Jump to content

Липидный обмен

Липидный обмен — это синтез и распад липидов в клетках, включающий расщепление и хранение жиров для получения энергии, а также синтез структурных и функциональных липидов, например тех, которые участвуют в построении клеточных мембран . У животных эти жиры получаются с пищей и синтезируются печенью . [1] Липогенез – это процесс синтеза этих жиров. [2] [3] Большинство липидов, попадающих в организм человека с пищей, представляют собой триглицериды и холестерин . [4] Другими типами липидов, обнаруженными в организме, являются жирные кислоты и мембранные липиды . Липидный обмен часто рассматривают как процесс переваривания и всасывания пищевых жиров; однако существует два источника жиров, которые организмы могут использовать для получения энергии: из потребляемых пищевых жиров и из накопленных жиров. [5] Позвоночные животные (включая человека) используют оба источника жира для производства энергии таких органов, как сердце . для функционирования [6] Поскольку липиды являются гидрофобными молекулами, их необходимо растворить, прежде чем начнется их метаболизм. Обмен липидов часто начинается с гидролиза . [7] который происходит с помощью различных ферментов пищеварительной системы. [2] Липидный обмен также происходит у растений, хотя процессы несколько отличаются от животных. [8] Вторым этапом после гидролиза является абсорбция жирных кислот эпителиальными клетками кишечной стенки . [6] В эпителиальных клетках жирные кислоты упаковываются и транспортируются в остальные части тела. [9]

Метаболические процессы включают переваривание липидов, всасывание липидов, транспорт липидов, накопление липидов, катаболизм липидов и биосинтез липидов.Катаболизм липидов осуществляется процессом, известным как бета-окисление , которое происходит в митохондриях и пероксисомальных клетки органеллах .

Липидное пищеварение

[ редактировать ]

Пищеварение — это первый шаг к метаболизму липидов, и это процесс расщепления триглицеридов на более мелкие моноглицеридные единицы с помощью ферментов липазы . Переваривание жиров начинается во рту посредством химического переваривания лингвальной липазой . Поступивший в организм холестерин не расщепляется липазами и остается нетронутым до тех пор, пока не попадет в эпителиальные клетки тонкой кишки. Затем липиды попадают в желудок, где продолжается химическое пищеварение под действием желудочной липазы и начинается механическое пищеварение ( перистальтика ). Однако большая часть переваривания и всасывания липидов происходит, когда жиры достигают тонкого кишечника. Химические вещества поджелудочной железы ( семейство панкреатических липаз и липаза, зависимая от солей желчных кислот ) секретируются в тонкий кишечник, помогая расщеплению триглицеридов. [10] наряду с дальнейшим механическим перевариванием, пока они не станут отдельными единицами жирных кислот , способными всасываться в эпителиальные клетки тонкой кишки . [11] Именно липаза поджелудочной железы отвечает за передачу сигнала о гидролизе триглицеридов на отдельные свободные жирные кислоты и глицериновые единицы.

Абсорбция липидов

[ редактировать ]
Блок-схема, показывающая процесс всасывания липидов

Вторым этапом липидного обмена является всасывание жиров. Короткоцепочечные жирные кислоты могут всасываться в желудке , тогда как большая часть всасывания жиров происходит только в тонком кишечнике . Когда триглицериды расщепляются на отдельные жирные кислоты и глицерины вместе с холестерином, они объединяются в структуры, называемые мицеллами . Жирные кислоты и моноглицериды покидают мицеллы и диффундируют через мембрану, проникая в эпителиальные клетки кишечника. В цитозоле эпителиальных клеток жирные кислоты и моноглицериды рекомбинируются обратно в триглицериды. В цитозоле эпителиальных клеток триглицериды и холестерин упакованы в более крупные частицы, называемые хиломикроны , которые представляют собой амфипатические структуры, транспортирующие переваренные липиды. [9] Хиломикроны проходят через кровоток и попадают в жировую ткань и другие ткани организма. [6] [2] [3]

Липидный транспорт

[ редактировать ]

Из-за гидрофобной природы мембранных липидов , триглицеридов и холестерина им требуются специальные транспортные белки, известные как липопротеины. [1] Амфипатическая структура липопротеинов позволяет транспортировать триглицериды и холестерин через кровь . Хиломикроны представляют собой одну из подгрупп липопротеинов, которые переносят переваренные липиды из тонкого кишечника в остальную часть тела. Различная плотность между типами липопротеинов характерна для того, какой тип жиров они транспортируют. [12] Например, липопротеины очень низкой плотности ( ЛПОНП ) переносят триглицериды, синтезируемые нашим организмом, а липопротеины низкой плотности (ЛПНП) транспортируют холестерин к нашим периферическим тканям. [6] [1] Ряд этих липопротеинов синтезируется в печени, но не все из них происходят из этого органа. [1]

Хранение липидов

[ редактировать ]

Липиды хранятся в белой жировой ткани в виде триглицеридов. У худощавого молодого взрослого человека масса накопленных триглицеридов составляет около 10–20 килограммов. Триглицериды образуются из основной цепи глицерина с тремя жирными кислотами. Свободные жирные кислоты активируются в ацил-КоА и этерифицируются, в конечном итоге достигая капли триглицерида. Липопротеинлипаза играет важную роль. [13]

Катаболизм липидов

[ редактировать ]

Как только хиломикроны (или другие липопротеины) проходят через ткани, эти частицы расщепляются липопротеинлипазой на поверхности просвета эндотелиальных клеток с капилляров высвобождением триглицеридов. [14] Триглицериды расщепляются на жирные кислоты и глицерин, прежде чем попасть в клетки, а оставшийся холестерин снова попадает через кровь в печень. [15]

[15] Расщепление жирных кислот путем бета-окисления
[15] Breakdown of fatty acids by beta oxidation

В цитозоле клетки (например, мышечной клетки) глицерин преобразуется в глицеральдегид-3-фосфат , который является промежуточным продуктом гликолиза , для дальнейшего окисления и производства энергии. Однако основные этапы катаболизма жирных кислот происходят в митохондриях . [16] Длинноцепочечные жирные кислоты (более 14 атомов углерода) должны быть преобразованы в жирный ацил-КоА, чтобы пройти через мембрану митохондрий . [6] Катаболизм жирных кислот начинается в цитоплазме клеток , поскольку ацил-КоА-синтетаза использует энергию расщепления АТФ для катализа присоединения коэнзима А к жирной кислоте. [6] Образующийся ацил-КоА проникает через мембрану митохондрий и вступает в процесс бета-окисления . Основными продуктами бета-окисления являются ацетил-КоА (который используется в цикле лимонной кислоты для производства энергии), НАДН и ФАДН. [16] Для процесса бета-окисления необходимы следующие ферменты: ацил-КоА-дегидрогеназа , еноил-КоА-гидратаза , 3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа и 3-кетоацил-КоА-тиолаза . [15] На диаграмме слева показано, как жирные кислоты превращаются в ацетил-КоА. Общая итоговая реакция с использованием пальмитоил-КоА (16:0) в качестве модельного субстрата:

7 ФАД + 7 НАД + + 7 CoASH + 7 H 2 O + H(CH 2 CH 2 ) 7 CH 2 CO-SCoA → 8 CH 3 CO-SCoA + 7 FADH 2 + 7 НАДН + 7 H +

Биосинтез липидов

[ редактировать ]

Помимо пищевых жиров, запасные липиды, хранящиеся в жировых тканях, являются одним из основных источников энергии для живых организмов. [17] Триацилглицерины , липидные мембраны и холестерин могут синтезироваться организмами различными путями.

Биосинтез мембранных липидов

[ редактировать ]

Существует два основных класса мембранных липидов: глицерофосфолипиды и сфинголипиды . Хотя в нашем организме синтезируется множество различных мембранных липидов, пути их синтеза одинаковы. Первый этап — синтез основной цепи ( сфингозина или глицерина ), второй этап — добавление жирных кислот к основной цепи с образованием фосфатидной кислоты. Фосфатидовая кислота дополнительно модифицируется путем присоединения к основной цепи различных гидрофильных головных групп. Биосинтез мембранных липидов происходит в мембране эндоплазматического ретикулума . [18]

Биосинтез триглицеридов

[ редактировать ]

Фосфатидовая кислота также является предшественником биосинтеза триглицеридов. Фосфатаза фосфатидной кислоты катализирует превращение фосфатидной кислоты в диацилглицерид, который преобразуется в триглицериды под действием ацилтрансферазы . Биосинтез триглицеридов происходит в цитозоле. [19]

Биосинтез жирных кислот

[ редактировать ]

Предшественником жирных кислот является ацетил-КоА , который встречается в цитозоле клетки. [19] Общая итоговая реакция с использованием пальмитата (16:0) в качестве модельного субстрата:

8 Ацетил-КоА + 7 АТФ + 14 НАДФН + 6H+ → пальмитат + 14 НАДФ+ + 6H2O + 7ADP + 7P¡

Биосинтез холестерина

[ редактировать ]

Холестерин может быть получен из ацетил-КоА многоэтапным путем, известным как изопреноидный путь . Холестерины необходимы, потому что они могут быть модифицированы для образования различных гормонов, в организме таких как прогестерон . [6] 70% биосинтеза холестерина происходит в цитозоле клеток печени. [ нужна ссылка ]

Гормональная регуляция липидного обмена

[ редактировать ]

Липидный обмен жестко регулируется гормонами, обеспечивая баланс между накоплением и использованием энергии.

  • Инсулин : способствует синтезу липидов, ингибируя распад липидов и облегчая транспорт глюкозы и ее преобразование в жирные кислоты. [20]
  • Глюкагон : стимулирует окисление жирных кислот и ингибирует синтез жирных кислот de novo, уменьшая высвобождение ЛПОНП и стеатоз печени. [21]
  • Гормон щитовидной железы: способствует синтезу триглицеридов в печени, усилению липолиза, стимуляции β-окисления митохондриальных жирных кислот и регулированию уровня холестерина посредством различных механизмов, включая экспрессию рецепторов ЛПНП и экскрецию желчных кислот. [21]
  • Половые гормоны:
    • Эстроген : снижает синтез триглицеридов и повышает уровень холестерина ЛПВП, потенциально за счет стимулирования окисления жирных кислот и ингибирования липогенеза. [21]
    • Тестостерон : стимулирует липогенез de novo и накопление жира, который затем включается в триглицериды для хранения энергии. [21]
  • Адреналин : стимулирует липолиз и ингибирует липогенез посредством фосфорилирования AMPK, влияя на обмен липидов и их накопление в жировой ткани. [21]

Нарушения липидного обмена

[ редактировать ]

Нарушения липидного обмена (включая врожденные нарушения липидного обмена ) — это заболевания, при которых возникают проблемы с расщеплением или синтезом жиров (или жироподобных веществ). [22] Нарушения липидного обмена связаны с увеличением концентрации липидов плазмы в крови, таких как холестерин ЛПНП , ЛПОНП и триглицериды , которые чаще всего приводят к сердечно-сосудистым заболеваниям. [23] В большинстве случаев эти расстройства являются наследственными, то есть это заболевание передается от родителя к ребенку через гены. [22] Болезнь Гоше (типы I, II и III), болезнь Нимана-Пика , болезнь Тея-Сакса и болезнь Фабри — все это заболевания, при которых у больных может наблюдаться нарушение липидного обмена в организме. [24] Более редкими заболеваниями, связанными с нарушением липидного обмена, являются ситостеринемия , болезнь Вольмана , болезнь Рефсума , церебротендинозный ксантоматоз . [24]

Виды липидов

[ редактировать ]

Типы липидов, участвующих в липидном обмене, включают:

  • Мембранные липиды:
    • Фосфолипиды : Фосфолипиды являются основным компонентом липидного бислоя клеточной мембраны и обнаруживаются во многих частях тела. [25]
    • Сфинголипиды : Сфинголипиды в основном встречаются в клеточной мембране нервной ткани. [18]
    • Гликолипиды . Основная роль гликолипидов заключается в поддержании стабильности липидного бислоя и облегчении распознавания клеток. [25]
    • Глицерофосфолипиды : нервная ткань (включая мозг) содержит большое количество глицерофосфолипидов. [25]
  • Другие типы липидов:
    • Холестерины : Холестерины являются основными предшественниками различных гормонов в нашем организме, таких как прогестерон и тестостерон. Основная функция холестерина – контроль текучести клеточных мембран. [26]
    • Стероид – см. также стероидогенез : Стероиды являются одними из важных сигнальных молекул клеток. [26]
    • Триацилглицерины (жиры) – см. также липолиз и липогенез : Триацилглицерины являются основной формой хранения энергии в организме человека. [1]
    • Жирные кислоты – см. также метаболизм жирных кислот . Жирные кислоты являются одними из предшественников, используемых для биосинтеза липидных мембран и холестерина. Они также используются для получения энергии.
    • Соли желчных кислот : Соли желчных кислот секретируются печенью и облегчают переваривание липидов в тонком кишечнике. [27]
    • Эйкозаноиды : Эйкозаноиды производятся в организме из жирных кислот и используются для передачи сигналов клеткам . [28]
    • Кетоновые тела : Кетоновые тела производятся из жирных кислот в печени. Их функция — производить энергию в периоды голодания или недостаточного потребления пищи. [6]
  1. ^ Jump up to: а б с д и «Обзор липидного обмена» . Руководства Merck Профессиональная версия . Проверено 1 ноября 2016 г.
  2. ^ Jump up to: а б с «Гидролиз – Химическая энциклопедия – строение, реакция, вода, белки, примеры, соль, молекула» . chemistryexplained.com . Проверено 1 ноября 2016 г.
  3. ^ Jump up to: а б Фрайфельдер Д. (1987). Молекулярная биология (2-е изд.). Бостон: Джонс и Бартлетт. ISBN  978-0-86720-069-0 .
  4. ^ Бэйнс Д. (2014). Медицинская биохимия . Сондерс, Элзевир Лимитед. стр. 121–122. ISBN  978-1-4557-4580-7 .
  5. ^ Аррезе Э.Л., Сулаж Ж.Л. (2010). «Жировое тело насекомых: энергия, обмен веществ и регуляция» . Ежегодный обзор энтомологии . 55 : 207–25. doi : 10.1146/annurev-ento-112408-085356 . ПМК   3075550 . ПМИД   19725772 .
  6. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Ленинджер А.Л., Нельсон Д.Л., Кокс М.М. (2000). Ленингерские принципы биохимии (3-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Worth. ISBN  978-1-57259-931-4 .
  7. ^ Офардт CE (2013). «Краткая информация о липидном обмене» . Виртуальная химическая книга . Элмхерстский колледж.
  8. ^ Свадьба RT (май 1972 г.). «Рецензируемая работа: Биохимия липидов растений». Новый фитолог . 71 (3): 547–548. JSTOR   2430826? .
  9. ^ Jump up to: а б Джо Ю, Оказаки Х, Мун Ю, Чжао Т (2016). «Регуляция липидного обмена и не только» . Международный журнал эндокринологии . 2016 : 5415767. doi : 10.1155/2016/5415767 . ПМЦ   4880713 . ПМИД   27293434 .
  10. ^ Пелли Дж.В. (2012). Комплексный обзор биохимии Elsevier (2-е изд.). Филадельфия: Эльзевир/Мосби. ISBN  978-0-323-07446-9 .
  11. ^ Воет Д., Воет Дж.Г., Пратт К.В. (2013). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (Четвертое изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN  978-0-470-54784-7 . OCLC   738349533 .
  12. ^ Харрис-младший (2009). Белки, связывающие холестерин и транспортирующие холестерин: структура и функции в здоровом состоянии и при заболеваниях . Дордрехт: Спрингер. ISBN  978-90-481-8621-1 .
  13. ^ Механизм хранения и синтеза жирных кислот и триглицеридов в белых адипоцитах | Физиология и физиопатология жировой ткани стр. 101–121 | DOI: 10.1007/978-2-8178-0343-2_8.
  14. ^ Фейнгольд К.Р., Грюнфельд С. (2000). «Введение в липиды и липопротеины» . В Де Гроот Л.Дж., Хрусос Г., Дунган К., Фейнгольд К.Р., Гроссман А., Хершман Дж.М., Кох С., Корбониц М., Маклахлан Р. (ред.). Эндотекст . Южный Дартмут (Массачусетс): MDText.com, Inc. PMID   26247089 .
  15. ^ Jump up to: а б с «Бета-окисление жирных кислот - Липидная библиотека AOCS» . Lipidlibrary.aocs.org . Архивировано из оригинала 21 января 2019 г. Проверено 28 ноября 2017 г.
  16. ^ Jump up to: а б Шеффлер И.Э. ​​(2008). Митохондрии (2-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Вили-Лисс. ISBN  978-0-470-04073-7 .
  17. ^ Чхве СС, Ха Джи, Хван И.Дж., Ким Джи, Ким Дж.Б. (13 апреля 2016 г.). «Ремоделирование жировой ткани: ее роль в энергетическом обмене и метаболических нарушениях» . Границы эндокринологии . 7:30 . дои : 10.3389/fendo.2016.00030 . ПМЦ   4829583 . ПМИД   27148161 .
  18. ^ Jump up to: а б Голт Ч.Р., Обейд Л.М., Ханнун Ю.А. (2010). «Обзор метаболизма сфинголипидов: от синтеза к распаду». Сфинголипиды как сигнальные и регуляторные молекулы . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 688. стр. 1–23. дои : 10.1007/978-1-4419-6741-1_1 . ISBN  978-1-4419-6740-4 . ПМК   3069696 . ПМИД   20919643 .
  19. ^ Jump up to: а б Лок К.М., Уорд Дж.П., ван Дорп Д.А. (март 1976 г.). «Синтез хиральных глицеридов, исходя из D- и L-серина». Химия и физика липидов . 16 (2): 115–22. дои : 10.1016/0009-3084(76)90003-7 . ПМИД   1269065 .
  20. ^ Соколова Е.И.; Перова, Н.В. (01.07.2004). «Гормональная регуляция липидного обмена у здоровых людей с ожирением или без него» . Физиология человека . 30 (4): 441–444. дои : 10.1023/B:HUMP.0000036339.26918.92 . ISSN   1608-3164 .
  21. ^ Jump up to: а б с д и Чен, Цзявэй (январь 2022 г.) ; Цзэн , Кай ; Чжан, Дэнкэ; Хуан, Циннань . 7052. doi : 10.3390 molecules27207052 ISSN   1420-3049 PMC :   9607181 . PMID   36296646 /
  22. ^ Jump up to: а б «Нарушения липидного обмена» . МедлайнПлюс . Проверено 20 ноября 2016 г.
  23. ^ О'Мэлли К. (1984). Клиническая фармакология и медикаментозное лечение пожилых людей . Эдинбург; Нью-Йорк: Черчилль Ливингстон. ISBN  978-0-443-02297-5 .
  24. ^ Jump up to: а б «Нарушения липидного обмена» . Руководства Merck, потребительская версия . Проверено 20 ноября 2016 г.
  25. ^ Jump up to: а б с Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). «Липидный бислой» . Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Гирляндная наука. ISBN  978-0-8153-3218-3 .
  26. ^ Jump up to: а б Инкардона Дж. П., Итон С. (апрель 2000 г.). «Холестерин в передаче сигнала». Современное мнение в области клеточной биологии . 12 (2): 193–203. дои : 10.1016/s0955-0674(99)00076-9 . ПМИД   10712926 .
  27. ^ Рассел Д.В. (2003). «Ферменты, регуляция и генетика синтеза желчных кислот». Ежегодный обзор биохимии . 72 : 137–74. doi : 10.1146/annurev.biochem.72.121801.161712 . ПМИД   12543708 .
  28. ^ Уильямс К.И., Хиггс Г.А. (октябрь 1988 г.). «Эйкозаноиды и воспаление» . Журнал патологии . 156 (2): 101–110. дои : 10.1002/путь.1711560204 . ПМИД   3058912 . S2CID   34803631 .

Липидный + обмен веществ Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3dbbfe7d7abe7e53e80597b7bef60d04__1720424520
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3d/04/3dbbfe7d7abe7e53e80597b7bef60d04.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Lipid metabolism - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)