4.4: Перетравлення та всмоктування ліпідів

Навички для розвитку

Підсумуйте етапи перетравлення та всмоктування ліпідів.
Поясніть, як ліпіди використовуються для отримання енергії та накопичуються в організмі.

Ліпіди - це великі молекули і, як правило, не розчиняються у воді. Як і вуглеводи та білки, ліпіди розбиваються на дрібні компоненти для всмоктування. Оскільки більшість наших травних ферментів на водній основі, як організм розщеплює жир і робить його доступним для різних функцій, які він повинен виконувати в організмі людини?

Від рота до живота

Перший крок у перетравленні триацилгліцеринів та фосфоліпідів починається у роті, коли ліпіди стикаються зі слиною. Далі фізична дія жування в поєднанні з дією емульгаторів дає можливість травним ферментам виконувати свої завдання. Фермент лінгвальна ліпаза, разом з невеликою кількістю фосфоліпіду як емульгатора, ініціює процес травлення та запускає розщеплення триацилгліцеридів. Ці дії призводять до того, що жири стають більш доступними для травних ферментів. В результаті жири стають крихітними крапельками і відокремлюються від водянистих компонентів.

Малюнок 4.4.1: Перетравлення ліпідів

У шлунку шлункова ліпаза починає розщеплювати триацилгліцерини на дигліцериди та жирні кислоти. Протягом двох-чотирьох годин після їжі приблизно 30 відсотків триацилгліцеринів перетворюються на дигліцериди та жирні кислоти. Здушення та скорочення шлунка допомагають розпорошити молекули жиру, тоді як дигліцериди, отримані в цьому процесі, діють як подальші емульгатори. Однак навіть на тлі всієї цієї діяльності в шлунку відбувається перетравлювання жиру дуже мало.

Перехід до Кровотоку

Коли шлунковий вміст потрапляє в тонкий кишечник, травна система має намір впоратися з невеликою перешкодою, а саме поєднувати відокремлені жири зі своїми рідкими водянистими рідинами. Рішенням цієї перешкоди є жовч. Жовч містить солі жовчі, лецитин та речовини, що походять з холестерину, тому він діє як емульгатор. Він приваблює і тримається на жирі, тоді як його одночасно притягує і утримує вода. Емульгування збільшує поверхню ліпідів у тисячу разів, роблячи їх більш доступними для травних ферментів.

Після того, як вміст шлунку буде емульговано, ферменти, що розбивають жир, діють на триацилгліцерини та дигліцериди до важких жирних кислот із їхніх гліцеринових основ. Коли ліпаза підшлункової залози потрапляє в тонкий кишечник, вона розщеплює жири до вільних жирних кислот і моногліцеридів. Знову ж таки, виникає ще одна перешкода. Як жири будуть проходити через водянистий шар слизу, який покриває всмоктувальну оболонку травного тракту? Як і раніше, відповідь - жовч. Жовчні солі обволікають жирні кислоти та моногліцериди, утворюючи міцели. Міцели мають серцевину жирної кислоти з водорозчинною зовнішністю. Це дозволяє ефективно транспортувати мікроорганізми кишечника. Тут жирові компоненти виділяються і поширюються в клітинах слизової оболонки травного тракту.

Рисунок 4.4.2: Жири можуть подорожувати через водянисте середовище тіла через процес емульгування.

Подібно до того, як ліпіди потребують спеціального поводження в шлунково-кишковому тракті для переміщення в середовищі на водній основі, вони потребують подібного поводження для руху в крові. Усередині клітин кишечника моногліцериди та жирні кислоти перетворюються в триацилгліцерини. Триацилгліцерини, холестерин і фосфоліпіди утворюють ліпопротеїни, коли вони з’єднані з білковим носієм. Ліпопротеїни мають внутрішнє ядро, яке в основному складається з триацилгліцеринів та складних ефірів холестерину (ефір холестерину - це холестерин, пов'язаний з жирною кислотою). Зовнішня оболонка зроблена з фосфоліпідів, вкраплених білками та холестерином. Разом вони утворюють хіломікрон, який є великим ліпопротеїном, який зараз потрапляє в лімфатичну систему, минаючи печінку, і незабаром буде викинутий у кров через яремну вену на шиї. Хіломікрони ідеально транспортують харчові жири через навколишнє середовище організму до конкретних місць, таких як печінка та інші тканини організму. Вступ у кров може тривати до 14 годин з піком через 30-3 години після їжі.

Холестероли погано засвоюються у порівнянні з фосфоліпідами та триацилгліцеринами. Всмоктуванню холестерину сприяє збільшення жирових компонентів, а також високий вміст клітковини. Це є причиною того, що для зниження рівня холестерину в крові рекомендується велике споживання клітковини. Продукти з високим вмістом клітковини, такі як свіжі фрукти, овочі та овес, можуть зв’язувати солі жовчі та холестерин, перешкоджаючи їх абсорбції та виводячи їх з товстої кишки.

Якщо жири не засвоюються належним чином, як це спостерігається при деяких медичних станах, стілець людини міститиме велику кількість жиру. Якщо мальабсорбція жиру триває, стан відомий як стеаторея. Стеаторея може бути наслідком захворювань, що впливають на всмоктування, таких як хвороба Крона та муковісцидоз.

Короткий огляд метаболізму триацилгліцеридів

Жирові клітини знаходяться у спеціальних депо у вашому тілі, і існує безліч різних місць, наприклад, черевна порожнина (жир на животі) або стегна. Крім того, невелика кількість жиру також зберігається в скелетних м’язах. Див. Малюнок 4.4.3, щоб побачити адипоцит у скелетних м’язах.

Рисунок 4.4.3: Адипоцити або жирові клітини в скелетних м’язах.

Після зберігання в адипоциті (жировій клітині) жир залишатиметься там, поки він не буде необхідний для виробництва енергії. Ліполіз - це процес, при якому триацилгліцерид видаляється з ліпідної краплі разом з жировими клітинами, розбиваючись на 3 жирні кислоти та гліцерин. Гліцерин виділяється з клітин разом з деякими, але не всіма жирними кислотами. Вони транспортуються до печінки, де гліцерин може перетворюватися на глюкозу. Жирні кислоти можуть бути перетворені в кетони або транспортовані до інших клітин і спалені з утворенням АТФ.

Істина про зберігання та використання жиру в організмі

До фасованої харчової промисловості, фітнес-центрів та програм схуднення наші предки докладали всіх зусиль, щоб навіть знайти їжу. Вони склали плани не на те, щоб схуднути на останні десять кілограмів, щоб одягнутись у купальник для відпочинку, а навпаки, щоб знайти їжу. Сьогодні саме тому ми можемо тривати довгі періоди, не приймаючи їжі, незалежно від того, хворі ми зниклим апетитом, підвищився рівень фізичної активності або просто немає їжі. Наші тіла запасають паливо на чорний день.

Один із способів накопичення в організмі жиру включає перетворення вуглеводів на глікоген, який, у свою чергу, зберігається в м’язах для отримання енергії. Коли м’язи досягають здатності зберігати глікоген, надлишок повертається в печінку, де він перетворюється на триацилгліцерини, а потім зберігається у вигляді жиру.

Подібним чином велика частина триацилгліцеринів, які організм отримує з їжею, транспортується до жирових сховищ у тілі, якщо не використовується для виробництва енергії. Хіломікрони відповідають за переміщення триацилгліцеринів до різних місць, таких як м’язи, груди, зовнішні шари під шкірою та внутрішні жирові шари живота, стегон і сідниць, де вони зберігаються організмом у жировій тканині для подальшого використання. Як це досягається? Нагадаємо, що хіломікрони - це великі ліпопротеїни, що містять триацилгліцерин та жирно-кислотне ядро. Стінки капілярів містять фермент, що називається ліпопротеїн-ліпаза, який розбирає триацилгліцерини в ліпопротеїнах на жирні кислоти та гліцерин, що дозволяє їм потрапляти в жирові клітини. Потрапляючи всередину жирових клітин, жирні кислоти та гліцерин знову збираються у триацилгліцерини та зберігаються для подальшого використання. М’язові клітини можуть також забирати жирні кислоти і використовувати їх для м’язової роботи та для виробництва енергії. Коли енергетичні потреби людини перевищують кількість доступного палива, отриманого від недавнього прийому їжі або тривалої фізичної активності, вичерпали запаси глікогену, запаси жиру отримують для використання енергії.

Оскільки організм вимагає додаткової енергії, жирова тканина реагує шляхом демонтажу своїх триацилгліцеринів та розподілення гліцерину та жирних кислот безпосередньо в кров. Отримавши ці речовини, енергоємні клітини розщеплюють їх далі на крихітні фрагменти. Ці фрагменти проходять ряд хімічних реакцій, що дають енергію, вуглекислий газ та воду.