Клеточные липиды
В состав клеточных липидов входят фосфолипиды и холестерин, являющиеся необходимыми структурными компонентами поверхностной и внутриклеточных мембран. Триглицериды откладываются в клетках в виде жировых капель, формируя жировые депо. Последние являются не инертной массой, а активной динамической тканью, в которой запасенные жиры подвергаются постоянному расщеплению и ресинтезу.
При действии на организм холода, в состоянии голода, при физической или психоэмоциональной нагрузке происходит интенсивное расщепление (липолиз) запасенных триглицеридов. Образующиеся при этом неэстерифицированные жирные кислоты используются в организме как энергодающие или как пластические вещества, необходимые для синтеза сложных липидных молекул. В условиях покоя после приема пищи происходят ресинтез и отложение нейтральных липидов в подкожной жировой клетчатке, брюшной полости, мышцах.
Бурый жир. Бурая жировая ткань. Липиды плазмы крови. Липопротеины. Лпнп. Лпвп. Лпонп. Бурый жир
Такой оттенок жировой ткани придают окончания симпатических нервных волокон, а также многочисленные митохондрии, содержащиеся в клетках этой ткани. Поэтому бурый жир легко мобилизуется для обеспечения энергетических потребностей организма. Он располагается в межлопаточной области, вдоль крупных сосудов грудной и брюшной полостей, в затылочной области шеи.
Масса бурой жировой ткани достигает у взрослого 0,1 % массы тела. В митохондриях жировых клеток имеется полипептид молекулярной массой 32 000, способный разобщать идущие здесь процессы окисления и образования АТФ. Результатом такого разобщения является образование в бурой жировой ткани в ходе метаболизма жира значительно большего количества тепла, чем в белой жировой ткани. Бурая жировая ткань участвует в теплопродукции.
Липиды плазмы крови
Липидные молекулы, обладая гидрофобными свойствами, не могут растворяться в водной среде или образовывать молекулярную взвесь. Попадая в значительных количествах в кровь при переломе крупных трубчатых костей или при переливании неустойчивых жировых эмульсий, они формируют липидные капельки и могут вызвать закупорку сосудов — жировую эмболию.
В физиологических условиях в эпителиальных клетках тонкого кишечника и клетках печени из белковых молекул (апопротеинов), фосфолипидов, холестерина, эфиров холестерина и триглицеридов формируются транспортные частицы, называемые липопротеинами.
По показателям молекулярной массы, размеров и плотности липопротеины крови подразделяют на классы: хиломикроны, липопротеины очень низкой плотности - ЛПОНП, липопротеины низкой плотности ( ЛПНП ) и липопротеины высокой плотности ( ЛПВП ).
Липидные молекулы, поступившие из кишечника в эпителиоциты, упаковываются в транспортные частицы экзогенных липидов, главным образом в хиломикроны. Хиломикроны через лимфатические сосуды и протоки поступают в кровоток. Под действием липопротеидлипазы эндотелия капилляров главный компонент хиломикронов — нейтральные триглицериды — расщепляются до глицерина и свободных жирных кислот. Часть жирных кислот может связываться с альбумином, а глицерин и свободные жирные кислоты поступают в жировые клетки и реэстерифицируются в триглицериды. Остатки хиломикронов крови захватываются гепатоцитами по механизму экзоцитоза и разрушаются в лизосомах.
В печени формируются липопротеины для транспорта синтезированных в ней липидных молекул. Это липопротеины очень низкой и липопротеины низкой плотности, которые транспортируются из печени к другим тканям.
Как простые, так и сложные липидные молекулы могут синтезироваться в организме. Исключением являются полиненасыщенные линолевая, линоленовая и арахидоновая жирные кислоты, синтез которых в организме не осуществляется, и они должны поступать с пищей. Эти кислоты, получившие название незаменимых, входят в состав молекул фосфолипидов. Из арахидоновой кислоты, отщепляемой от молекулы мембранных фосфолипидов, образуются простагландины, простациклины, тромбоксаны, лей-котриены. Отсутствие в пищевых продуктах или недостаточное поступление в организм незаменимых жирных кислот приводит к задержке роста, нарушению функции почек, заболеваниям кожи, бесплодию.
Холестерин содержится только в животных организмах. Достаточное количество холестерина необходимо организму, но избыточное его присутствие в крови (гиперхолестеринемия), что часто бывает при ожирении, служит фактором риска для ряда заболеваний (сердечно-сосудистых, обменных). Содержание холестерина в крови сложным образом связано с его потреблением — на уровень его в крови влияет не только потребление самого холестерина, но и других жиров: насыщенные жирные кислоты способствуют повышению концентрации холестерина в крови, а ненасыщенные — снижению. * По современным представлениям, нормальное содержание холестерина в крови составляет не более 5.2 ммоль/л для здоровых и 4.5 ммоль/л для больных ИБС (ишемической болезнью сердца
Углеводы - служат главным источником энергии для клеток. Энергетические потребности головного мозга обеспечиваются почти полностью за счет глюкозы. Она выполняет не только энергетическую функцию, но используется и в качестве строительного материала для синтеза многих важных веществ. В то же время, мышцы при недостаточном поступлении глюкозы могут метаболизировать жирные кислоты (это их свойство используется в низкоуглеводных диетах). В организме углеводы запасаются в виде гликогена (в мышцах, печени). Углеводам в питании принадлежит исключительно важная роль. Для человека они являются основным источником легкоутилизируемой энергии. Кроме того, они являются пластическим материалом, входя в состав разнообразных тканей организма. Углеводы осуществляют регуляторную функцию, противодействуя накоплению кетоновых тел при окислении жиров. Углеводы тонизируют центральную нервную систему, выполняют ряд специализированных функций, участвуют в процессах детоксикации вредных химических веществ.
В химической структуре этих веществ атомы кислорода сочетаются с атомами водорода в таких же соотношениях, как в составе воды.
В состав пищевых продуктов входят три группы углеводов:
моносахариды (глюкоза, фруктоза);
олигосахариды, к которым относятся дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза), трисахариды;
полисахариды (крахмал, гликоген, клетчатка, пектиновые вещества).
Источником углеводов в питании служат растения, в которых углеводы составляют 80—90 % сухой массы.
Нормальные величины содержания белка в сыворотке крови — 6,5—8,5 г в 100 мл (65—85 г/л); общих липидов — 340—600 мг в 100 мл, в том числе холестерина — 150—250 мг в 100 мл (3,9—6,5 ммоль/л)*. Содержание глюкозы в крови составляет в норме 600—100 мг в 100 мл (3,5—5,7 ммоль/л). В организме животных и человека в процессе обмена веществ происходит окислительное разрушение химических связей органических веществ — белков, жиров, углеводов. Высвобождающаяся при этом энергия расходуется на различные процессы жизнедеятельности.
Энергетическую ценность пищевых продуктов принято выражать в килокалориях. Одна килокалория — это количество теплоты, необходимое для согревания 1 кг воды на 1 °С. При сжигании в калориметре и окислении в организме 1 г углеводов высвобождается 4,0 ккал, 1 г жиров — 9,0 ккал. Энергетическая ценность 1 г белков — 4,0 ккал. Для выражения энергетической ценности пищевых продуктов в Международной системе единиц (СИ) пользуются переводным коэффициентом (1 ккал равна 4,184 кДж).
Организм человека получает углеводы, главным образом, в виде растительного полисахарида крахмала и в небольшом количестве в виде животного полисахарида гликогена. В желудочно-кишечном тракте осуществляется их расщепление до уровня моносахаридов (глюкозы, фруктозы, лактозы, галактозы).
Моносахариды, основным из которых является глюкоза, всасываются в кровь и через воротную вену поступают в печеночные клетки. Здесь фруктоза и галактоза превращается в глюкозу. Внутриклеточная концентрация глюкозы в гепатоцитах близка к ее концентрации в крови. При избыточном поступлении в печень глюкозы она фосфорилируется и превращается в резервную форму ее хранения — гликоген.
Количество гликогена может составлять у взрослого человека 150—200 г. В случае ограничения потребления пищи или по мере снижения концентрации глюкозы в крови происходит расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь. Концентрация глюкозы в крови через 3—4 ч после приема пищи поддерживается на уровне 0,8—1,0 г/л.
Такой же процесс перехода глюкозы в кровь осуществляется, когда ее концентрация в клетке повышается за счет глюконеогенеза — синтеза глюкозы из лактата или аминокислот. В течение первых 12 ч и более после приема пищи поддержание концентрации глюкозы в крови и обеспечение потребности организма в углеводах реализуются за счет распада гликогена в печени. Вслед за истощением запасов гликогена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих глюконеогенез.
Глюкоза, являющаяся источником энергии для процессов жизнедеятельности и, в частности, главным источником энергии для клеток мозга, выполняет в организме и пластические функции. Так, в ходе ее окисления образуются промежуточные продукты — пентозы, которые являются составной частью молекулы нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот, синтеза и окисления липидов, полисахаридов.
Следовательно, обмен углеводов является необъемным компонентом единого метаболизма.