n1

(А, В і С) у нелінійному або фенантреновому сполученні і циклопен- танового кільця D.

Стерини, або стероли, – одноатомні вторинні спирти, похід- ні циклопентанпергідрофенантрену. Вони широко розповсюджені в живій природі і залежно від походження розподіляються на дві групи – тваринні (зоостерини) і рослинні (фітостерини). У складі тканин стерини перебувають або у вільному стані, або (частіше) у вигляді складних ефірів з жирними кислотами – стеридів.

До зоостеринів відносяться: холестерин (С27Н45ОН), десмосте- рин (С27Н43ОН), ланостерин (С30Н40ОН) і ряд інших. Найбільше зна- чення в організмі людини і тварин має холестерин:

Холестерин (холестерол) уперше був виділений ще у XVIII сто- річчі із жовчних каменів, звідки і походить його назва (chole – жовч, лат.).

Як видно із наведеної формули, холестерин має один подвій- ний зв'язок (між С5–С6), боковий ланцюг із восьми вуглецевих атомів і одну гідроксильну групу біля С3, тобто це циклічний не- насичений одноатомний спирт. З'єднуючись із жирними кислота- ми, переважно ненасиченими, холестерин утворює складні ефіри – холестериди. Холестерин і його ефіри є складовою частиною

291

мембран клітин і субклітинних структур. Особливо великий їх вміст (більше 2%) у тканині головного мозку. У крові ефіри холе- стерину складають основну частину загального холестерину і транспортуються в складі ліпопротеїнів.

В організмі людини та вищих тварин із холестерину утворюють- ся такі біологічно активні сполуки, як гормони кори надниркових за- лоз – кортикостероїди, статеві гормони, а також жовчні кислоти.

Холестерин може з'єднуватися своєю гідроксильною групою не тільки з жирними кислотами, але й з іншими сполуками, в тому числі токсичними речовинами (наприклад, з токсинами патогенних мікро- організмів, гемолітичними отрутами змій тощо) і знешкоджувати їх.

Окрім холестерину, у деяких тканинах (кістковий мозок, кров, нервова тканина, шкіра) у невеликих кількостях містяться 7-окси- холестерин, 7-дегідрохолестерин, який має ще один подвійний зв'язок у положенні С7–С8. Під дією ультрафіолетового опромі- нення 7-дегідрохолестерин, який є у людини в шкірі, перетворю- ється у вітамін Д3.

Воски

Загальна назва воски відноситься до природних ефірів вищих жирних кислот і вищих монооксиспиртів. Воски утворюють захисне покриття на шкірі, шерсті, пір'ї, а також є головними ліпідними ком- понентами багатьох видів морського планктону – одного з основних джерел їжі океанської фауни.

Ланолін – жир шерсті вівці є сумішшю жирнокислотних ефірів ла- ностерину й агностерину і застосовується у фармації як мазева основа.

Спермацет. Входить до складу спермацетового масла, яке добу- вають із черепних порожнин кашалота.

Основна складова частина спермацету – цетилпальмітин – скла- дний ефір цетилового спирту і пальмітинової кислоти.

Бджолиний віск – це суміш різних речовин ліпідної природи, серед яких основною складовою частиною є складний ефір міри- цилового спирту і пальмітинової кислоти – мірицилпальмітин.

Ланолін, спермацет та бджолиний віск широко використовуються в парфумерії і фармації як основа для приготування кремів і мазей.

292

Складні ліпіди

Складні та змішані ліпіди на відміну від простих ліпідів містять неліпідний компонент, наприклад фосфат (фосфоліпіди), вуглевод (гліколіпіди) та ін.

Фосфоліпіди (фосфатиди), як уже зазначалося, є складовою час- тиною мембран клітин і субцелюлярних структур – ядер, мітохонд- рій, рибосом. Це складні ефіри жирних кислот та спиртів, але, крім того, до їх складу входять фосфорна кислота і такі азотовмісні речо- вини, як амінокислоти й аміноспирти.

Залежно від характеру спирту, що входить до складу їх молекули, фосфатиди поділяються на дві групи: фосфатиди-гліцериди, або фо- сфогліцериди і фосфатиди-негліцериди.

Фосфогліцериди

Ліпіди цього класу, що називаються також гліцерофосфатами, мі- стяться практично тільки в клітинних мембранах, і лише дуже невели- ка кількість фосфогліцеридів знаходиться в складі жирових депо.

Молекули всіх фосфогліцеридів мають полярну голову і два не- полярних вуглеводневих хвости; тому їх називають амфіпатичними, або полярними ліпідами.

Кожний тип фосфогліцеридів може бути представлений вели- кою кількістю різних сполук, що відрізняються залишками жирних кислот. Як правило, вони містять один залишок насиченої й один залишок ненасиченої жирної кислоти, причому остання знаходить- ся в положенні 2 гліцерину. До структури природних фосфогліце- ридів входить α-гліцеринфосфорна кислота.

Лецитин. Одним з найперших фосфогліцеридів, отриманим ще у 1845 р. з яєчного жовтка, був лецитин (lethitos – жовток, грецьк.). У молекулі лецитину два гідроксили гліцерину з'єднані з двома мо- лекулами вищих жирних кислот, з котрих одна, як правило, ненаси- чена. Третій гідроксил з'єднується з фосфорною кислотою, до якої приєднується аміноспирт – холін. Таким чином, лецитин відноситься до фосфатидилхолінів.

Кефалін. Ця група фосфоліпідів на відміну від лецитинів міс- тить замість холіну аміноспирт коламін (етаноламін). Тому ця гру- па фосфоліпідів одержала назву коламінфосфатидів, або фосфати-

дилетаноламінів.

293

Хоча кефалін і лецитин – це старі назви, проте й до теперішнього часу вони використовуються досить часто. Ці два фосфогліцериди ме- таболічно зв'язані один з одним і є основними ліпідними компонен- тами більшості мембран у клітинах тварин.

Серинфосфатиди вперше були виділені із головного мозку бика, а потім знайдені і в більшості інших тканин тварин, рослин і бакте- рій. Вони побудовані з тих же складових частин, але азотовмісна час- тина в них містить амінокислоту серин

Інозитфосфатиди вперше виділені з туберкульозних паличок, а потім знайдені в рослинах і тканинах тварин. Ця група фосфатидів характеризується тим, що до їхнього складу входить шестиатомний циклічний спирт інозит:

Існує порівняно багато форм інозитфосфатидів, які відрізня- ються наявністю або відсутністю (наприклад, ліпозитол) в їх структурі молекули гліцерину, кількістю залишків жирних і фос- форної кислоти. Залежно від цього інозитфосфатиди діляться на

294

три основні групи: монофосфоінозитфосфатиди (де один залишок фосфату сполучається з інозитом), поліфосфоінозитфосфатиди (в яких декілька фосфатів приєднуються до гідроксильних груп інозиту) і складні інозитфосфатиди (у яких до інозиту приєдну- ються інші речовини – амінокислоти, моносахариди, фітосфінго- зин). Поліфосфорні інозитфосфатиди виявлені переважно в голо- вному мозку людини і вищих тварин, де, як вважають, вони віді- грають важливу роль у нервовій діяльності. У рослинному світі на них багаті соя, арахіс, соняшник.

Ацетальфосфатиди, або плазмалогени (їх називають також фо-

сфатидалями). Ці сполуки за структурою близькі до лецитинів і ке- фалінів і відрізняються від них лише тим, що в їх складі замість одні- єї з вищих жирних кислот (наприклад, пальмітинової) з гідроксиль- ною групою гліцерину сполучається єнольна форма альдегіду (на- приклад, пальмітинового). Сполуки, утворені альдегідами та спир- тами, називаються ацеталями.

Плазмалогени містяться в усіх тканинах організму людини і ста- новлять близько 20% від загальної кількості фосфоліпідів. Особливо багато їх у головному і спинному мозку, де 50–90% від вмісту всіх лі- підів припадає на плазмалогени.

Кардіоліпін – подібний до фосфатидилгліцеринів, але має більш складну структуру. Хребет молекули кардіоліпіну включає три залишки гліцерину, сполучених між собою двома фосфодиефі- рними містками через 1- і 3-положення; гидроксильні групи двох зовнішніх залишків гліцерину етерифіковані жирними кислотами.

Кардіоліпін уперше був виділений із серця бика і звідси отримав свою назву. Надалі він був виявлений у багатьох тканинах тварин і лю- дини, в зеленому листі вищих рослин, дріжджах. Вміст його в клітинах складає 2–5% від маси ліпідів. Проте в мембранах мітохондрій він є головним компонентом фосфоліпідів.

Фосфатиди-негліцериди

Діольні фосфатиди (фосфоліпіди) – нова, нещодавно відкрита група сполук. Вони є похідними двохатомних спиртів, у яких одна зі спиртових груп етерифікована залишком жирної кислоти, а інша зв'язана з фосфатом і будь-яким спиртом, наприклад з холіном. У ор- ганізмі діольні фосфоліпіди можуть зв'язуватися з клітинними мембранами, змінюючи їх функцію. Вони виявляють виразні пове-

295

рхнево-активні властивості. Великі їх концентрації призводять до гемолізу еритроцитів. Діольні фосфоліпіди впливають на імунні реакції і усувають вплив медіатору ацетилхоліну на клітини, тобто виявляють холінолітичну дію.

Сфінгомієліни. Вони у великих кількостях містяться в нервовій тканині, входячи до складу мієліну, який утворює оболонку нервових волокон (звідси пішла їх назва). Сфінгомієліни виявлені і в інших ор- ганах (легені, печінка, нирки, селезінка, а також у крові).

Сфінгомієліни побудовані з двохатомного ненасиченого аміно- спирту сфінгозину, холіну, фосфорної та жирної кислот, причому жи- рна кислота своїм карбоксилом реагує з аміногрупою сфінгозину, в результаті чого утворюється ациламідний зв'язок.

Сфінгомієліни відрізняються між собою характером жирної кис- лоти, котра входить до їхнього складу (стеаринова, пальмітинова, ліг- ноцеринова).

Гліколіпіди і сульфоліпіди

Гліколіпіди – це велика група складних ліпідів, що містять у своє- му складі вуглеводи.

У гліколіпідів голову молекули утворюють полярні, гідрофіль- ні групи вуглеводів, найчастіше D-галактоза, але може бути й глю- коза, а в деяких випадках – галактозамін і нейрамінова кислота.

Найпростішими гліколіпідами є глікозилдиацилгліцерини, вияв- лені в рослинах і мікроорганізмах.

Інша група – цереброзиди, їх можна розглядати і як гліколіпіди, і як сфінголіпіди, оскільки ці сполуки містять і цукор, і аміноспирт сфінгозин. Особливо багато цереброзидів міститься в мембранах нервових клітин і, зокрема, в мієліновій оболонці. Жирні кислоти, які входять до складу цереброзидів, незвичайні, бо містять понад 20 ато- мів вуглецю; найчастіше зустрічаються нервонова, церебронова і лі- гноцеринова кислоти.

Нижче наведено формулу цереброзиду нервону, до складу якого входять нервонова кислота (C23H45COOH) і галактоза. Остання своїм напівацетальним гідроксилом утворює глікозидний зв'язок зі спиртовою групою сфінгозину:

296

Інший великий клас гліколіпідів складають гангліозиди. Це надзвичайно складні, багаті вуглеводами ліпіди з дуже великими молекулами. Як правило вони виявляються на зовнішній поверхні клітинних мембран, особливо в нервовій тканині. Наприклад, у складі гангліозидів із мозку бика виявлені: жирна кислота, спирт сфінгозин, цукри D-глюкоза і D-галактоза і похідні аміноцукрів – N-ацетилглюкозамін і N-ацетилнейрамінова кислота. Таким чи- ном, у структурному відношенні гангліозиди подібні до церебрози- дів з тією різницею, що замість одного залишку галактози вони мі- стять складний олігосахарид.

Сульфоліпіди – це сульфатні похідні цереброзидів. Сульфат приєднується до третього гідроксилу галактози. Вони мають дуже виразні кислотні властивості і легко зв'язують катіони. Вважають, що вони беруть участь у транспорті катіонів через мембрани нерво- вих клітин і волокон. Тому сульфоліпіди потрібні для нормальної електричної активності нервової системи.

Метаболізм ліпідів

Обмін ліпідів, як і обмін вуглеводів і білків, – це складний, багатоступеневий процес від надходження їх до організму з їжею до утворення кінцевих продуктів. Він включає такі основні етапи: травлення і всмоктування в шлунково-кишковому тракті – енте- ральний обмін, транспорт від кишечника до інших органів і тка- нин та внутрішньоклітинне перетворення – проміжний або інтер- медіарний обмін.

Добова потреба в жирах організму дорослої людини масою 70 кг становить у середньому 80–100 г. На добу необхідно близько 5-10 г по- ліненасичених жирних кислот, близько 5–6 г фосфатидів і 0,3–0,6 г хо- лестерину. Проте, у залежності від умов побуту, клімату, характеру трудової діяльності, фізіологічного стану організму можливі суттєві відхилення в обидва боки від цих середніх значень.

Головним джерелом ліпідів для людини є продукти тваринно- го походження, а джерело поліненасичених жирних кислот – рос- линні ліпіди.

297

Перетравлювання ліпідів у шлунково-кишковому тракті

Перетравлювання ліпідів відбувається у відділах шлунково- кишкового тракту за певних умов: 1) наявність ліполітичних ферме- нтів – гідролаз; 2) емульгування ліпідів; 3) оптимальне значення рН середовища для дії ліпаз (середовище повинно бути нейтральним або слабколужним).

Перетравлювання жирів. Вищезгадані умови формуються в ки-

шечнику дорослої людини. У дітей, особливо немовлят, близькі умови створюються в шлунку, що забезпечує перетравлювання нейтральних жирів (триацилгліцеринів) молока шлунковою ліпа- зою. рН середовища у шлунку дитини становить близько 5,0 (сла- бкокисле середовище), жир молока є тонкою емульсією, тому пе- вна його кількість розщеплюється шлунковою ліпазою. У дорослої людини сильнокисле середовище інактивує шлункову ліпазу.

Головним місцем перетравлювання жирів є дванадцятипала кишка та інші відділи тонкого кишечника. У дванадцятипалу киш- ку із підшлункової залози надходить неактивна ліпаза разом з гід- рокарбонатами. Останні нейтралізують кислу реакцію їжі, яка надходить із шлунка. Ліпаза гідролізує жири на гліцерин та жирні кислоти тільки після емульгування жирів. Утворення тонкої ему- льсії (розміри крапель менше 0,5 мкм) відбувається під впливом декількох факторів, головним чином жовчних кислот, які надхо- дять у дванадцятипалу кишку із жовчного міхура. Іншими факто- рами емульгування жирів є вільні жирні кислоти, моноацилгліце- рини, білки та бульбашки вуглекислого газу, які виділяються під час взаємодії соляної кислоти шлунка з гідрокарбонатами, що надходять із підшлункової залози.

Жовчні кислоти. Утворюються в печінці з холестерину й виді- ляються в складі жовчі. Жовчні кислоти виконують такі біологічні функції: 1) емульгування, 2) активація ліпаз і 3) транспортування.

Адсорбуючись на поверхні крапель жиру, жовчні кислоти, завдя- ки своїм амфіфільним властивостям, різко зменшують поверхневий натяг на межі двох фаз – води і жиру, що й сприяє їх емульгуванню.

Жовчнікислотиможнарозглядатиякоксиформихоланової кислоти. До складу жовчі входять переважно такі жовчні кислоти: холева (3,7,12-тригідроксихоланова), хенодезоксихолева (3,7-дигідроксихо- ланова) та їх кон’югати з гліцином і таурином – глікохолева і тауро-

хенодезоксихолева.

298

Першою фазою обміну жирів (триацилгліцеринів), які станов- лять основну масу ліпідів їжі, є їх гідроліз під впливом панкреатичної ліпази. Ліпаза, як і всі ферменти, – це білок, який розчиняється у воді, а жири у воді не розчиняються. Саме тому ліпаза діє на жи- ри, головним чином, на межі розділу фаз вода–жир. Тому, чим то- нша емульсія жирів, тим сильніше вони атакуються ферментами. Щоправда, невелика частина жирів, особливо тих, які містять нена- сичені жирні кислоти, може всмоктуватися у вигляді дуже тонкої емульсії без гідролізу на складові частини.

Панкреатична ліпаза синтезується в підшлунковій залозі в не- активній формі. У кишечнику вона активується спеціальними кофа- кторами – коліпазою і жовчними кислотами.

Гідроліз триацилгліцеринів відбувається ступенево. Спочат- ку під дією ліпази розпадаються зовнішні складноефірні зв'язки (α-ефірні зв'язки).

Продуктами гідролізу найчастіше є β-моноацилгліцерин і вільні жирні кислоти.

β-Моноацилгліцерини всмоктуються стінкою кишечника і або ви- користовуються для ресинтезу триацилгліцеринів у стінці кишечника, або розщеплюються неспецифічними карбоксиестеразами кишечника чи соку підшлункової залози на вільну жирну кислоту і гліцерин.

Сприяють гідролізу триацилгліцеринів іони кальцію, які утво- рюють комплекси з вільними жирними кислотами.

299

Перетравлювання фосфоліпідів. Фосфоліпіди гідролізуються групою ліполітичних ферментів, що називаються фосфоліпазами. Іс- нує декілька типів фосфоліпаз (А1, А2, С і D), котрі гідролізують різні зв'язки в молекулі фосфоліпіду. Їхню дію показано на прикладі леци- тину (фосфатидилхоліну):

Під впливом панкреатичної фосфоліпази А2 (лецитинази) ле- цитин гідролізується з відщепленням залишку жирної кислоти R1 в β-положенні і перетворюється в лізолецитин. Останній є речови- ною з досить сильною гемолітичною дією (він міститься в отрутах деяких змій). Однак під впливом іншого панкреатичного ферменту фосфоліпази А1 від лізолецитину відщеплюється друга молекула жирної кислоти, і він перетворюється на гліцерофосфорилхолін. Останній під впливом ферменту фосфоліпази D (гліцеролфосфо- рилхоліндиестерази) втрачає азотисту частину (холін) і перетворю- ється на гліцеринфосфорну кислоту, яка гідролізується фосфоліпа- зою С на гліцерин і фосфорну кислоту.

Активування панкреатичної профосфоліпази А2 відбувається в ки- шечному соку, де під впливом трипсину відщеплюється від профер- менту гексапептид. Окрім того, для роботи фосфоліпази А2, як і для інших фосфоліпаз, потрібні жовчні кислоти та іони кальцію. Жовчні кислоти допомагають зближенню субстрату з активним центром ферменту, іони кальцію видаляють із зони дії ферменту вільні жирні кислоти і перешкоджають інактивації фосфоліпази.

Унаслідок сумісної дії фосфоліпаз утворюються гліцерин, жи- рні кислоти, неорганічний фосфат, а також холін, етаноламін, іно- зит, серин та ін.

Гідроліз інших харчових фосфоліпідів-негліцеридів – сфінго- фосфатидів, а також гліколіпідів не досить вивчений. Проте в сті- нці кишечника виявлені ферменти сфингомієлінази та церамідази. Перші з них гідролізують зв'язок, утворений фосфорною кисло- тою і сфінгозином у сфінгомієлінах, а другі – N-ацильний зв'язок у молекулі цераміду. Це призводить до звільнення сфінгозину, жирної кислоти і фосфохоліну.

Перетравлювання стеридів. Ефіри холестерину, які надходять до організму в складі їжі (багаті на них жовток яйця, вершкове мас-

300