта часть белка приходится на слущивающиеся клетки, а не на непереваренные остатки пищи.

Интактные молекулы белка поглощаются в очень небольшом количестве путем пиноцитоза (с. 751). Всасывание по этому пути не имеет значе­ния для усвоения белков, но может играть важную роль в связи с иммунореактивностью, приводя к сенсибилизации и аллергии.

Пептиды всасываются в виде ди- и трипептидов путем пассивного переноса или активного транспорта с участием переносчиков.

Поглощение аминокислот происходит с помощью четырех основных групп транспортных систем: для

1. нейтральных,

2. двухосновных

3. дикарбоновых аминокислот

4. иминокислот.

5. К дополнительной груп­пе относится система для глицина.

Системы первых трех групп осуществляют перенос по механизму сопряжения с транспортом Na⁺ описанному выше (вторичноактивный транспорт) (с. 773); при этом всасывание кислых дикарбоновых аминокислот происходит как пассивный процесс, хотя и с участием переносчиков.

За счет внутри­клеточного переаминирования с участием аланина концентрация этих аминокислот в клетке сохраняет­ся низкой. Различные аминокислоты одной группы ингибируют перенос друг друга, конкурируя за один и тот же переносчик (конкурентное ингибирование).

Рис. 29.37. Переваривание и всасывание белков. Про­свет кишечника: расщепление полипептидов до олигопептидов, ди- и трипептидов и аминокислот. Мембраны клеток щеточной каемки: дальнейшее расщепление спе­цифическими пептидазами и поглощение аминокислот и олигопептидов. Цитоплазма: расщепление ди- и олигопептидов цитоплазматическими пептидазами до ами­нокислот. Базальная мембрана: выход аминокислот из клетки в кровь

Нуклеопротеины гидролизуются и всасываются так же, как другие белки.

Нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК - гидролизуются специальными панкреатическими ферментами - дезоксирибонуклеаэой и рибонуклеазой и расщепляются в щеточной каемке фосфодиэстеразами и нуклеотидазами до нуклеотидов.

Нуклеотиды транспортируются в энтероциты при участии специальных механизмов (рис. 29.37).

Переваривание и всасывание ЖИРОВ

Человек потребляет в день около 60 -100 г жиров.

Примерно 90% жиров пищи - это триглицериды, большую часть которых составляют липиды, содержащие жирные кислоты с длинной цепью из 16 (пальмитиновая кислота) или 18 (стеариновая, олеи­новая, линолевая кислоты) атомов углерода.

Триглицериды, содержащие жирные кислоты с корот­кой цепью (2-4 углеродных атома) или средней цепью (6-8 атомов), составляют лишь небольшую часть жиров пищи.

Остальные 10% жиров пищи приходятся на фосфолипиды (главным образом лецитин), эфиры холестерола и жирорастворимые витамины (рис. 29.38).

Переваривание жиров.

В желудке жиры образуют капельки диаметром около 100 нм. В щелочной среде тонкого кишечника при наличии белков, продуктов расщепления предшествующей порции жиров, лецитина и желчных кислот жиры образуют эмульсию с размером капелек около 5 нм.

В тонком кишечнике жиры стимулируют выделение клетками слизистой холецистокинина, активирующего секре­цию ферментов поджелудочной железы и сокраще­ния желчного пузыря,

Липаза, секретируемая поджелудочной железой,состоит из двух компонентов – колипазы, образую­щейся в результате активации проколипазы трипси­ном и локализованной на границе раздела водной и липидной фаз, и панкреатической липазы, образующей комплекс с колипазой. [1]

Липаза катализирует отщепление от триглицеридов жирных кислот в положениях 1 и 3 с. Конечный продукт — жирные кислоты, диацилглицерины и моноацилглицерины.

Количество липа­зы, поступающей с панкреатическим соком, так велико, что к тому моменту, когда жир достигает середины двенадцатиперстной кишки, 80% его оказывается гидролизованным. В связи с этим нарушение переваривания жиров, связанное с не­достаточностью липазы, не выявляется вплоть до полного прекращения деятельности поджелудочной железы или сильного ее разрушения.

Помимо липазы поджелудочная железа секретирует и другие ферменты липидного обмена, также активируемые трипсином. К числу этих ферментов относитсяфосфолипаза Ад, которая в присутствии ионов Са2+ и желчных кислот отщепляет жирную кислоту от фосфолипида лецитина с образованием лизолецитина. Холестерол обычно присутствует в пище в виде эфиров и высвобождается под дей­ствием холестеролэстеразы.

Рис.29.38. Переваривание и всасывание липидов. В просвете кишечника триглицериды расщепляются под действием колипазы и ли­пазы до жирных кислот и 2-моноглицеридов, которые содержатся в растворе в виде мицелл и поступают из них в энтероциты. В клетках из длинноцепочечных жирных кислот и 2-моно­глицеридов ресинтезируются триглицериды, которые в виде заключенных в белковую обо­лочку хиломикронов выходят в лимфу. Жир­ные кислоты с короткими или средними цепя­ми поглощаются и переносятся в кровь непо­средственно в этой форме. МГ-моноглицериды, ДГ-диглицериды, ТГ-триглицериды, ЖК-жирные кислоты (по [27] с измене­ниями)

Продукты гидролиза липидов плохо растворимы в воде и могут находиться в кишечнике в растворен­ном виде лишь в составе мицелл (с. 767). Простые мицеллы, состоящие только из желчных кислот (чистые мицеллы), после внедрения в их гидро­фобную сердцевину жирных кислот, моноглицеридов, фосфолипидов и холестерола превращаются всмешанные мицеллы. Благодаря растворимости этих мицелл в воде концентрация конечных продук­тов гидролитического расщепления липидов в про­свете кишечника повышается в тысячи раз. Жирные кислоты с короткими и средними цепями и содержа­щие их липиды довольно хорошо растворимы в воде и могут диффундировать к поверхности энтероцитов, не встраиваясь в мицеллы.

Всасывание продуктов гидролитического расщеп­ления жиров

Жиры всасываются так эффективно, что 95% триглицеридов (но лишь 20-50% холе­стерола) поглощается уже из просвета двенадцати­перстной кишки и верхнего отдела тощей кишки. У человека при обычной диете в сутки выделяется с калом до 5-7 г жира. При безжировой диете эта величина уменьшается до 3 г/сут, а источником жира служат слущивающиеся эпителиальные клетки и бактерии.

Прежде чем попасть внутрь энтероцита, ком­понентысмешанных мицелл должны преодолеть три барьера:

1) неперемешивающийся водный слой, прилежа­щий к поверхности клетки, - основное препят­ствие для жирных кислот с длинными цепями и моноглицеридов и для выполнения мицел­лами их функций;

2) слой слизи, покрывающий щеточную каемку; при толщине 2-4 мкм этот слой также пре­пятствует переносу компонентов мицелл;

3) липидную мембрану энтероцита.

Мицеллы в клетку не проникают, но их липидные компо­ненты растворяются в плазматической мем­бране и быстро диффундируют в клетку по концентрационному градиенту. Остаточное вещество мицелл может затем возвратиться в просвет и включить новые липидные компо­ненты.

Внутриклеточный синтез липидов

Пройдя через клеточную поверхность, продукты расщепления жиров - моноглицериды и жирные кислоты - транспортируются небольшим белком с мол. массой 12000 в микросомы эндоплазматического ретикулума, где из них вновь синтезируются триглицеридыи другие липиды.

Вначале при участии моноглицеридтрансферазы образуются эфиры активирован­ных жирных кислот с моноглицеридами, а затем при участии диглицеридтрансферазы к синтезирован­ному диглицериду присоединяется еще одна жирная кислота и образуется триглицерид. Другой, менее важный путь ресинтеза триглицеридов связан с обменом глюкозы.

Фосфолипиды, как и триглицериды, могут обра­зовываться в энтероцитах путем этерификации (примером служит образование лецитина из лизолецитина). Реэтерификация холестерола катализи­руется холестеролэстеразой.

Кроме того, в под­вздошной кишке происходит синтез холестерола de novo, поэтому тонкому кишечнику принадлежит особая роль в обмене этого липида.

Образование хиломикронов

Новообразованные триглицериды и другие липиды, прежде чем по­кинуть клетку, покрываются специальной оболочкой, содержащей холестерол и фосфолипиды в соче­тании со специфическими гликопротеинами, синте­зированными в аппарате Гольджи. Состав этих сложных образований, называемых хиломикронами, приблизительно следующий: 90%-триглицериды, 7%-фосфолипиды, 2%-холестерол и 1%-белок.

Диаметр хиломикронов составляет 60 – 75 нм в зависимости от скорости всасывания и ресинтеза жиров.

Хиломикроны накапливаются в секреторных везикулах; последние сливаются с боковой мембра­ной клетки, и через образующееся при этом отвер­стие хиломикроны выходят в межклеточное про­странство, откуда по центральному лимфатичес­кому и грудному протокам поступают в кровь.

После приема жирной пищи содержание хиломикро­нов в плазме повышается так сильно, что она становится по цвету молочно-белой (алиментарная гиперлипемия). Известно врожденное заболевание - А-β-липопротеинемия, - связанное с нарушением вы­свобождения хиломикронов из клеток. При этом заболевании поглощенный жир не выводится из клетки и остается в ней. Помимо хиломикронов в энтероцитах образуются липопротеины очень низ­кой плотности, которые также высвобождаются в лимфатические сосуды.