Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Липидный метаболизм - это синтез и разложение липидов в клетках, включая расщепление или накопление жиров для получения энергии и синтез структурных и функциональных липидов, таких как те, которые участвуют в построении клеточных мембран . У животных эти жиры получают с пищей или синтезируются печенью . [1] Липогенез - это процесс синтеза этих жиров. [2] [3] Большинство липидов, попадающих в организм человека при приеме пищи, - это триглицериды и холестерин . [4] Другими типами липидов, обнаруживаемых в организме, являются жирные кислоты и мембранные липиды.. Липидный обмен часто рассматривается как процесс переваривания и всасывания пищевых жиров; однако есть 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 выработки энергии для функционирования таких органов, как сердце . [6] Поскольку липиды представляют собой гидрофобные молекулы, их необходимо солюбилизировать, прежде чем начнется их метаболизм. Липидный обмен часто начинается с гидролиза , [7] , которое происходит с помощью различных ферментов в пищеварительной системе. [2]Липидный метаболизм также происходит у растений, хотя процессы в некоторых отношениях отличаются по сравнению с животными. [8] Второй шаг после гидролиза является поглощением жирных кислот в эпителиальные клетки в стенке кишечника . [6] В эпителиальных клетках жирные кислоты упаковываются и транспортируются в остальную часть тела. [9]

Переваривание липидов [ править ]

Пищеварение - это первый шаг к липидному метаболизму, и это процесс расщепления триглицеридов на более мелкие моноглицеридные единицы с помощью ферментов липазы . Переваривание жиров начинается во рту в результате химического переваривания липазой языка . Проглоченный холестерин не расщепляется липазами и остается неизменным, пока не попадет в клетки эпителия тонкой кишки. Затем липиды попадают в желудок, где химическое пищеварение продолжается желудочной липазой и начинается механическое пищеварение ( перистальтика ). Однако большая часть переваривания и всасывания липидов происходит, когда жиры достигают тонкого кишечника. Химические вещества из поджелудочной железы ( семейство липаз поджелудочной железыи липаза, зависящая от желчных солей ) секретируются в тонкий кишечник, помогая расщеплять триглицериды [10] вместе с дальнейшим механическим перевариванием, пока они не станут отдельными жирными кислотными единицами, способными всасываться в эпителиальные клетки тонкого кишечника . [11] Это липаза поджелудочной железы, которая отвечает за передачу сигналов для гидролиза триглицеридов на отдельные свободные жирные кислоты и единицы глицерина.

Всасывание липидов [ править ]

Второй этап липидного обмена - всасывание жиров. Жирные кислоты с короткой цепью всасываются в желудке , тогда как большая часть жиров всасывается только в тонком кишечнике . После того, как 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, попадая в эпителиальные клетки кишечника. В цитозоле эпителиальных клеток жирные кислоты и моноглицериды снова рекомбинируются в триглицериды. В цитозоле эпителиальных клеток триглицериды и холестерин упакованы в более крупные частицы, называемые хиломикронами.которые представляют собой амфипатические структуры, транспортирующие переваренные липиды. [9] Хиломикроны проходят через кровоток и попадают в жировую и другие ткани организма. [6] [2] [3]

Транспорт липидов [ править ]

Из-за гидрофобной природы мембранных липидов , триглицеридов и холестерина им требуются специальные транспортные белки, известные как липопротеины. [1] Амфипатическая структура липопротеинов позволяет триглицеринам и холестерину переноситься через кровь . Хиломикроны - одна из подгрупп липопротеинов, которые переносят переваренные липиды из тонкой кишки в остальную часть тела. Различная плотность липопротеинов зависит от того, какой тип жиров они переносят. [12] Например, липопротеины очень низкой плотности ( ЛПОНП ) несут триглицериды, синтезированные нашим организмом, и липопротеины низкой плотности.(ЛПНП) транспортируют холестерин к нашим периферическим тканям. [6] [1] Некоторые из этих липопротеинов синтезируются в печени, но не все они происходят из этого органа. [1]

Катаболизм липидов [ править ]

Когда хиломикроны (или другие липопротеины) проходят через ткани, эти частицы будут расщепляться липопротеинлипазой на просветной поверхности эндотелиальных клеток в капиллярах с высвобождением триглицеридов. [13] Триглицериды расщепляются на жирные кислоты и глицерин, прежде чем попадут в клетки, а оставшийся холестерин снова отправится через кровь в печень. [14]

В цитозоле клетки (например, мышечной клетки) глицерин будет превращаться в глицеральдегид-3-фосфат , который является промежуточным звеном в гликолизе , для дальнейшего окисления и производства энергии. Однако основные этапы катаболизма жирных кислот происходят в митохондриях . [15] Длинноцепочечные жирные кислоты (более 14 атомов углерода) необходимо преобразовать в жирный ацил-КоА , чтобы пройти через мембрану митохондрий . [6] Катаболизм жирных кислот начинается в цитоплазме клеток как ацил-КоА синтетаза.использует энергию от расщепления АТФ, чтобы катализировать добавление кофермента А к жирной кислоте. [6] Образующийся ацил-КоА проникает через мембрану митохондрий и вступает в процесс бета-окисления . Основными продуктами пути бета-окисления являются ацетил-КоА (который используется в цикле лимонной кислоты для производства энергии), НАДН и ФАДН. [15] Для процесса бета-окисления необходимы следующие ферменты: ацил-КоА-дегидрогеназа , еноил-КоА-гидратаза , 3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа и 3-кетоацил-КоА-тиолаза . [14]На диаграмме слева показано, как жирные кислоты превращаются в ацетил-КоА. Общая чистая реакция при использовании пальмитоил-КоА (16: 0) в качестве модельного субстрата:

7 FAD + 7 NAD + + 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 NADH + 7 H +

Биосинтез липидов [ править ]

Помимо пищевых жиров, запасные липиды, хранящиеся в жировых тканях, являются одним из основных источников энергии для живых организмов. [16] Триацилглицерины , липидная мембрана и холестерин могут синтезироваться организмами различными путями.

Биосинтез мембранных липидов [ править ]

Существует два основных класса мембранных липидов: глицерофосфолипиды и сфинголипиды . Хотя в нашем организме синтезируется множество различных мембранных липидов, их метаболические пути сходны. Первый этап - синтез основной цепи ( сфингозина или глицерина ), второй этап - добавление жирных кислот к основной цепи для получения фосфатидной кислоты. Фосфатидная кислота дополнительно модифицируется за счет присоединения различных гидрофильных головных групп к основной цепи. Биосинтез мембранных липидов происходит в мембране эндоплазматического ретикулума . [17]

Биосинтез триглицеридов [ править ]

Фосфатидная кислота также является предшественником биосинтеза триглицеридов. Фосфотаза фосфатидной кислоты катализирует превращение фосфатидной кислоты в диацилглицерид, который будет превращаться в триацилглицерид под действием ацилтрансферазы . Биосинтез триглицеридов происходит в цитозоле. [18]

Биосинтез жирных кислот [ править ]

Предшественником жирных кислот является ацетил-КоА, он находится в цитозоле клетки. [18] Общая чистая реакция при использовании пальмитата (16: 0) в качестве модельного субстрата:

8 Ацетил-коА + 7 АТФ + 14 НАДФ + 6Н + → пальмитат + 14 НАДФ + + 6H2O + 7АДФ + 7P¡

Биосинтез холестерина [ править ]

Холестерин можно получить из ацетил-КоА посредством многоступенчатого пути, известного как изопреноидный путь . Холестерины важны, потому что они могут быть изменены для образования различных гормонов в организме, таких как прогестерон . [6] 70% биосинтеза холестерина происходит в цитозоле клеток печени. [ необходима цитата ]

Нарушения липидного обмена [ править ]

Нарушения липидного обмена (включая врожденные нарушения липидного обмена ) - это болезни, при которых возникают проблемы с расщеплением или синтезом жиров (или жироподобных веществ). [19] Нарушения липидного обмена связаны с увеличением концентрации липидов плазмы в крови, таких как холестерин ЛПНП , ЛПОНП и триглицериды, что чаще всего приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям. [20] В большинстве случаев эти расстройства являются наследственными, то есть это заболевание передается от родителей к ребенку через их гены. [19] Болезнь Гоше (типы I, II и III), болезнь Ниманна – Пика., Болезнь Тея-Сакса и болезнь Фабри все заболевания , при которых одержимых может иметь расстройство липидного обмена их тела. [21] Реже заболевание , связанное с расстройством липидного метаболизма ситостеролемия , болезнь Wolman в , болезни Рефсума и cerebrotendinous ксантоматоз . [21]

Типы липидов [ править ]

Типы липидов, участвующих в метаболизме липидов, включают:

  • Мембранные липиды:
    • Фосфолипиды : Фосфолипиды являются основным компонентом липидного бислоя клеточной мембраны и обнаруживаются во многих частях тела. [22]
    • Сфинголипиды : Сфинголипиды в основном обнаруживаются в клеточной мембране нервной ткани. [17]
    • Гликолипиды : основная роль гликолипидов - поддерживать стабильность липидного бислоя и облегчать распознавание клеток. [22]
    • Глицерофосфолипиды : нервная ткань (включая мозг) содержит большое количество глицерофосфолипидов. [22]
  • Другие типы липидов:
    • Холестерины : холестерины являются основными предшественниками различных гормонов в нашем организме, таких как прогестерон и тестостерон. Основная функция холестерина - контролировать текучесть клеточной мембраны. [23]
    • Стероиды - смотрите также стероидогенез : Стероиды один из важных клеточных сигнальных молекул. [23]
    • Триацилглицерины (жиры) - см. Также липолиз и липогенез : Триацилглицериды 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 липидной мембраны и холестерина. Они также используются для получения энергии.
    • Желчные соли : желчные соли выделяются из печени и способствуют перевариванию липидов в тонком кишечнике. [24]
    • Эйкозаноиды : Эйкозаноиды состоят из жирных кислот в организме и используются для передачи сигналов клетками. [25]
    • Кетоновые тела : Кетоновые тела состоят из жирных кислот в печени. Их функция - производить энергию в периоды голодания или низкого потребления пищи. [6]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e "Обзор липидного метаболизма" . Руководство Merck Professional Edition . Проверено 1 ноября 2016 .
  2. ^ a b c «Гидролиз - Химическая энциклопедия - структура, реакция, вода, белки, примеры, соль, молекула» . chemistryexplained.com . Проверено 1 ноября 2016 .
  3. ^ а б Фрайфельдер Д. (1987). Молекулярная биология (2-е изд.). Бостон: Джонс и Бартлетт. ISBN 978-0-86720-069-0.
  4. ^ Бейнс D (2014). Медицинская биохимия . Saunders, Elsevier Limited. С. 121–122. ISBN 978-1-4557-4580-7.
  5. ^ Arrese Е.Л., Сулаж JL (2010). «Жировое тело насекомых: энергия, обмен веществ и регуляция» . Ежегодный обзор энтомологии . 55 : 207–25. DOI : 10.1146 / annurev-ento-112408-085356 . PMC 3075550 . PMID 19725772 .  
  6. ^ Б с д е е г ч Ленинджера AL, Нельсон Д.Л., Cox MM (2000). Принципы биохимии Ленингера (3-е изд.). Нью-Йорк: Worth Publishers. ISBN 978-1-57259-931-4.
  7. ^ Ophardt CE (2013). «Резюме липидного метаболизма» . Виртуальный чембук . Элмхерст-колледж.
  8. ↑ Wedding RT (май 1972 г.). «Рецензируемая работа: биохимия липидов растений». Новый фитолог . 71 (3): 547–548. JSTOR 2430826? . 
  9. ^ а б Джо И, Окадзаки Х, Мун Я., Чжао Т. (2016). «Регулирование липидного обмена и за его пределами» . Международный журнал эндокринологии . 2016 : 5415767. дои : 10,1155 / 2016/5415767 . PMC 4880713 . PMID 27293434 .  
  10. ^ Pelley JW (2012). Комплексный обзор биохимии Эльзевьера (2-е изд.). Филадельфия: Эльзевьер / Мосби. ISBN 978-0-323-07446-9.
  11. ^ Voet D, Voet JG, Pratt CW (2013). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (четвертое изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN 978-0-470-54784-7. OCLC  738349533 .
  12. ^ Harris JR (2009). Связывающие холестерин и транспортные белки холестерина: структура и функции при здоровье и болезни . Дордрехт: Спрингер. ISBN 978-90-481-8621-1.
  13. ^ Феинголд КР, Грунфельд С (2000). «Введение в липиды и липопротеины» . In De Groot LJ, Chrousos G, Dungan K, Feingold KR, Grossman A, Hershman JM, Koch C, Korbonits M, McLachlan R (ред.). Эндотекст . Южный Дартмут (Массачусетс): MDText.com, Inc. PMID 26247089 . 
  14. ^ a b c «Бета-окисление жирных кислот - липидная библиотека AOCS» . lipidlibrary.aocs.org . Архивировано из оригинала на 2019-01-21 . Проверено 28 ноября 2017 .
  15. ^ а б Шеффлер IE (2008). Митохондрии (2-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Liss. ISBN 978-0-470-04073-7.
  16. Перейти ↑ Choe SS, Huh JY, Hwang IJ, Kim JI, Kim JB (2016-04-13). «Ремоделирование жировой ткани: его роль в энергетическом метаболизме и метаболических нарушениях» . Границы эндокринологии . 7 : 30. DOI : 10,3389 / fendo.2016.00030 . PMC 4829583 . PMID 27148161 .  
  17. ^ a b Голт CR, Обейд Л.М., Ханнун Ю.А. (2010). «Обзор метаболизма сфинголипидов: от синтеза до распада» . Успехи экспериментальной медицины и биологии . 688 : 1–23. DOI : 10.1007 / 978-1-4419-6741-1_1 . ISBN 978-1-4419-6740-4. PMC  3069696 . PMID  20919643 .
  18. ^ a b Lok CM, Ward JP, van Dorp DA (март 1976 г.). «Синтез хиральных глицеридов из D- и L-серина». Химия и физика липидов . 16 (2): 115–22. DOI : 10.1016 / 0009-3084 (76) 90003-7 . PMID 1269065 . 
  19. ^ a b «Нарушения липидного обмена» . MedlinePlus . Проверено 20 ноября 2016 .
  20. Перейти ↑ O'Malley K (1984). Клиническая фармакология и медикаментозное лечение пожилых людей . Эдинбург; Нью-Йорк: Черчил Ливингстон. ISBN 978-0-443-02297-5.
  21. ^ а б «Нарушения липидного обмена» . Руководства Merck для потребителей . Проверено 20 ноября 2016 .
  22. ^ a b c Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). «Липидный бислой» . Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Наука о гирляндах. ISBN 978-0-8153-3218-3.
  23. ^ a b Incardona JP, Eaton S (апрель 2000 г.). «Холестерин в сигнальной трансдукции». Текущее мнение в клеточной биологии . 12 (2): 193–203. DOI : 10.1016 / s0955-0674 (99) 00076-9 . PMID 10712926 . 
  24. ^ Рассел DW (2003). «Ферменты, регуляция и генетика синтеза желчных кислот». Ежегодный обзор биохимии . 72 : 137–74. DOI : 10.1146 / annurev.biochem.72.121801.161712 . PMID 12543708 . 
  25. Перейти ↑ Williams KI, Higgs GA (октябрь 1988 г.). «Эйкозаноиды и воспаление». Журнал патологии . 156 (2): 101–110. DOI : 10.1002 / path.1711560204 . PMID 3058912 . 

Липид + метаболизм в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)