Метаболизм липидов и их роль

Метаболизм липидов (жиров)

Роль липидов в жизнедеятельности.

Животные жиры и растительные масла наряду с белками и углеводами — одна из главных составляющих нормального питания человека. Они являются основным источником энергии. Один грамм нейтральных жиров при полном окислении с участием кислорода дает около 38 кДж энергии. Это вдвое больше, чем можно получить из гликогена или крахмала, при окислении 1 г которых выделяется 17 кДж свободной энергии. Кроме того, жировые запасы в организме практически не содержат воду, тогда как молекулы белков и углеводов всегда окружены молекулами воды. В результате 1 г жира дает почти в 6 раз больше энергии, чем 1 г животного крахмала — гликогена. Таким образом, жиры являются высокоэнергетичным «топливом».

У человека жиры в основном расходуются на поддержание нормальной температуры тела, а также на работу различных мышц. Даже когда человек ничего не делает (например, спит), ему каждый час требуется на покрытие энергетических расходов около 350 кДж энергии. Это — затраты на так называемый основной обмен. Примерно такую мощность имеет электрическая 100-ваттная лампочка.

Для обеспечения организма энергией в неблагоприятных условиях в нем создаются жировые запасы, которые откладываются в подкожной клетчатке, в жировой складке брюшины — так называемом сальнике, ягодицах. Подкожный жир предохраняет организм от переохлаждения. Эта функция жиров особенно важна для морских животных.

Примерно половина энергии, потребляемой клетками печени, почек, сердечных и скелетных мышц в состоянии покоя, получается за счет окисления жирных кислот, которые освобождаются при гидролизе триглицеридов.

У перелетных птиц и у животных в состоянии спячки жир — практически единственный источник энергии. Следует отметить, что жирные кислоты не используются клетками мозга в качестве источника энергии и углеродного материала. В мозге доминирующую роль играют процессы, связанные с превращениями глюкозы.

Накопление жировых запасов в виде нейтральных липидов характерно не только для клеток позвоночных, но также и для клеток растений и микроорганизмов. Это запас на случай возможных периодов голодания.

Для покрытия минимальной суточной потребности человека в энергии достаточно всего 50 г жира. Однако даже при умеренной физической нагрузке взрослый человек должен получать с продуктами питания гораздо больше жиров, но не более 100 г. Это количество составляет треть энергетических расходов при диете, обеспечивающей около 1200 кДж.

Следует отметить, что половина из этих 100 г содержится в продуктах питания в виде так называемого скрытого жира. Жиры содержатся почти во всех нишевых продуктах: в небольшом количестве они есть даже в картофеле (там их 0,4%), в хлебе (1-2%). в овсяной крупе (6%). В молоке обычно содержится 2-3% жира. Но есть и специальные сорта обезжиренного молока. Довольно много скрытого жира в постном мясе — от 2 до 33%. Скрытый жир присутствует в продуктах в виде отдельных мельчайших частиц. Сало и растительное масло — это жиры почти в чистом виде. В сливочном масле около 80% жира, в топленом — 98%.

Физиологи установили, что при жировой диете человек выдерживает физическую нагрузку, в 10 раз превышающую обычную, не более 1,5 ч. При углеводной диете он может выдерживать ту же нагрузку в течение 4 ч. Объясняется этот на первый взгляд парадоксальный результат особенностями биохимических процессов.

Несмотря на высокую «энергоемкость» жиров, получение из них энергии в организме — процесс медленный. Это связано с малой скоростью метаболизма жиров, особенно углеводородных цепей молекул.

Углеводы, хотя и дают меньше энергии, чем жиры, выделяют ее намного быстрее. Поэтому перед физической нагрузкой, например перед спортивными состязаниями, предпочтительнее съесть сладкую, а не жирную пищу.

Значительную долю потребляемого жира должны составлять растительные масла. Они содержат важные для организма соединения — полиненасыщенные жирные кислоты с двойными связями. Эти кислоты относятся к незаменимым нутриентам. Как и витамины, они должны поступать в организм в готовом виде, поскольку не синтезируются в организме. Из полиненасыщенные жирных кислот наибольшей активностью обладает арахидоновая кислота

Есть в природных маслах и другие полезные компоненты. Например, растительные масла, и прежде всего подсолнечное, исключительно богаты витамином Е (токоферолом). Они содержат также p-ситостерин — антагонист холестерина. Сливочное масло, особенно из «летнего» молока, — существенный источник витамина А, витамина D и Р-каротина. Поэтому чистые триглицериды бесцветны, а натуральное сливочное масло имеет желтый цвет.

В нерафинированных (неочищенных) растительных маслах выпадает осадок, который состоит в основном из фосфолипидов. Фосфолипиды способствуют лучшему усвоению жиров, препятствуют ожирению печени, играют важную роль в профилактике атеросклероза. Поэтому рафинированные растительные масла менее полезны, чем нерафинированные.

Помимо энергетической функции жиры играют важную структурную роль в организме. Они входят в состав клеточных структур, в том числе мембран. Служат основой синтеза очень важных для организма соединений — простагландинов, которые принимают участие чуть ли ни во всех биологических процессах. При отсутствии в пище жира нарушается деятельность центральной нервной системы, ослабляется иммунитет. Жиры делают кожу гладкой и эластичной, а волосы здоровыми и блестящими. У детей жиры — главный строительный материал для развивающейся центральной нервной системы.

Статья по теме:   Миджлис Пёрпл сидлис - сорт винограда

Запасенные в организме жиры могут служить также источником воды в случае ее нехватки. Известно, что верблюды могут подолгу не пить. При этом вода в их организм поступает из жировых отложений в горбе. Запас жира у верблюда может достигать 120 кг. Почти весь верблюжий жир состоит из тристеарина С57Н110О6 — эфира глицерина — и самой распространенной жирной кислоты — стеариновой. В результате полного окисления этого количества жира в соответствии с уравнением реакции

выделится 133 кг воды. Помимо воды, окисление жира дает верблюду много энергии. Поэтому верблюды могут долго обходиться без воды в жаркой пустыне и очень выносливы.

Превращения липидов в пищеварительном тракте являются начальным этапом их обмена. На этом этапе происходит преобразование более сложных молекул липидов в менее сложные и последующее их всасывание слизистой оболочкой кишечника (рис. 9.14).

Рис. 9.14. Переваривание и всасывание жиров. ДАТ, МЛГ-диацил- и моноацилглицерилы.

ЖКТ — желудочно-кишечный тракт, ЖК — жирные кислоты

Начальная стадия переваривания жиров — гидролиз. В полости рта триглицериды не подвергаются изменениям, так как слюна не содержит расщепляющих их ферментов.

Гидролиз жира начинается только в желудке под действием липазы (от греч. «lipos» — жир) — фермента, расщепляющего липиды.

Липаза получила название желудочного фермента, однако роль ее в гидролизе пищевых триглицеридов у взрослых людей невелика. Во-первых, в желудочном соке взрослого человека и других млекопитающих содержание липазы крайне низкое. Во-вторых, pH желудочного сока отличается от оптимального для действия этого фермента значения (оптимальное значение pH для желудочной липазы находится в пределах 5,5-7,5). В-третьих, в желудке отсутствуют условия для эмульгирования триглицеридов, а липаза может активно действовать только на триглицериды, находящиеся в форме эмульсии. Поэтому у взрослых людей не- эмульгированные триглицериды, составляющие основную массу пищевого жира, проходят через желудок без особых изменений. В кишечнике в действие вступает панкреатическая липаза, вырабатываемая поджелудочной железой.

Из желудка жир периодически выбрасывается в тонкий кишечник. Этот процесс регулируется продуктами гидролиза — моноглицеридами и жирными кислотами, которые из кишечника «сигнализируют» желудку, что пора пропустить очередную порцию жира или, наоборот, замедлить этот процесс, чтобы облегчить переваривание жира в кишечнике.

Жиры нерастворимы в воде, а липазы являются водорастворимыми белками. Следовательно, реакция гидролиза может идти только на поверхности частиц жира. Поэтому процесс гидролитического расщепления начинается с адсорбции липаз на поверхности жировых капель — липосом.

Увеличение площади поверхности раздела достигается за счет эмульгирования пищевых липидов — разделения крупных липидных капель пищевого комка на мелкие.

В качестве поверхностно-активных веществ, способствующих эмульгированию в тонком кишечнике, выступают соли жирных кислот, продукты неполного гидролиза триацилглицеридов и фосфолипидов. Однако основную роль в этом процессе играют жёлчные кислоты, вырабатываемые печенью. Они поступают в двенадцатиперстную кишку с жёлчью в виде конъюгатов с глицином или таурином (гликохолевая, таурохолевая, гликохенодезоксихолевая, таурохенодезоксихо- левая кислоты). У человека отношение глициновых конъюгатов к тауриновым составляет примерно 3:1.

В присутствии поверхностно-активных веществ жир дробится на мельчайшие капельки — хиломикроны (размер капель 0,5 мкм и меньше), с которыми липаза легко взаимодействует. Ферментативный процесс осуществляется на границе раздела фаз липид-вода. Затем пути превращения глицерина и жирных кислот расходятся.

В двенадцатиперстную кишку вместе с пищевой массой заносится некоторое количество желудочного сока, содержащего соляную кислоту. В двенадцатиперстной кишке соляная кислота нейтрализуется в основном бикарбонатами панкреатического сока и жёлчи. Образующиеся при разложении бикарбонатов пузырьки углекислого газа разрыхляют пищевую кашицу и способствуют более полному перемешиванию ее с пищеварительными соками.

Панкреатическая липаза, как и другие пищеварительные ферменты (пепсин, трипсин и химотрипсин), поступает в верхний отдел тонкой кишки в виде неактивной пролипазы. Превращение пролипазы в активную липазу происходит при участии жёлчных кислот и колипазы — белка панкреатического сока.

Колипаза секретируется в виде неактивной формы — проколипазы. Ее превращение в активную колипазу происходит в результате гидролиза пептидных связей белка под действием трипсина поджелудочного сока. Активная колипаза образует с липазой комплекс в молярном отношении 1:1 за счет формирования ионных связей Lys-Glu и Asp-Arg. Образование такого комплекса приводит к тому, что липаза становится устойчивой к действию трипсина.

На скорость катализируемого липазой гидролиза триглицеридов не оказывают существенного влияния степень ненасыщенности жирной кислоты и длина ее цепи (C|2 -C|g).

При гидролизе проколипазы освобождается пентапептид Val- Pro — Asp — Pro — Arg, названный энтеростатином, формула строения которого имеет вид

Функция энтеростатина до конца не выяснена, но установлено, что, всасываясь в кровь, он угнетает аппетит. Другими словами, энтеростатин можно рассматривать как своеобразный «кишечный гормон», вызывающий чувство сытости при приеме и переваривании жирной пищи.

Жиры в пищеварительном тракте гидролизуются не до конца. Гидролизу подвергаются только две эфирные связи в молекуле триацилглицерида. Центральная эфирная связь остается неизменной. В результате образуются две молекулы жирных кислот и одна молекула моноацил глицерида:

Далее продукты гидролиза — моноглицериды и жирные кислоты — должны пройти через стенки клеток кишечника чтобы потом попасть в кровь. Мембраны клеток кишечника пропускают только водные растворы веществ. Поэтому жирные кислоты, моноглицериды и жёлчные кислоты собираются в мицеллы размером менее МО 5 мм. В этой форме продукты гидролиза проникают в клетки кишечника. Здесь они взаимодействуют и образуют новые молекулы триглицеридов. Далее эти молекулы собираются в мелкие жировые капельки, покрытые снаружи белком, и в такой форме переносятся потоком крови в различные части организма. В организме животных из глицерина и жирных кислот вновь могут синтезироваться жиры различного строения.

Статья по теме:   Виноград - Достижения селекции плодовых культур и винограда

Всасывание продуктов расщепления липидов и небольшой части нерасщеп- ленных жиров в эпителии кишечника начинается через 10-30 мин после приема пищи. Максимум накопления липидов в крови достигается через 4-6 ч, нормализация уровня липидов в крови — через 9 ч после приема пищи.

Липиды, подобно углеводам, являются основным топливом клетки.

Жирные кислоты поступают в цитоплазму из внеклеточной жидкости или из липидных запасов самой клетки в липосомах (см. рис. 6.2).

Глицерин, синтезирующийся при гидролизе, фосфорилируется через АТР с образованием глицерофосфата (фермент фосфотрансфераза):

Глицерофосфат включается в гликолиз (см. разд. 9.1). Затем он расходуется в основном на синтез новых молекул триглицеридов, но часть его окисляется с образованием диоксиацетонфосфата.

Жирные кислоты через ацетил-КоА подключаются к циклу Кребса (рис. 9.15). Рис. 9.15. Подключение жирных кислот к циклу Кребса

Метаболизм жиров (липидный обмен) в организме

Мы продолжаем рассматривать тему обменных процессов. Пора перейти к более тонкой настройке питания атлета. Понимание всех нюансов метаболизма – ключ к спортивным достижениям. Тонкая настройка позволит вам отойти от классических диетических формул и подстроить питание индивидуально под сосбвенные потребности, достигая максимально быстрых и стойких результатов в тренировках и соревнованиях. Итак, изучим самый спорный аспект современной диетологии – метаболизм жиров.

Общие сведения

Научный факт: жиры усваиваются и расщепляются в нашем организме весьма избирательно. Так, в пищеварительном тракте человека просто нет ферментов, способных переварить транс-жиры. Инфильтрат печени просто стремится вывести их из организма кратчайшим путем. Пожалуй, каждый знает, что, если съесть много жирной пищи, это вызывает тошноту.

Постоянный избыток жиров ведет к таким последствиям, как:

  • диарея;
  • несварение желудка;
  • панкреатит;
  • высыпания на лице;
  • апатия, слабость и усталость;
  • так называемое «жировое похмелье».

С другой стороны, баланс жирных кислот в организме крайне важен для достижения спортивных результатов — в частности в плане повышения выносливости и силы. В процессе метаболизма липидов происходит регулирование всех систем организма, включая гормональные и генетические.

Рассмотрим подробнее, какие жиры полезны для нашего организма, и как их употреблять, чтобы они помогали достигать желаемого результата.

Виды жиров

Основные виды жирных кислот, поступающие в наш организм:

По другой классификации жиры делятся на мононенасыщенные и полиненасыщенные (например, тут подробно об омега-3) жирные кислоты. Это полезные для человека жиры. Есть ещё насыщенные жирные кислоты, а также транс-жиры: это вредные соединения, которые препятствуют усвоению незаменимых жирных кислот, затрудняют транспорт аминокислот, стимулируют катаболические процессы. Другими словами, такие жиры не нужны ни спортсменам, ни обычным людям.

Простые

Для начала рассмотрим самые опасные но, при этом, самые часто встречающиеся жиры, которые попадают в наш организм – это простые жирные кислоты.

В чем их особенность: они распадаются под воздействием любой внешней кислоты, включая желудочный сок, на этиловый спирт и ненасыщенные жирные кислоты.

Кроме того, именно эти жиры становятся источником дешевой энергии в организме. Они образуются как результат превращения углеводов в печени. Этот процесс развивается по двум направлениям — либо в сторону синтезирования гликогена, либо в сторону нарастания жировой ткани. Такая ткань практически целиком состоят из окисленной глюкозы, чтобы в критической ситуации организм мог быстро синтезировать из неё энергию.

Простые жиры наиболее опасны для спортсмена:

  1. Простая структура жиров практически не нагружает ЖКТ и гормональную систему. В результате человек с легкостью получает избыточную нагрузку по калорийности, что в приводит к набору лишнего веса.
  2. При их распаде выделяется отравляющий организм спирт, который с трудом метаболизируется и ведет к ухудшению общего самочувствия.
  3. Они транспортируются без помощи дополнительных транспортировочных белков, а значит, могут прилипать к стенкам сосудов, что чревато образованием холестериновых бляшек.

Подробнее о продуктах, которые метаболизириуются в простые жиры, читайте в разделе Таблица продуктов.

Сложные

Сложные жиры животного происхождения при правильном питании входят в составы мышечной ткани. В отличие от своих предшественников, это многомолекулярные соединения.

Перечислим основные особенности сложных жиров в плане влияния на организм спортсмена:

  • Сложные жиры практически не метаболизируются без помощи свободных транспортировочных белков.
  • При правильном соблюдении жирового баланса в организме сложные жиры метаболизируются с выделением полезного холестерина.
  • Они практически не откладываются в виде холестериновых бляшек на стенках сосудов.
  • Со сложными жирами невозможно получить переизбыток калорийности — если сложные жиры метаболизируются в организме без открытия инсулином транспортировочного депо, которое обуславливает понижение глюкозы в крови.
  • Сложные жиры нагружают клетки печени, что может привести к дисбалансу кишечника и к дисбактериозу.
  • Процесс расщепления сложных жиров приводит к увеличению кислотности, что негативно сказывается на общем состоянии ЖКТ и чревато развитием гастрита и язвенной болезни.

В то же время жирные кислоты многомолекулярной структуры содержат радикалы, связанные липидными связями, а значит, они могут денатурировать до состояния свободных радикалов под воздействием температуры. В умеренном количестве сложные жиры полезны для атлета, но не стоит подвергать их термической обработке. В этом случае они метаболизируются в простые жиры с выделением огромного количества свободных радикалов (потенциальных канцерогенов).

Произвольные

Произвольные жиры – это жиры с гибридной структурой. Для атлета это наиболее полезные жиры.

В большинстве случаев организм способен самостоятельно превращать сложные жиры в произвольные. Однако в процессе липидного изменения формулы выделяются спирты и свободные радикалы.

Статья по теме:   Гаме Фрео (Gamay Freaux) - французский сорт винограда

Употребление произвольных жиров:

  • снижает вероятность образования свободных радикалов;
  • уменьшает вероятность появления холестериновых бляшек;
  • положительно влияет на синтез полезных гормонов;
  • практически не нагружает пищеварительную систему;
  • не ведет к переизбытку калорийности;
  • не вызывают притока дополнительной кислоты.

Несмотря на множество полезных свойств, полиненасыщенные кислоты (по сути это и есть произвольные жиры) легко метаболизируются в простые жиры, а сложные структуры, имеющие недостаток молекул – легко метаболизируются в свободные радикалы, получая завершенную структуру из молекул глюкозы.

Что нужно знать спортсмену?

А теперь перейдем к тому, что из всего курса биохимии нужно знать атлету об обмене липидов в организме:

Пункт 1. Классическое питание, не приспособленное под спортивные нужды, содержит множество простых молекул жирных кислот. Это плохо. Вывод: радикально уменьшать потребление жирных кислот и перестать жарить на масле.

Пункт 2. Под воздействием термической обработки полиненасыщенные кислоты распадаются до простых жиров. Вывод: заменить жареную пищу на печеную. Основным источником жиров должны стать растительные масла — заправляйте ими салаты.

Пункт 3. Не употребляйте жирные кислоты вместе с углеводами. Под воздействием инсулина жиры практически без воздействия транспортных белков в своей завершенной структуре попадают в липидное депо. В дальнейшем даже при жиросжигательных процессах они будут выделять этиловый спирт, а это — дополнительный удар по метаболизму.

А теперь о пользе жиров:

  • Жиры нужно употреблять обязательно, так как они смазывают суставы и связки.
  • В процессе обмена жиров происходит синтез основных гормонов.
  • Для создания положительного анаболического фона нужно поддерживать в организме баланс полиненасыщенных омега 3, омега 6 и омега 9 жиров.

Для достижения правильного баланса нужно ограничить общее потребление калорий из жиров до 20% по отношению к общему плану питания. При этом важно принимать их в соединении с белковыми продуктами, а не с углеводными. В этом случае транспортировочные аминокислоты, которые будут синтезироваться в кислотной среде желудочного сока, смогут практически сразу метаболизировать излишек жиров, выводя его из кровеносной системы и переваривая до конечного продукта жизнедеятельности организма.

Метаболизм липидов и их роль

Содержание материала

Глава 15
МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ И ИХ РОЛЬ В ВИНОДЕЛИИ
Липиды — группа органических соединений, в которой объединены различные по своей химической природе вещества.
.Липиды относятся к органическим веществам, которые нерастворимы в воде, но растворимы в жирорастворителях (эфире, хлороформе, бензоле, спиртах, ацетоне и т. д.). Следует указать, что некоторые липиды неодинаково растворяются в разных органических растворителях и на этом основано их разделение для изучения химического состава.
Для отделения нейтральных липидов от фосфолипидов вначале растворяют все липиды в эфире, а затем добавляют ацетон, при этом фосфолипиды выпадают в осадок. Для более глубоких исследований химической природы липидов пользуются методом экстракции по Фолча и др., разделением липидных экстрактов на отдельные фракции тонкослойной хроматографией, а также газожидкостной хроматографией и масс-спектроскопией.
Одни авторы делят липиды на простые и сложные, омыляемые и неомыляемые группы. Другие считают целесообразным деление липидов на три класса: простые, сложные и их производные. К простым липидам относятся нейтральные жиры и воска, к сложным — фосфолипиды, сульфолипиды, к производным — жирные кислоты, высшие спирты, углеводороды и жирорастворимые витамины D, Е и К. Существует и четвертый класс липидов, представляющий собой комплекс липидов с белками, углеводами и другими органическими соединениями. Этот класс соединений имеет биохимическое и физиологическое значение в функциональной деятельности ферментных систем.

Особый интерес в виноделии представляют производные липидов. Это жирные кислоты и их эфиры. На химические и физические свойства липидов влияет состав жирных кислот, который можно разделить на группы: насыщенные и ненасыщенные; последние делятся на соединения с одной двойной связью (моноосновные), насыщенные с двойными связями (диеновые), ненасыщенные с тремя и более двойными связями (полиеновые).

Липиды дрожжей

В липиды дрожжей из насыщенных жирных кислот в основном входят пальмитиновая и стеариновая. Помимо этих кислот, дрожжи содержат соединения с углеродной цепью от С4 до C18. При культивировании дрожжей в определенных условиях могут образоваться жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов. Жирные кислоты с разветвленной цепью у дрожжей не обнаружены.
Ненасыщенные жирные кислоты делят на несколько подгрупп: олефиновые кислоты в свою очередь делятся на жирные кислоты олеинового и полиолефинового ряда. Олефиновые кислоты обладают двумя пространственными конфигурациями молекул: цис- и транс-изомерии. При наличии нескольких двойных связей в одной кислоте могут быть пространственные изомеры смешанного типа. Так, например, одни двойные связи соответствуют цис-, а другие транс-форме.
Липиды дрожжей, в которые входят полиолефиновые кислоты, обычно имеют ^яс-конфигурацию. К этим кислотам относятся линолевая и линоленовая кислоты. В них содержатся изолированные этиленовые двойные связи, как, например, —СН = СН— —СН2—СН = СН—. Линолевая кислота по структуре является цис-12,13-октадекадиеновой кислотой, имеет две изолированные связи в цис-конфигурации; линоленовая — 9,12,15-октадекатрие- новой кислотой, имеет изолированные связи в цис-конфигурации.
Особый интерес представляет β-каротин, который входит в группу углеводородов, так называемых каротиноидов. В дрожжах были обнаружены α-каротин, β-каротин, фитофлуин, фитоин и др.
Биологическая роль каротиноидов зависит от β-ионового кольца при определенной длине углеродной цепи, имеющей не менее пяти конъюгированных двойных связей. При распаде β-каротина образуется β-ионон, который участвует в образовании аромата вина.

Источники:

http://studme.org/240865/geografiya/metabolizm_lipidov_zhirov
http://cross.expert/zdorovoe-pitanie/bzu/metabolizm-zhirov-lipidnyj-obmen-v-organizme.html
http://vinograd.info/knigi/osnovy-biohimii-vinodeliya/metabolizm-lipidov-i-ih-rol.html

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector