Перетравлювання ліпідів у шлунково-кишковому тракті

Для перетравлення ліпідів у шлунково-кишковому тракті не­обхідні ліполітичні ферменти, які відносяться до групи гідролаз, а також емульгатори (детергенти). У травному тракті людини суб­стратами гідролітичного розщеплення є триацилгліцериди, фосфоліпіди, ефіри холестерину. У ротовій порожнині ліпіди не гідролізуються, бо немає відповідних ферментів, а в шлунку гід­ро­лізуються тільки добре емульговані жири молока, молочних про­дуктів, яєчного жовтка, майонезу під дією малоактивної лі­па­зи шлункового соку. Для усіх інших жирів необхідні емуль­га­тори, які зменшують поверхневий натяг і протидіють злипанню жирових крапель. У кишечнику є умови, які сприяють емульгу­ванню ліпідів. Емульгатори мають гідрофільні і гідрофобні гру­пи, які оточують кожну краплю жиру таким чином, що гідро­філь­ні групи повернуті до води, а гідрофобні – до жиру. Основ­ними емульгаторами жирів у травному тракті людини є солі жовч­них кислот, які виробляються у печінці із холестеролу, і ви­діляються у складі жовчі. Разом із жовчю через жовчний протік вони виливаються у дванадцятипалу кишку, а потім у порож­ни­ну кишечника. Первинне емульгування жирів відбувається у ки­шечнику під дією вуглекислого газу, який виділяється при ней­тра­лізації соляної кислоти, що попала зі шлунку, бікарбонатами підшлункового і кишкового соку. Оптимальне рН для дії ліполі­тичних ферментів 7,8-8,2. Основна кількість жирів гідролізу­єть­ся під дією ферменту ліпази, яка утворюється в підшлунковій залозі і жовчними кислотами активується. Чим тонша емульсія жирів, тим краще ліпаза їх гідролізує. Дія ліпази відбувається в основному на межі розділення фаз вода – жир, тому що ліпаза роз­чиняється у воді, а жир не розчиняється. Процес емульгу­ван­ня має велике біологічне значення, так як збільшує поверхню кон­такту жиру з ферментом ліпазою. Більша частина емульго­ва­ного жиру піддається гідролітичному розщепленню під дією лі­паз з утворенням гліцерину і вищих жирних кислот. Перетрав­лю­вання ліпідів відбувається як у порожнині кишечника, так і на слизовій оболонці тонкої кишки (пристіночне або контактне травлення). Жирні кислоти, що утворюються, погано розчиня­ють­ся у воді. Вони спочатку взаємодіють з жовчними кислотами (холева, дезоксихолева та ін.), утворюючи холеїновий комплекс, де одна жирна кислота може з’єднуватися з 2-4 жовчними ки­сло­тами. Такі ж комплекси, розчинні у воді, жовчні кислоти мо­жуть утворювати і зі складними ліпідами (наприклад, холесте­ри­ном, холестеридами та ін.). Холеїнові комплекси ліпідів і жирних кислот з жовчними кислотами всмоктуються ворсин­ка­ми кишечника. У епітеліальних клітинах ворсинок кишечника відбувається їх розщеплення на складові частини.

Жовчні ки­сло­ти знову надходять у порожнину кишечника для повторного ви­користання або проходять більш складний шлях: кров – печінка – жовчний міхур – жовч, яка секретується (виділяється). Така постійна циркуляція жовчних кислот забезпечує велику кіль­кість ліпідів при порівняно обмеженому виробленні їх печінкою (2,8-3,5 г на добу). Крім жирних кислот у стінку тонкої кишки проникають негідролізовані жири, моногліцериди, холестерин та ін. У епітеліальних клітинах слизової оболонки тонкої кишки починають синтезуватися специфічні ліпіди даного організму.

По­тім цей процес продовжується у печінці. Із епітеліальних клі­тин стінок тонкого кишечника специфічні ліпіди, що утвори­ли­ся, а також ті, що всмокталися у вигляді цілої молекули, в комп­лексі з білками (хіломікрони) надходять у лімфу, а звідти через грудний проток у загальне коло кровообігу. Невелика частина фос­фоліпідів всмоктується безпосередньо в кров. З кров’ю вони транспортуються у «жирові депо» (підшкірна жирова клітко­ви­на, сальник, брижейка) і печінку. Через 1-2 години після прийо­му їжі спостерігається аліментарна гіперліпемія, а через 4-6 го­дин вона досягає максимуму, а через 10–12 годин – нормалізу­єть­ся. Хіломікрони зникають із кров’яного русла, так як роз­па­даються на дрібні частинки під впливом ліпопротеїнази (фактор просвітління) внутрішньої оболонки стінок судин. Жири із «жи­рових депо» осідають у інших тканинах, головним чином, у пе­чінці, де піддаються окислювальному розщепленню до кінцевих продуктів обміну. У крові людини завжди знаходиться приб­лиз­но 5-7 мг/л різних ліпідів, які є рухомим резервом енергетичного і пластичного матеріалу. Вони знаходяться у вигляді розчинного у воді ліпопротеїнового комплексу і в такому стані транспорту­ються до тканин і органів.

Водорозчинні речовини, які утворюються при розщепленні лі­підів, такі як гліцерин, холін, етаноламін, легко проходять че­рез мембрани клітин слизової оболонки тонкого кишечника і під­даються ферментативним перетворенням.

Дисиміляція жирів у тканинах: β-окислення вищих жирних кислот і гліцерину, енергетичний ефект

Обмін ліпідів у тканинах є біологічно найбільш важливим ета­пом їх перетворення. При цьому відбувається асиміляція лі­пі­дів у вигляді пластичного матеріалу і розщеплення їх із звіль­ненням енергії. Головним ендогенним джерелом ліпідів, які ві­ді­грають роль метаболічного палива, є резервний жир, що міс­тить­ся в протоплазмі клітин у вигляді крапель. Для цього вико­ристовуються також фосфоліпіди мембран. У «жирових депо» за участю тканинних ліпаз відбувається гідроліз простих жирів на гліцерол і вільні жирні кислоти. У комплексі з альбумінами жир­­ні кислоти з кров’ю попадають в органи і тканини. Там комп­лекс розпадається, а жирні кислоти або піддаються β–окис­ненню, або використовуються для синтезу триацилгліцеролів, холестеролу, гліцерофосфоліпідів, сфінголіпідів та ін. Теорія окис­лення вищих жирних кислот була висунута в 1904 році уче­ним А. Кноопом. Згідно з нею окислення молекул жирної кис­ло­ти в тканинах організму відбувається у β–положенні шляхом по­слі­довного відщеплення від молекули кислоти з боку карбо­ксиль­ної групи двох вуглецевих фрагментів (β–окислення). Так як будь-яка жирна кислота, що входить до складу природних жирів, має парне число вуглецевих атомів, то відщеплення кож­но­го разу пари вуглецевих атомів призводить обов’язково до ут­ворення масляної кислоти. Ця кислота після чергового β–окис­лен­ня перетворюється в ацетооцтову кислоту, яка гідролізується до двох молекул оцтової кислоти. Ця теорія і до цього часу є ос­новою сучасних уявлень про механізм окислення вищих жирних кислот. β-окислення вищих жирних кислот відбувається у міто­хондріях клітин за участю мультиферментного комплексу (кіна­за, дегідрогенази, гідратаза, β–кетотіолаза). Початковим етапом β-окислення є активація молекул вищих жирних кислот за учас­тю АТФ і НS КоА:

R-CH2-CH2-CH2-COOH
ацил–КоА (активована жирна кислота)

Наступний етап – дегідрування жирних кислот за участю де­гідро­геназ, коферментом яких є ФАД. При цьому відщеплю­ють­ся два атома водню в α- і β–положеннях, утворюється КоА–ефір ненасиченої кислоти (еноіл–КоА):

ненасичений еноїл-КоА

На наступній стадії гідратації еноіл–КоА взаємодіє з молеку­­лою води і перетворюється в β–оксикислоту (β–оксиацил–КоА):

β–оксиацил–КоА

Далі відбувається дегідрування за участю дегідрогенази, ко­ферментом якої є НАД, з утворенням β–кетокислоти (β–кето­а­цил–КоА):

β–кетоацил–КоА

На наступній стадії відбувається розщеплення кетокислоти (β–кетоацил–КоА) за участю НS–КоА і ферменту β–кетотіолази:

ацил–КоА (активована вища жирна кислота)	ацетил–КоА (активована оцтова кислота)

У результаті цього перетворення утворюється скорочена на два вуглецевих атоми активована вища жирна кислота і двовуглецевий фрагмент у вигляді ацетил–КоА (активована оцтова кислота). Ацетил–КоА окислюється в циклі Кребса, а активована вища жирна кислота багаторазово проходить увесь шлях β–окислення аж до утворення чотирьохвуглецевої сполуки бутирил–КоА, яка у свою чергу окислюється до двох молекул ацетил–КоА.

Енергетичний ефект β–окислення. Число циклів окислення кис­лот залежить від кількості вуглецевих атомів у її молекулі. При окисленні однієї молекули вищої жирної кислоти утворю­ється n/2 молекул ацетил–КоА, де n – кількість атомів вуглецю у кислоті. Цикл повториться (n/2-1) раз. У кожному циклі з’явля­ють­ся молекули ФАД×Н₂ і НАД×Н₂, які дають при окисленні у ди­­хальному ланцюгу і нерозривно зв’язаному з ним окислю­валь­ному фосфорилюванні відповідно дві і три молекули АТФ, тобто за один цикл утворюються п’ять молекул цієї макро­ергічної сполуки. Кожна молекула ацетил–КоА включається в цикл Кребса і поступово розщеплюється до СО₂ і Н₂О з виді­ленням 12 молекул АТФ. Цей енергетичний баланс можна розглянути на прикладі β–окислення стеаринової кислоти (С₁₇Н₃₅СООН). При її окисленні відбувається вісім циклів β–окислення (18/2-1), що веде до утворення 40 молекул АТФ (8×5). У результаті β–окислення стеаринової кислоти утворю­ється 9 молекул ацетил–КоА (18/2). Кожна молекула ацетил–КоА окислюється в циклі Кребса, що дає 12 молекул АТФ, а всього 108 молекул АТФ (9×12). Таким чином, сумарний вихід енергії при окисленні однієї молекули стеаринової кислоти складає: 40+108=148 молекул АТФ. Одна з них витрачається на актива­цію вищої жирної кислоти на початку процесу. Тому чистий ви­хід енергії складає 147 молекул АТФ. Близько 45 % цієї потен­ці­альної енергії жирної кислоти може бути використано для ресинтезу АТФ, інша розсіюється у вигляді теплоти. Процес β–окислення вищих жирних кислот за участю НS–КоА активні­ше протікає у печінці, жировій тканині, серцевих і скелетних м’язах, слабкіше – в нирках, підшлунковій залозі і інших органах.

Дата добавления: 2014-01-07