Процесс синтеза холестерина осуществляется с участием
Содержание статьи
Биосинтез холестерина
Биосинтез холестерина — образование в живом организме органического спирта холестерина стероидной природы. Синтез холестерина происходит в клетках печени (50 %), кишечнике и коже. В клетке он идёт в гладком эндоплазматическом ретикулуме и цитозоле. Биосинтез холестерина служит основой синтеза других стероидных соединений. Начальные этапы синтеза являются общими с этапами синтеза других изопреноидов.
Нумерация атомов в молекуле холестерина
В 1940-е годы Блох с сотр. установил, что все атомы углерода холестерина происходят из ацетата, причём оба атома включаются в одинаковых количествах. В настоящее время установлена следующая цепь биосинтеза холестерина, включающая в себя несколько ступеней. (Образование промежуточных соединений этого пути может происходить и другими способами).
- Превращение трёх молекул активного ацетата в пятиуглеродный мевалонат.
- Превращение мевалоната в активный изопреноид — изопентенилпирофосфат.
- Образование тридцатиуглеродного изопреноида сквалена из шести молекул изопентенилдифосфата.
- Циклизация сквалена в ланостерин.
- Последующее превращение ланостерина в холестерин.
Синтез мевалоната[править | править код]
Синтез мевалоната протекает в три этапа.
- Образование ацетоацетил-КоА из двух молекул ацетил-КоА с помощью тиолазного фермента ацетоацетилтрансферазы. Реакция обратима. Происходит в цитозоле.
- Образование β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА из ацетоацетил-коА с третьей молекулой ацетил-КоА с помощью гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-КоА-синтазы). Реакция также обратима. Происходит в цитозоле.
- Образование мевалоната восстановлением ГМГ и отщеплением HS-KoA с помощью НАДФ-зависимой гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ГМГ-КоА-редуктаза). Происходит в гЭПР. Это первая практически необратимая реакция в цепи биосинтеза холестерина, а также она лимитирует скорость биосинтеза холестерина. Отмечены суточные колебания синтеза этого фермента. Активность его увеличивается при введении инсулина и тиреоидных гормонов, снижается при голодании, введении глюкагона, глюкокортикоидов.
Схема этапа:
Существуют и другие пути синтеза мевалоната.
Синтез изопентенилпирофосфата[править | править код]
1, 2. Вначале мевалоновая кислота дважды фосфорилируется с помощью АТФ: до 5-фосфомевалоната, а затем до 5-пирофосфомевалоната. 3. 5-пирофосфомевалонат фосфорилируется по 3 атому углерода, образуя нестабильный промежуточный продукт — 3-фосфо-5-пирофосфомевалонат. 4. Последний декарбоксилируется и дефосфорилируется, образуется изопентенилпирофосфат.
Синтез сквалена[править | править код]
- Изопентенилпирофосфат изомеризуется в диметилаллилпирофосфат.
- Конденсация изопентенилпирофосфата (С5) с диметилаллилпирофосфатом (С5) и образование геранилпирофосфата (С10). При этом высвобождается молекула пирофосфата.
- Конденсация изопентенилпирофосфата (С5) с геранилпирофосфатом (С10). Образуется фарнезилпирофосфат (С15) и высвобождается ещё одна молекула пирофосфата.
- Конденсация двух молекул фарнезилпирофосфата (С15) «голова-к-голове» и образование сквалена (С30). Реакция проходит с затратой НАДФН, и высвобождаются две молекулы пирофосфата. Молекулы фарнезилпирофосфата конденсируются концами, несущими пирофосфатные группы. Сначала отщепляется одна пирофосфатная группа и образуется промежуточный прескваленпирофосфат. Он, в свою очередь, восстанавливается с помощью НАДФН. Второй пирофосфат уходит. Образуется сквален.
Начиная со сквалена, продукты пути биосинтеза холестерина нерастворимы в водной среде и участвуют в дальнейших реакциях, будучи связанными со стеринпереносящими белками (СПБ).
Синтез ланостерина[править | править код]
1. Под действием скваленэпоксидазы образуется эпоксид сквалена. 2. Затем эпоксид сквалена циклизуется в ланостерин. При этом метильная группа у С14 переносится на С13, а метильная группа у С8 — на С14.
Синтез холестерина[править | править код]
Ланостерин превращается в мембранах гладкого эндоплазматического ретикулума в холестерин.
- Метильная группа при С14 окисляется, и образуется 14-десметилланостерин.
2. Затем удаляются ещё два метила при С4, и образуется зимостерол. 3. Далее двойная связь C8=С9 перемещается в положение С8=С7 и образуется Δ7,24-холестадиенол. 4. Двойная связь далее перемещается в положение С5=С6,образуется десмостерол. 5. После чего в боковой цепи восстанавливается двойная связь, и образуется холестерин.
(Восстановление двойной связи в боковой цепи может, однако, происходить и на предшествующих стадиях биосинтеза холестерола.)
Другие пути синтеза[править | править код]
У некоторых организмов при синтезе стероидов могут встречаться другие варианты реакций (например, немевалонатный путь образования пятиуглеродных молекул).
Литература[править | править код]
- [www.xumuk.ru/biologhim/169.html Химическая энциклопедия сайта www.humuk.ru. Скан учебника «Биологическая химия», Берёзов Т. Т., Коровкин Б. Ф.]
- Кольман Я., Рём К.-Г., «Наглядная биохимия», пер. с нем., М., «Мир», 2009.
- Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В., «Биохимия человека». М., «Мир», 1993.
Промежуточные продукты метаболизма холестерина и стероидов | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Мевалонатный путь |
| ||||||||||||||
Не-мевалонатный путь |
| ||||||||||||||
В холестерин |
| ||||||||||||||
Витамин D С-27: Холестаны |
| ||||||||||||||
Жёлчные кислоты С-24: Холаны |
| ||||||||||||||
Стероидные гормоны |
| ||||||||||||||
Не у человека |
| ||||||||||||||
Примечания Н — нейростероидные гормоны см. также ферменты, заболевания |
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных ссылок
|
Источник
Как происходит синтез холестерина в организме?
В организме человека происходит ежеминутно много биохимических реакций и обменных процессов. Метаболизм не останавливается ни на секунду.
Многие биохимические процессы возглавляют клетки печени, и несут за них ответственность. Основная функция клеток печени — это синтез холестерола.
От данного процесса зависит выработка стероидного типа половых гормонов, преобразование солнечной энергии в витамин Д, и транспортировка питания во все клетки организма при помощи холестериновых молекул.
В чем суть процесса выработки молекул холестерина?
Многие продукты питания наполняют организм холестерином — это продукты животного происхождения, а также транс-жиры, которые находятся в большом количестве в полуфабрикатах промышленного производства, а также в продуктах быстрого питания (фаст-фудах).
Если употреблять такие продукты безмерно, тогда концентрация в составе крови молекул холестерина станет высокой и придётся прибегать к медикаментозному решению гиперхолестеринемии.
Холестерин, который попадает в организм с продуктами питания, имеет низкую молекулярную плотность, что и привод к оседанию такого холестерина на внутренних оболочках сосудов, что провоцирует развитие холестериновой бляшки и патологии атеросклероз.
Повышение индекса холестерина в составе крови происходит не только по причине попадания его извне, но и от нарушения в процессе синтезирования молекул липопротеидов клетками печени.
Синтез холестерина к содержанию ↑
Синтез холестерола в печени
Синтез холестерола в составе организма составляет приблизительно 0,50 -0,80 грамм в сутки.
Распределяется синтез молекул холестерина в организме:
- 50,0% вырабатывается клетками печени;
- 15,0% — 20,0% — отделами тонкого кишечника;
- 10,0% — синтезируется корой надпочечников и клетками кожных покровов.
Все клетки в человеческом организме имеют способность к синтезу липопротеидов.
С продуктами питания поступает в организм молекулы холестерина до 20,0% от всего общего объема — приблизительно 0,40 грамм в сутки.
Выводится за пределы организма липопротеиды при помощи жёлчной кислоты, и в сутки утилизация молекул холестерола жёлчью — не больше, чем 1,0 грамм.
к содержанию ↑
Биосинтез липопротеидов в составе организма
Биосинтез молекул липидов происходит в эндоплазматическом отделе — ретикулуме. Основой для всех атомов молекул углерода является вещество ацетил-SКоА, которое поступает в эндоплазму из митохондрий в молекулах цитрата.
При биосинтезе молекул липопротеидов принимают участие 18 молекул АТФ, а также участниками синтеза становятся 13 молекул НАДФН.
Процесс образования холестерина проходит не менее 30 этапов и реакций в организме.
Поэтапный синтез липопротеидов можно распределить по группам:
вставить активная подсказка — уровень сахара
- Синтез мевалоновой кислоты происходит в процессе кетогенеза первых двух реакций, а после третьего этапа идёт реакция 3-гидрокси-3-метилглутарил-SКоА с молекулой ГМГ-SКоА-редуктазы. От этой реакции и происходит синтезирование мевалонат. Для этой реакции необходимо достаточного количества глюкозы в составе крови. Восполнить ее можно при помощи сладких продуктов и злаковых культур;
- Синтез изопентенилдифосфата происходит после присоединения фосфата к молекулам мевалоновой кислоты и их дегидрации;
- Синтез фарнезилдифосфат происходит после соединения трёх молекул изопентенилдифосфата;
- Синтезирование сквалена — это связывание 2-х молекул фарнезилдифосфата;
- Происходит реакция перехода сквалена в молекулу ланостерола;
- После удаления ненужных метильных групп и происходит преобразование холестерола.
Реакции синтеза мевалоновой кислоты Схема реакций синтеза холестерола к содержанию ↑
Регуляция процесса синтеза липопротеидов
Регуляторным элементом в процессе синтеза является фермент гидроксиметилглутарил-SКоА-редуктазы. Способность данного фермента изменять активность более чем в 100 раз.
Регуляция активности фермента происходи по нескольким принципам:
- Регуляция синтезирования на метаболическом уровне. Данный принцип работает «от обратного», фермент ингибируется холестеролом, что дает возможность поддерживать постоянное внутриклеточное его содержание;
- Ковалентная гормональная регуляция.
Регуляция на гормональном уровне происходит по таким этапам:
- Повышение содержания в организме гормона инсулина, активирует протеин-фосфатазу, что провоцирует увеличение активности главного фермента ГМГ-SКоА-редуктазы;
- Гормон глюкагон и гормон адреналин имеют свойства активировать элемент протеинкиназы А, которая фосфорилирует фермент ГМГ-SКоА-редуктазы и снижает их активность;
- Активность синтезирования холестерола зависит от концентрации в составе крови специального белка-транспортировщика, что своевременно связывает промежуточные реакции метаболитов.
Регуляция активности гидроксиметилглутарил-S-КоА-редуктазы к содержанию ↑
Использование холестерина организмом
Синтезируемый в клетках печени холестерин, необходим организму для различных жизненно важных процессов:
- Находясь в каждой мембране клеток, молекулы холестерина укрепляют их и делают эластичными;
- При помощи липопротеинов, сосудистые оболочки увеличивают свою проницаемость, что защищает их от внешнего воздействия;
- Без помощи липопротеидов надпочечники не производят выработку стероидного типа половых гормонов;
- При помощи липидов происходит продуцирование желчной кислоты и предотвращает желчный пузырь от камнеобразования в нем;
- Липопротеиды связывают между собой клетки нейронов в спинном и в головном мозге;
- При помощи липопротеидов происходит укрепление оболочки нервных волокон;
- С помощью холестерола происходит выработка витамина Д, что помогает усваиваться кальцию и предотвращает разрушение костных тканей.
Холестерол помогает производить надпочечниками синтез таких групп гормонов:
- Группа кортикостероидов;
- Группа гормонов глюкокортикоидов;
- Группа минералокортикоидов.
Холестерол помогает производить надпочечниками синтез групп гормонов
Данные гормоны обеспечивают процессы гормонального регулирования репродуктивных органов человека.
Молекулы холестерина после синтеза в клетках печени попадают в эндокринный орган надпочечники и способствуют выработке гормонов и поддержанию баланса в гормональной сфере.
к содержанию ↑
Выработка молекул витамина Д происходит от солнечного света, который проникает в холестерин, находящийся под кожей. В этот момент и происходит синтез витамина Д, который очень важен для усваивания организмом минералов кальция.
Все виды липопротеидов, после синтеза транспортируются по организму системой кровотока.
Витамин Д может преобразовываться только липопротеидами высокой молекулярной плотности, а низкомолекулярные липиды становятся причиной развития патологии атеросклероз, потому что имеют свойства оседать на внутренних оболочках артерий в виде холестериновых бляшек, которые разрастаясь и провоцируют данную патологию.
Иногда холестериновые бляшки можно наблюдать у человека под кожными покровами на кистях рук.
Метаболизм витамина Д к содержанию ↑
Нарушения в процессе синтеза липопротеидов
Во многих обменных процессах в организме может произойти сбой и нарушение. Такие нарушения могут произойти и в липидном обмене. Причин достаточно много и они имеют экзогенную и эндогенную этиологию.
К эндогенным причинам нарушения синтеза липопротеидов относятся:
- Возраст человека. После 40 лет в организме человека происходит затухание выработки половых гормонов и нарушается гормональный фон, а также к 45 — 50 годам происходит замедление всех обменных процессов, что может внести разлад и в липидный обмен;
- Половой признак — мужчины больше подвержены накапливанию холестерина, чем женщины. Женщины до климактерического периода и менопаузы, защищены выработкой половых гормонов, от накопления липопротеинов;
- Генетическая наследственная предрасположенность. Развитие семейной гиперхолестеремии.
К экзогенным причинам липидного сбоя относятся факторы, что зависят от стиля жизни больного, а также сопутствующие патологии, способствующие нарушению в синтезе молекул холестерина:
- Никотиновая зависимость;
- Хроническая алкогольная зависимость;
- Неправильное питание может привести к повышенному содержанию в организме холестерина и накопления его не только в составе крови;
- Малоподвижный образ жизни становится причиной замедленных обменных процессов и синтеза липопротеидов;
- Гипертоническая болезнь — высокое давление в системе кровотока дает предпосылки тому, чтобы сосудистые оболочки пропитывались липидными жирами, которые впоследствии формируют холестериновую бляшку;
- Заболевание дислипидемия — это нарушение в липидном обмене. При патологии происходит дисбаланс между липопротеидами ВП, липидами НП, а также уровень содержания в составе крови триглицеридов;
- Патология ожирение;
- Сахарный диабет. При гипергликемии нарушается метаболизм и обмен липидами.
Патология ожирение к содержанию ↑
Дефицит в организме молекул полезного холестерола
Существуют патологии, которые снижают концентрацию высокомолекулярного холестерина в составе крови по причине снижения синтеза молекул ЛПВП.
Это может привести к патологиям в щитовидной железе, может значительно повлиять на уровень сахара в составе крови и спровоцировать сахарный диабет, а также стать причиной многих заболеваний системы кровотока и сердечного органа.
Последствиями низкой концентрации высокомолекулярного холестерина могут быть:
- Патология рахит, которая развивается в детском возрасте по причине сниженного синтеза витамина Д и не усвояемости молекул кальция;
- Раннее старение клеток организма. Без своевременной подачи холестерина в клеточные мембраны, происходит их разрушение и запускается процесс старения;
- Резкое снижение массы тела, которое происходит от недостаточного синтеза молекул холестерина, и нарушения в липидном обмене;
- Болезненность в мышечных тканях от недостатка в клетках мышц липидов;
- Боли в сердечном органе, что могут спровоцировать сердечный приступ.
Откорректировать индекс высокомолекулярного холестерина можно при помощи диетического питания, в состав которого входит морская рыба, различные растительные масла, а также кисломолочная продукция.
И не стоит забывать о свежих фруктах, зелени и овощах — они должны преобладать в рационе диеты.
к содержанию ↑
Фотогалерея: Недостаток полезного холестерина
Детский рахит Подавление защитных сил организма Появление изнурительных болей в сердце Снижение веса Ранее старение к содержанию ↑
Превышение нормы липопротеидов
Если в человеческом организме происходит усиленный синтез высокомолекулярного липопротеида, тогда это также может негативно сказаться на здоровье.
Повышенная концентрация грозит развитием таких патологий:
- Развивается цирроз клеток печени;
- Риск развития гепатита;
- Увеличение массы тела;
- Нарушение во всем обмене липидов;
- Процессы воспаления в системе кровотока, а также в печеночном органе.
Также от переизбытка молекул холестерина ЛПВП и ЛПНП происходит оседание молекул на стенках артериальных оболочек, образуя холестериновые бляшки, которые влияют на движение крови в русле, по причине сужения артериального просвета.
Также от нарушения в синтезе холестерола, происходит неправильная работа желчного органа, что приводит к камнеобразованию в нем.
к содержанию ↑
Видео: Холестерин — бомба замедленного действия!
к содержанию ↑
Заключение
Синтез холестерола в печени — это очень сложный процесс, который происходит в организме постоянно и не прерываясь.
Если происходят нарушения в липидном обмене, или в процессе синтезирования липопротеидов, тогда существует высокий риск развития патологии атеросклероз, которая прогрессируя, приводит к более тяжелым заболеваниям, что могут спровоцировать преждевременную смерть.
Нарушения в липидном обмене, также влияют на работу сердечного органа и на функциональность клеток печени.
Постоянная корректировка холестерина при помощи диеты, позволит поддерживать липидный обмен в пределах нормы.
Загрузка…
Источник