Жиры, или липиды — это нерастворимые в воде органические вещества, к числу которых относятся разнообразные соединения. В состав липидов входят жирные кислоты — сравнительно небольшие молекулы, основу которых составляет длинная цепь, состоящая из атомов углерода и водорода. У некоторых жирных кислот атомы углерода прочно соединены между собой. Такие жирные кислоты называются «насыщенными». У ненасыщенных жирных кислот стоящие рядом атомы углерода соединены нестойкой легко разрывающейся двойной связью. Среди ненасыщенных жирных кислот наиболее важны олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты, так как они практически не синтезируются в организме.
К липидам относятся триацилглицеролы — сложные эфиры, в которых 3 остатка жирных кислот связаны со спиртом глицеролом. Среди веществ этой группы различают жиры и масла. Жиры имеют твердую консистенцию, так как в их составе больше насыщенных жирных кислот. Масла, содержащие больше ненасыщенных жирных кислот, остаются жидкими при комнатной температуре.
Фосфолипиды близки по структуре к трацилглицеролам. Но в состав их молекулы входят группы, содержащие фосфор. Стероиды имеют иную структуру и являются производными холестерина. К липидам относится и большая группа жирорастворимых веществ, включая витамины А, Д, Е и К.
Липиды в организме выполняют пластическую и энергетическую функции. Пластическая функция: ненасыщенные жирные кислоты иначе называют незаменимыми, т. к. они не могут синтезироваться в организме и являются предшественниками местных гормонов — простагландинов. Они обуславливают жидкое состояние липидов клеток, а также предотвращают развитие атеросклероза, так как препятствуют отложению холестерина и других липидов в стенках сосудов. Фосфолипиды — фундаментальные структуры всех клеточных мембран. Липиды входят в состав серого и белого (миэлин) вещества нервной ткани.
Жиры — второй растворитель в организме. Вещества, которые нерастворимы в воде, растворяются в жирах. Часть жиров накапливается в клетках жировой ткани — депо жира, который может составлять от 10 до 30% веса тела. Жировая ткань фиксирует внутренние органы и сосудисто-нервные пучки. Жир — теплоизолятор, который способствует сохранению тепла, особенно в детском возрасте. Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. При избыточном поступлении последние могут превращаться в жиры. В условиях голодания жиры переходят в углеводы.
Энергетическая функция: из всех питательных веществ жиры содержат наибольшее количество энергии. При окислении 1 г жира выделяется 9, 3 ккал тепла, т. е. в 2 раза больше, чем при окислении 1 г углеводов или белков при окислении 1 г этих веществ выделяется 4, 1 ккал тепла.
Среди липидов пищи преобладают триацилглицерины. Жиры бывают животные и растительные. Последние более полноценны, так как содержат больше ненасыщенных жирных кислот. С пищей поступает также небольшое количество свободных жирных кислот. При нормальных условиях питания до 40% общего числа потребляемых организмом калорий приходит в составе липидов.
Переваривание и всасывание жировПереваривание жиров — ферментативный гидролиз, который происходит в двенадцатиперстной кишке и тонком кишечнике под влиянием ферментов, содержащихся в соке поджелудочной железы и соке кишечных желез. Желчь необходима для переваривания жиров, так как она содержит детергенты (желчные кислоты), которые эмульгируют жиры, облегчая доступ к ним ферментов. Продукты пищеварительного гидролиза — глицерин и жирные кислоты (в комплексе с желчными кислотами), из полости кишечника поступают в клетки его слизистой. В клетках слизистой кишечника из продуктов гидролиза вновь ресинтезируется жир и образуются особые частицы — хиломикроны, которые поступают в лимфу. Откуда они, пройдя сквозь лимфатические сосуды, через грудной лимфатический проток попадают в кровь. Только небольшая часть образовавшихся при гидролизе жирных кислот с относительно короткой углеродной цепочкой (в основном, это продукты гидролиза жиров молока) могут всасываться и поступать в кровь воротной вены, а оттуда — в печень.
Печень играет очень важную роль в прессах мобилизации, переработке и биосинтеза жиров. Из пищеварительного тракта только жирные кислоты с короткой цепью (в комплексе с желчными кислотами) поступают в печень с кровью по воротной вене. Эти жирные кислоты окисляются при участии ферментных систем печени и не участвуют в процессах биосинтеза жиров. У взрослых людей они, по-видимому, не играют особой роли в обмене веществ. Исключение составляют дети, в пищевом рационе которых преобладают жиры молока. Остальные липиды поступают в печень с кровью, притекающей по печеночной артерии в составе комплексов — хиломикронов или липопротеидов. В печени, как и в других тканях, идут процессы окисления жирных кислот. Несмотря на свои важные функции, жиры — это заменяемые вещества, так как в организме жирные кислоты, кроме нескольких незаменимых ненасыщенных, синтезируются заново. Суммарный процесс синтеза жирных кислот называется липогенез, и печень занимает одно из первых мест среди других органов по интенсивности этого процесса.
В печени происходят ферментативные процессы превращения холестерина и фосфолипидов. Биосинтез фосфолипидов в печени обеспечивает обновление структурных компонентов ее клеточных мембран. Другие фосфолипиды, синтезированные в печени, поступают в кровь и становятся достоянием тканей.
Липиды крови связаны с различными белковыми фракциями крови и называются липопротеиды. Липопротеиды разбиты на ряд фракций по их относительной плотности при центрифугировании. Первая такая фракция — хиломикроны. Они состоят из жиров и тонкой белковой оболочки. Вторая фракция — липопротеиды очень низкой плотности. В их составе много жиров, преимущественно фосфолипидов. Третья фракция — липопротеиды низкой плотности. Она содержат большое количество холестерина. Четвертая фракция — липопротеиды высокой плотности. В их состав входит особенно много фосфолипидов. Пятая фракция — липопротиды очень высокой плотности. Их состав отличается низким содержанием липидов. Они содержат жирные кислоты, связанные с альбумином, и ряд других липопротеидов.
Функция липопротеидов крови связана с переносом ею липидов. Хиломикроны образуются в клетках слизистой кишечника и переносят жир, который ресинтезирован в клетках слизистой из продуктов гидролиза жира, поступившего в организм с пищей. Липиды хиломикронов поступают, в основном, в печень и жировую ткань. Но клетки любых тканей организма могут потреблять жирные кислоты хиломикронов, если они имеют необходимые ферментные системы. Липопротеиды очень низкой плотности переносят только жиры, которые синтезированы в печени. Эти жиры потребляются, в основном, жировой тканью, но могут быть использованы и другими клетками, имеющими соответствующие ферментные системы. Жирные кислоты фракции липопротеидов очень высокой плотности — продукты ферментативного расщепления жира, содержащегося в депо — жировой ткани. Это очень мобильная фракция. Например, при голодании до 70% общих энергетических затрат организма могут быть покрыты за счет жирных кислот этой фракции. Холестерин и фосфолипиды фракций липопротеидов низкой и высокой плотности — это источник обмена с соответствующими компонентами мембран клеток, с которыми эти липопротеиды могут вступить в контакт.
В тканях жиры расщепляются под действием различных липаз, а образовавшиеся жирные кислоты входят в состав других соединений (фосфопипиды, эфиры холестерина и т. д.) или окисляются до конечных продуктов. Окисление жирных кислот совершается несколькими путями. Часть жирных кислот при окислении в печени дает ацетон. При тяжелом сахарном диабете, литюидном нефрозе и других заболеваниях количество ацетоновых тел в крови резко увеличивается.
Регуляция обмена жировРегуляция жирового обмена осуществляется сложным нервно-гуморальным путем, однако в ней преобладают механизмы гуморальной регуляции. Так при понижении функции щитовидной железы, гипофиза и половых желез усиливаются процессы биосинтеза жира и отложении его в жировой ткани, что приводит к ожирению. Гормон поджелудочной железы, инсулин, играет важную роль в регуляции жирового обмена. Поскольку существует возможность перехода углеводов в жиры, а жиров в углеводы, то при недостатке инсулина усиливаются процессы биосинтеза углеводов, и происходит ускорение процессов расщепления жиров, в ходе которого образуются промежуточные продукты, используемые для синтеза углеводов.