©®Артлайф Беларусь
Рассмотрим второй продукт питания, куда более энергетически богатый – жиры. Здесь вопросов значительно больше, жиры очень многообразны, и Вы это знаете по быту. Сливочное масло, подсолнечное масло, сало, жиры… чем они отличаются и как устроена молекула жира. Мы должны понимать, как жир распадается, на что и где, и для чего он служит. Банальное представление, что жир нужен для производства энергии и для создания механико-демпферной зоны, отложение жира в различных частях тела, которое оказывает буферное механическое действие…, это важно, пока жира нормальное количество, но к сожалению наш организм устроен так, что способен накапливать практически бесконечное количество жира. Ожирение - это патологический процесс, а вот процесс отложения, запасания жира, процесс абсолютно физиологический, запрограммированный. Это попытка организма, через свою геномную систему, застраховать себе от отсутствия пищи. Мы сейчас обеспечены едой, а несколько тысяч лет назад человек не знал, что он будет есть завтра, его организм при возможности старался запасть энергию. В виде глюкозы очень мало энергетически, всего на сутки хватает, а жир значительно более калорийный, и поэтому наш организм целесообразно запасет его, на генной памяти. И наш геном так устроен, что количество запасаемого жира практически безгранично, и вот почему так трудно худеть, а лучше вести такой образ жизни, чтобы не давать жиру запасаться. Наш организм так устроен, что он будет постоянно экономить жир, он будет расщеплять все что угодно, даже белок, для покрытия своих энергетических потребностей, а жир будет оставлять про запас, и наш геном помнит об этом, и отсюда масса вопросов с нашим весом, а вернее с ожирением. Все, что связано с ожирением, какие болезни из-за этого возникают, и извечный вопрос – Что делать? все это мы будем рассматривать позже, в отдельной лекции.
Что такое жир? Жир – это химическое соединение трех жирных кислот с глицерином.
Молекула глицерина (глицерин – это трехатомный спирт), и у него, через эфирную связь, имеется три остатка жирных кислот, с довольно таки длинными хвостами. Причем природа жира зависит от тог, какие это жирные кислоты, глицерин всегда одинаков, а жирные кислоты могут быть очень разными.
Какие жирные кислоты входят в состав жиров? Это нам надо для понимания, что такое омега-3, омега-6 и так далее. В данной лекции, этот вопрос мы рассматриваем с точки зрения энергетического метаболизма, т.е., производство энергии, и поэтому надо отметить, что для этого используются жирные кислоты без совсем двойных связей – насыщенные жирные кислоты, мононенасыщенные – содержащие одну двойную связь, и диненасыщенные - содержащие две двойные связи, все остальные жирные кислоты, как энергоматериал – не используются. Суждение о том, что любой жир – это энергоноситель, не правильное, потому что те жирные кислоты, содержащие три двойных связи, четыре, пять и шесть двойных связей, к примеру, в рыбьем жире, льняном масле и некоторых других, как энергоноситель, источник энергии – не используются. Основным источником энергии в жире, является такой жир, который содержит насыщенные жирные кислоты, совсем без двойных связей, моно и ди, с одной и двумя двойными связями соответственно.
Твердые жиры содержат насыщенные жирные кислоты. Самая короткая кислота в жире, содержащая четыре атома углерода, называется масляная, большое содержание в сливочном масле, этот жир самый низкоплавкий и он очень хорошо усваивается, но дает мало энергии. Чем длиннее цепь жирной кислоты, тем более тугоплавок жир и тем больше калорий он дает. Жирная кислота, содержащая 16 атомов углерода, называется пальмитиновая кислота, 18 атомов углерода – стеариновая кислота, и кстати, очень важно, все жирные кислоты пищевых жиров всегда содержат четное количество атомов углеродов, при этом жирные кислоты не разветвлённые, т.е. цепочка линейная и ни каких боковых ответвлений нет. Это очень важно, потому что есть масла содержащие эруковую кислоту, которая наносит вред организму, являясь опасной и токсичной для него, так как ферментативная система человека не способна справиться с ней.
В основном все твердоплавкие жиры (твердые) являются насыщенными жирами, говяжий жир, бараний жир, а вот свиное сало, так многими любимым, помимо насыщенных жирных кислот содержит и не насыщенные жирные кислоты, и поэтому сало является довольно полезным продуктом. Это не только хороший источник энергии, а имеет еще много положительных свойств, которые мы будем далее рассматривать. Естественно мы говорим о хорошо приготовленном и свежем сале, имеющим светлый, белый цвет, а не старом, прогорклом, имеющим желтый, коричневый цвет.
Жирные кислоты содержащие двойные связи, называются ненасыщенные и количество двойных связей может быть от одной до шести. Самая распространенная жирная кислота с одной двойной связью – олеиновая кислота, ее очень много в оливковом масле. Две двойные связи имеет линолевая кислота, тоже является энергоносителем, содержится практически во всех маслах. А вот три двойных связи – это линоленовая кислота, и эти кислоты могут быть разного характера, одна называется гамма линоленовая кислота и относиться к омега-6 ряду, а альфа линоленовая кислота относиться к омега-3 ряду. Четыре двойных связей имеет арахидоновая кислота, пять двойных связей имеет эйкозапентаеновая кислота, шесть двойных связей – докозагексаеновая кислота. Все эти вопросы, связанные с ненасыщенными жирными кислотами, содержащими от трех до шести двойных связей, их воздействие на наш организм и т.д., будет в отдельной лекции, поэтому сейчас не будем на них подробно останавливаться. Пока мы рассматриваем жиры как энергоносители.
Проследим путь жира, поступающего с пищей, в нашем организме. Жир в ротовой полости не переваривается, не всасывается, его можно долго не жевать, не переваривается он и в желудке у взрослого человека, у детей, на определенном этапе развития имеется липаза в желудке, это особенности педиатрической биохимии. Переваривание любого жира начинается в двенадцатиперстной кишке, где среда щелочная, и основной фермент, который участвует в переваривании жиров в двенадцатиперстной кишке, называется панкреатическая липаза. Липаза от слова липо (жир) и все ферменты имеют окончание – аза, классификацию ферментов рассмотрим в отдельной лекции. Под воздействием панкреатической липазы, липазы сока поджелудочной железы, при обязательном поступлении желчи которая вырабатывается в печени, сначала происходит эмульгирование жира и жир превращается в эмульсию по виду напоминающую молоко. И вот на такой эмульгированый жир начинает действовать липаза, активированная желчью, эмульгирование жира происходит при действии желчи и желчных кислот. Активация липазы, которая вырабатывается поджелудочной железой и по протоку данной железы вливается в двенадцатиперстную кишку в неактивном состоянии, активируется желчью, желчными кислотами. Под действием активированной липазы жир эмульгируется и далее подвергается расщеплению, в результате чего образуются две свободных жирных кислоты, с первой и третьей, крайними, жирными кислотами и в остатке глицерин остаются с одной жирной кислотой.
Вот этот продукт переваривания, под действием липазы и при участии желчи, вмести с желчными кислотами образую специальный транспортные формы внутри кишечника которые называются мицеллы. Мицеллы относятся к нано структурам и представляют из себя микро шарики содержащие из продуктов переваривания жира, жирных кислот, желчных кислот. Мицеллы поступают в стенку кишечника, захватываются и там, из продуктов переваривания любого жира, уже снова синтезируются уже в новый жир, уже более близкий по составу к жиру человека, но еще не идентичный тканевым жирам. Этот процесс сложный, ведь естественно, потому что питаемся различными жирами, и твердые и жидкие, очень большое разнообразие, а образуется жир специфический, характерный жиру человека, имеющий свои специфические свойства, а у других живых существ свои специфические особенности. Это происходит в результате того, что жиры которые мы употребляем в пищу, сначала все распадаются и идет вновь синтез в стенке кишечника (ресинтез), образуется новый жир, и это жир еще не специфический.
Что дальше? Дальше этот жир поступает вначале в лифу, потом в кровь. Надо учитывать, что лифа и кровь, это водные системы, и как мы знаем жир в воде не растворяется, поэтому в стенках кишечника образуются сложные надмолекулярные структуры – хиломикроны.
Хиломикрон – это микро капелька вновь образованного жира, в которой 90% новый жир, немного пищевого холестерина, она окружена моно слоем лецитина, и в эту систему встроены белки – апопротеины. Эта структура гидратирована водой и поэтому способна длительно, достаточно долгое, но не бесконечное время, находиться в взвешенном состоянии в циркулирующей крови. Все остальные компоненты, которые образуются из холестерина будут рассматриваться в отдельной лекции. Хиломикроны определяются лабораторными исследованиями, и к примеру, если взять кровь из вены у человека которые недавно принимал пищу, и отделить плазму крови от остальных элементов крови, то плазма будет мутная, за счёт хиломикронов. А если взять кровь на анализ через четыре часа после еды, то плазма крови будет прозрачной, а не мутной, потому что хиломикроны захватываются клетками органов потребителей. Жировой тканью, лактирующей молочной железой у кормящих…, хиломикроны являющиеся по существу переносчиками жира, захватываются из крови. Этот жир, который приносится хиломикронами в клетки, расщепляется внутриклеточными ферментами класса липаз, и из этого жира в клетках образуется отдельно глицерин и три жирных кислоты. Вот так происходит расщепление жира в клетке, в кишечнике образуются только две, крайние, жирные кислоты и глицерин содержащий одну, среднюю, жирную кислоту. Хиломикроны, естественным путем, должны быть удалены из крови вовремя, и если этого не происходит по ряду причин, например – генетическим, то эти жиры начинаю откладываться вместе с холестерином на стенках сосудов, и происходят атеросклеротические изменения. Те лица, у которых фермент липопротеид липаза, не активен генетически, уже в 30 лет начинают страдать атеросклерозом. Липопротеид липаза, фермент который удаляет, расщепляет, хиломикроны в крови, должен быть активен и в достаточном количестве в нашем организме. Есть пищевые факторы, которые активируют этот фермент, и самый распространённый элемент – витамин С. Это мы будем рассматривать в отдельной лекции.
Далее, жирные кислоты уже в цитоплазме клетки, вступают в процессы превращения, но сами эти жирные кислоты не активны, и они должны опять пройти стадию активации, как и глюкоза. Жирные кислоты, поступившие в цитоплазму клетки, подвергаются активации. Свободная жирная кислота, ее остаток называется – ацил, а остаток уксусной кислоты – ацетил, плюс АТФ, плюс кофермент КоА, с затратой энергии АТФ, в обязательном присутствии Mg (магния) = образуется активная форма жирной кислоты, ацил-S-КоА. Ацил кофермент А, это жирная кислота, соединенная через серу с коферментом А. И теперь эта жирная кислота может вступать в любые процессы, все будет зависеть от того, где она локализована. Если она осталась в цитозоле, водной части цитоплазмы, то она пойдет на синтез жира, если она попала в митохондрию, то она сгорит производством энергии. Два пути у активированной жирной кислоты, либо она остается в цитоплазме и идет на синтез жира, либо попадает в митохондрию и происходит ее распад с производством энергии.
Энергетический распад происходит при попадании жирной кислоты в активной форме в митохондрию. Как она туда попадает? Ведь мембрана клетки не проницаема для жирных кислот (ацилкофермента). На поверхности мембраны, ацил КоА взаимодействует с широко известным L-карнитином (соединение, производное аминокислот, вот почему белковый обмен играет важную роль в других видах обмена) и ферментами, в результате процесса, образуется продукт ацилкарнитин. Ацилкарнитин имеет переносчик в мембране клетки, который переносит его в митохондрии. И уже в митохондрии, ацилкарнитин взаимодействует со своим митохондриальным коферментом, в результате чего опять образуется ацил КоА и L-карнитин, который через свой переносчик возвращается назад и таким образом переносит все количество жирных кислот в место их сгорания. Отсюда делаем вывод, если L-карнитина не хватает в организме, то жирная кислота не будет переноситься в митохондрию для производства энергии. Далее, ацилкарнитин, являясь жирными кислотами с разным числом углеродных атомов, начинает ступенчато укорачиваться на два атома, на каждом этапе в обязательном взаимодействии с ферментами отщепляется два атома углерода и так на каждом этапе, пока вся жирная кислота не превратиться в уксусную кислоту (ацетил КоА). Сколько образуется ацетильных остатков легко посчитать, если к примеру, пальмитиновая жирная кислота имеет 16 атомов углерода, значит образуется восемь остатков уксусной кислоты. И эта уксусная кислота поступает в цикл Кребса, и стоит обратить внимание, что если глюкоза дает две ацетильные группы, то жирная кислота дает N/2, т.е. количество атомов углерода в жирной кислоте, деленное на два. В результате этого, количество молекул АТФ, которые синтезируются в результате распада жирной кислоты, очень большое, к примеру, для пальмитиновой кислоты это суммарно дает 130 молекул АТФ. И если глюкоза дает 28 молекул АТФ, то любая жирная кислота в разы больше, и чем больше атомов углерода, тем выше количество молекул АТФ. И кстати, реальная энергия рассчитывается не в Ккал, а в молекулах АТФ, и в дальнейшем мы изучим, что такое реальная энергия. Жир дает большое количество энергии в процессе рассмотренном выше, и чем больше в жирной кислоте атомов углерода, тем больше дает такой жир энергии, тем он более калорийнее. К примеру пальмовое масло более калорийнее, чем сливочное, но для этого тратиться значительно больше кислорода, и чем выше содержание атомов углерода в жирной кислоте, тем более требуется молекул кислорода для процесса получения энергии из жира. Из-за этого, людям страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями, надо давать легкие жиры, у них и так гипоксия (низкое содержание кислорода в крови), а еще и для переработки жира требуется большое количество кислорода. И здесь важен оптимум, чтоб энергии было достаточно и кислорода израсходовать разумное количество, к примеру сливочное масло дает примерно столько же энергии, как и глюкоза, зато требует мало кислорода, а пальмовое масло дает больше энергии, но при этом больше расходуется кислорода. Самым оптимальным маслом для людей страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, является оливковое масло.
Надо заметить, что карнитин не является энергоносителем, и многие заблуждаются, употребляя L-карнитин для производства энергии, он только переносит жирные кислоты и не является энергетическим продуктом, но без карнитина жирная кислота не переносится, а значит будет оставаться в цитозоле и идти на синтез жиров. А вот для производства энергии, нашему организму требуется достаточное количество кофермента Q10, и в дальнейшем мы изучим это более подробно.
Противоположный процесс энергетического распада, это синтез наших внутренних жиров, которые откладываются в жировых депо. Данный процесс мы будем рассматривать в отдельной лекции о вопросах ожирения, в котором мы рассмотрим такой вопрос, как затормозить синтез жирных кислот природными продуктами.
Так как жир является большим источником энергии, наш организм на геном уровне, всеми способами старается сохранить как можно больше жира в жировых депо, и даже иногда тратит белок на производство энергии, лишь бы сохранить жир, и отказ от жиросодержащих продуктов не является надежной защитой от ожирения. И даже в некоторых случаях наоборот, чем меньше мы потребляем жиросодержащих продуктов, тем более сильнее наш организм начинает запасать жир в жировых депо «про запас».
Далее мы рассмотрим белковый обмен.
©®Артлайф Беларусь
Продолжение следует.
