Синтез ненасыщенных жирных кислот

Образование двойной связи в молекуле жирной кислоты происходит в результате реакции окисления, катализируемой ацил-КоА-десатуразой. Реакция протекает по схеме: пальмитоил-КоА + НАДФН·Н⁺ + О₂ → пальмитолеил-КоА + НАДФ⁺ + Н₂О

В тканях человека двойная связь в положении ∆⁹ молекулы жирной кислоты образуется легко, тогда как образование двойной связи между ∆⁹-двойной связью и метальным концом жирной кислоты невозможно. Поэтому человек не способен синтезировать линолевую кислоту (C₁₈∆^9,12) и α-линоленовую кислоту (С₁₈∆^9,12,15). Эти полиненасыщенные жирные кислоты используются в организме в качестве предшественников при синтезе арахидоновой кислоты (С₂₀∆^5,8,11,14), поэтому они должны обязательно поступать с пищей. Эти полиненасыщенные жирные кислоты получили название незаменимых жирных кислот. Арахидоновая кислота, в свою очередь, служит предшественником при синтезе простагландинов, лейкотриенов и тромбоксанов.

Регуляция окисления и синтеза жирных кислот в печени

В печени высоко активны ферментные системы как синтеза, так и распада жирных кислот. Однако эти процессы разделены в пространстве и во времени. Окисление жирных кислот протекает в митохондриях, тогда как синтез - в цитозоле клетки. Разделение во времени достигает действием регуляторных механизмов, заключающихся в аллостерической активации и ингибировании ферментов.

Наибольшая скорость синтеза жирных кислот и жиров наблюдается после приема углеводной пищи. В этих условиях в клетки печени поступает большое количество глюкозы, глюкоза (в ходе гликолиза) окисляется до пирувата, часто которого превращается в оксалоацетат:

пируват + СО2 →оксалоацетат пируват → ацетил-КоА

Вступая в ЦЛК эти соединения превращаются в цитрат. Избыток цитрата выходит в цитозоль клетки, где активирует ацетил-КоА-карбоксилазу - ключевой фермент синтеза жирных кислот. С другой стороны цитрат является предшественником цитоплазматического ацетил-КоА. Это приводит к повышению концентрации малонил- КоА и началу синтеза жирных кислот. Малонил-КоА ингибирует карнитин- ацилтрансферазу I, в результате чего транспорт ацильных групп в митохондрии прекращается, а следовательно прекращается и их окисление. Таким образом, при включении синтеза жирных кислот автоматически выключается их распад. Наоборот, в период, когда концентрация оксалоацетата снижается, поток цитрата в цитозоль ослабевает и синтез жирных кислот прекращается. Уменьшение концентрации малонил- КоА открывает путь для ацильных остатков в митохондрии, где начинается их окисление. Этот механизм обеспечивает первоочередное использование углеводов: печень сберегает или даже пополняет запас жиров в организме, когда есть углеводы, и лишь по мере их исчерпания начинается использование жира.

Обмен триацилглицеролов

Природные жиры представляют собой смесь ТАГ, различающихся по жирнокислотному составу. В ТАГ человека содержится много ненасыщенных жирных кислот, поэтому жир человека имеет низкую температуру плавления (10—15°С) и находится в клетках в жидком состоянии.

Переваривание жиров в желудочно-кишечном тракте

Жиры - одна из групп основных пищевых веществ человека. Суточная потребность в них составляет 50-100 г.

У взрослого человека условия для переваривания липидов имеются только в верхних отделах кишечника, где имеется подходящая среда и куда поступают фермент - панкреатическая липаза и эмульгаторы - желчные кислоты. Панкреатическая липаза поступает в кишечник в реактивной форме - в форме пролипазы. Активация происходит при участии желчных кислот и еще одного белка панкреатического сока - колипазы. Последняя присоединяется к пролипазе в молярном отношении 2:1. В результате липаза становится активной и устойчивой к действию трипсина.

Активная липаза катализирует гидролиз эфирных связей в α- и α₁-положениях, в результате образуется β-МАГ и освобождаются две жирные кислоты. В панкреатическом соке помимо липазы содержится моноглицеридная изомераза - фермент, катализирующий внутримолекулярный перенос ацила из β-положения МАГ в α-положение. А эфирная связь в α-положении чувствительна к действию панкреатической липазы.

Всасывание продуктов переваривания

Основная часть ТАГ всасывается после расщепления их липазой на β-МАГ и жирные кислоты. Всасывание происходит при участии желчных кислот, которые образуют с МАГ и жирными кислотами мицеллы, которые проникают в клетки слизистой кишечника. Отсюда желчные кислоты поступают в кровь, а с ней - в печень и повторно участвуют в образовании желчи. Гепатоэнтеральная циркуляция желчных кислот из печени в кишечник и обратно имеет исключительно важное значение, обеспечивая всасывание больших количеств МАГ и жирных кислот (до 100 и более г/сутки) при относительно небольшом общем фонде желчных кислот (2,8-3,5 г). В норме не всасывается и выводится с калом лишь небольшая часть желчных кислот (до 0,5 г/сутки). При нарушении желчеобразования или выведения желчи условия для переваривания жиров и всасывания продуктов гидролиза ухудшаются, и значительная часть их выводится с калом. Это состояние называется стеаторреей. При этом также не всасываются жирорастворимые витамины, что приводит к развитию гиповитаминозов.

Ресинтез жиров в клетках кишечника

Большая часть продуктов переваривания липидов в клетках кишечника вновь превращается в ТАГ. Жирные кислоты образуют ацил-КоА, затем ацильные остатки переносятся на МАГ при участии ацилтрансфераз.

Образование жиров из углеводов

Часть углеводов, поступающих с пищей, превращается в организме в жиры. Глюкоза служит источником ацетил-КоА, из которого синтезируются жирные кислоты. Необходимый для восстановительных реакций НАДФН·Н⁺ образуется при окислении глюкозы в пентозофосфатном пути, а глицерол-3-фосфат получается путем восстановления дигидроксиацетонфосфата - метаболита гликолиза.

В связи с отсутствием глицеролкиназы в жировой ткани, этот путь образования глицерол-3-фосфата является единственным в адипоцитах. Таким образом, из глюкозы образуются все компоненты, необходимые для синтеза жиров. Синтез ТАГ из глицерол-3- фосфата и ацил-КоА идет по схеме:

Синтез жиров из углеводов наиболее активно протекает с печени и менее активно в жировой ткани.

Депонирование и мобилизация жиров.

Жиры депонируются в специализированных клетках жировой ткани - адипоцитах. Жир в жировой ткани накапливается за счет двух источников: поступает из липопротеинов и образуется из глюкозы в самих адипоцитах.