В каких клетках содержится больше жиров
ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
Вопрос 1. Что такое жиры?
Жиры – это эфиры высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Характерной особенностью жиров является их гидрофобность – нерастворимость в воде.
Вопрос 2. Опишите химический состав жиров и фосфолипидов.
Важнейшими представителями сложных липидов являются фосфолипиды. Это – липиды, содержащие помимо жирных кислот и спирта остаток фосфорной кислоты. В их состав входят азотистые основания (чаще всего холин + OH – или этаноламин HO-CH2-CH2-NH2), остатки аминоксилот и другие компоненты. В зависимости от спирта, входящего в состав молекулы, фосфолипид относится либо к глицерофосфолипидам (в роли спирта выступает глицерин), либо к сфингофосфолипидам, в состав которого входит сфингозин. Молекулы фосфолипидов содержат неполярные гидрофобные уголеводородные радикалы – «хвосты» и полярную гидрофильную «головку» (остатки фосфорной кислоты и азотистого основания), что определяет способность фосфолипидов формировать биологические мембраны. Входя в состав клеточных оболочек, фосфолипиды играют существенную роль для их проницаемости и обмена веществ между клетками и внутриклеточным пространством.
Вопрос 3. Какие функции выполняют жиры и липоиды? Какими физическими свойствами обусловлена строительная функция фосфолипидов?
Жиры и липоиды выполняют следующие функции:
1. Пластическая. Фосфолипиды образуют клеточные мембраны.
2. Энергетическая. При окислении 1 г жиров выделяется 38,9 кДж (9,3 ккал) энергии.
3. Жиры являются растворителями для гидрофобных веществ, например витаминов (А, D, Е).
4. Резервная. Жировые включения капли жира в цитоплазме клетки.
5. Терморегуляция. За счет плохой теплопроводности жировая ткань может служить теплоизолятором.
6. Защитная. Рыхлая жировая ткань при механическом повреждении предохраняет подлежащие органы от травмы.
Вопрос 4. В каких клетках и тканях наиболее велико количество жиров? Зачем эти клетки синтезируют и накапливают большое количество жиров?
Содержание жиров в клетках колеблется от 5 до 15%. Однако в клетках жировой ткани их количество может достигать 90% сухого веса. Много жиров в семенах и плодах растений.
Вопрос 5. В чём заключается регуляторная роль жиров?
Регуляторная функция заключается в том, что жиры входят в состав гормонов, витаминов, а также участвуют в движении нервных импульсов.
Вопрос 6. Что такое холестерин? Каково его значение в клетке и организме?
Холестерин – одно из важных веществ в организме. Он входит в состав всех клеточных мембран в тканях и органах. Это вещество является предшественником кортикостероидных и половых гормонов, желчных кислот, витамина D и других.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
Вопрос 1. Чем определяется специфичность деятельности биологических катализаторов — ферментов? Как вы представляете себе роль воды в работе ферментов?
Ферменты – это биологические катализаторы белковой природы, оказывающие влияние на скорость химической реакции, но не входящие в состав ее конечных продуктов.
В 1902 г. Генри выдвинул предположение, что действие ферментов заключается в образовании комплекса с молекулой субстрата, которое представляет собой обратимый процесс. Комплекс фермент-субстрат соответствует промежуточному соединению или переходному состоянию в теории промежуточных соединений. Затем этот комплекс распадается и регенерирует фермент. Этот процесс описывается уравнением
E + S = ES = E + P
где E-фермент, S-субстрат, ES-комплекс, a P-продукт реакции. Это уравнение впервые предложили Михаэлис и Ментен в 1913 г., и поэтому оно получило название уравнения Михаэлиса – Мептен.
Согласно существующим воззрениям, молекула субстрата связывается с областью на поверхности фермента, которая называется активным центром. Активность этого центра повышается в присутствии витаминов и некоторых минеральных веществ. За активность ферментов особенно ответственны различные микроэлементы, в частности d-переходиые металлы, как, например, медь, марганец, железо и никель.
Активность некоторых ферментов очень зависит от наличия коферментов. Коферментами являются относительно небольшие органические молекулы, которые связываются с активными центрами фермента. Роль таких коферментов часто выполняют витамины группы В.
Вопрос 2. Каков механизм действия рецепторов клеточной поверхности? В чём вы видите биологический смысл воздействия различных веществ на клетку через рецепторы, а не непосредственно на процессы обмена веществ?
К рецепторным молекулам клеточных поверхностей относятся и антитела, обладающие способностью связывать специфический антиген и вызывать либо иммунный ответ клетки, либо ее толерантность. Воздействие на рецепторы лежит в основе многих патогенных воздействий на клетку. Так, у нервных клеток имеются рецепторы к холерному и столбнячному токсинам. Токсин может связываться с рецепторами к физиологическим регуляторам. Так, яд кураре (яд для стрел, употребляемый индейцами в Южной Америке) связывает рецепторы ацетилхолииа, а он и агглютинин зародышей пшеницы в жировых клетках реагируете рецепторами инсулина, оказывая инсулиноподобный эффект.
В экспериментах с иммунокомпетентными клетками – лимфоцитами установлен интересный феномен сброса рецептора с клетки. Положение белка-рецептора в мембране клетки не является постоянным, он как бы плавает в ней, медленно перемещаясь в плоскости мембраны. В ходе этих перемещений ранее разобщенные рецепторы и антирецепторы (структуры мембраны, способные реагировать с рецептором, инактивируя его) могут сблизиться и прореагировать посредством своих внеклеточных участков. Следствием будет формирование агрегатов рецепторов данного типа и последующий сброс их с клеточной поверхности.
Вопрос 3. Как моносахариды объединяются в полимеры? Какие химические связи определяют пространственную конфигурацию полисахаридов?
Некоторые углеводы представляют собой природные полимеры, состоящие из многих сотен и даже тысяч моносахаридных звеньев, входящих в состав одной макромолекулы. Поэтому такие вещества получили название полисахариды. Наиболее важными среди полисахаридов являются крахмал и целлюлоза. Оба они образуются в растительных клетках из глюкозы, основного продукта процесса фотосинтеза.
Моносахаридный остаток способен образовывать одну гликозидную связь с соседним моносахаридом, но может предоставить несколько гидроксильных групп для присоединения других моносахаридов. В соответствии с этим, как и в случае олигосахаридов, молекулы полисахаридов могут быть линейными или разветвленными.
Вопрос 4. Какие моносахариды входят в состав ди- и полисахаридов?
В состав дисахаридов и полисахаридов входят глюкоза и фруктоза.
Вопрос 5. В чём заключается биологическое значение липоидов? Охарактеризуйте роль холестерина в организации клеточных мембран и в организме в целом.
Жиры выполняют термозащитную роль – определенная часть жира, сгорая в легких, идет на согревание вдыхаемого холодного воздуха. Жиры являются источником образования эндогенной воды. При окислении 100 г нейтрального жира образуется около 107 г воды. Это образование воды из жира играет исключительно важную роль у жителей аридной зоны и некоторых животных (верблюды, дельфины, овцы и др.).
Пластическая функция липидов в организме осуществляется главным образом фосфолипидами и холестерином, участвующими в построении биологических мембран и липидного микроокружения мембранолокализованных ферментов, создавая оптимальные условия для функционирования этих ферментов. Жиры используются в синтезе стероидных гормонов, желчных кислот и простагландинов.
Источник
Как накапливается жир, и как от него избавиться!?
В нашем организме несколько категорий жиров. Главные из них – это белые адипозные ткани и коричневые адипозные ткани.К первой категории принадлежит большая часть жиров.
Коричневые адипозные ткани темнее, потому что содержат больше митохондрий – тех частей клеток, где происходит окисление жиров. Коричневые адипозные ткани являются главными термогенными тканями организма, они превращают жировые калории в тепло.
Ученые спорят об их важности, но одно совершенно ясно – эти ткани оказывают большее влияние на деятельность организмов несовершеннолетних детей, чем взрослых.
Все жиры нашего организма можно также разделить на депозитные, незаменимые и определяющие половую принадлежность.
Депозитные – это жиры, откладывающиеся под кожей, их больше всего.
Незаменимые жиры располагаются в таких районах, как костный мозг, сердце, легкие, печень и почки, они также окружают нервные волокна.
У мужчин они составляют около 3% всех жировых отложений, а у женщин – 9%, если брать в расчет и жиры, определяемые полом. Эти жиры у женщин находятся в районах груди, таза и бедер. Они отложены на случай зачатия ребенка.
Природу интересует рациональность, а не пожелания женщины по поводу своей фигуры.
Мужчины склонны к отложению жира в районе талии, а женщины – в области груди, таза и бедер.
Такая разница типа жироотложений по половой принадлежности регулируется гормонами, например, эстроген определяет отложение жира по женскому типу.
Он же несет ответственность за внутреннее отложение жира, а также небольшую дополнительную жировую прослойку, которая делает женскую кожу более мягкой по сравнению с мужской.
Тестостерон у мужчин относится к жиру совсем наоборот, особенно в абдоминальной области. Исследования постоянно показывают, что низкие уровни тестостерона у мужчин способствуют отложению жира в области талии.
Другие исследования обнаружили, что анаболические стероиды, являющиеся синтетическими версиями тестостерона, понижают общее содержание жира в организме, особенно в абдоминальном районе. А вот избыток эстрогена у мужчин приводит к отложению лишнего жира.
Такой жир в районе талии ассоциируется с инсулиновой резистентностью и повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и диабета. Это относится и к мужчинам, и к женщинам.
Абдоминальный жир неустойчив, он постоянно высвобождается из висцеральных жировых клеток и отправляется в печень, где служит исходным веществом для усиленного формирования холестерина.
Избыток жира мешает печени использовать глюкозу, что постепенно приводит к инсулиновой резистентности.
Количество и размеры жировых клеток зависят от разных факторов, включая наследственность и то, как вы питались первые четыре года жизни, когда жировые клетки формировались очень быстро.
Полные люди обычно имеют как большие по размеру клетки, так и большее их количество по сравнению с другими людьми. Раньше считалось, что вы не можете терять или добавлять жировые клетки, но последние исследования показали ошибочность такого утверждения.
Если человек достигает определенного уровня ожирения, жировые клетки начинают делиться, формируя новые адипоциты, такой процесс называется гиперплазией.
Вот одна из причин, убеждающих в том, что не надо следовать примеру многих бодибилдеров, в межсезонье набирающих слишком много веса. Если ослабить контроль, то вы закончите с большим, чем ранее, количеством жировых клеток, что затруднит последующую сушку. Особенно это становится заметно с возрастом.
Сообразительные читатели тут могут подумать: “Зачем беспокоиться о добавившихся жировых клетках, когда их можно высосать с помощью липосакции?”
Действительно, такая операция способна удалить локальные отложения жира, например, на животе, но жировые клетки могут вернуться в то же место, если вы будете потреблять слишком много калорий и при этом слишком мало заниматься физкультурой.
Утверждение, что однажды удаленные жировые клетки никогда не вернуться, миф.
Недавние исследования показали, что последовательность циклов голодание-переедание у животных ведет к улучшению работы липогенных энзимов, которые способствуют синтезу жира .
Пока это продемонстрировано только на крысах, но люди обладают аналогичными липогенными энзимами, поэтому можно предположить такой же сценарий развития событий и у людей.
Нам следует избегать слишком низких по калорийности диет, сопровождающихся перееданием, так как организм может откликнуться на это повышением активности жиропроизводящих энзимов.
Несколько лет назад один из культуристических журналов описал диету, названную ABCD.
Суть ее заключалась в чередовании высококалорийных и низкокалорийных режимов питания, целью был сброс жира и максимизация высвобождения анаболических гормонов посредством диетарных манипуляций уровнями инсулина, тестостерона и гормона роста.
Хотя на бумаге все это выглядело довольно стройно, большинству опробовавших эту диету людей она не помогла, и последние эксперименты на крысах показали, почему именно.
Сокращенный на некоторое время рацион крыс, завершающийся периодом, когда им разрешалось есть все, что угодно, привел к росту скорости отложения жира в три раза по сравнению с контрольной группой животных, находившихся на обычной диете .
У крыс, питавшихся согласно ABCD диете, скорость метаболизма в покое была на 30% ниже, чем у контрольных животных, что приводило к замедлению окисления жирных кислот.
Когда после некоторого периода ограничений животным позволялось есть все, все избыточные калории тут же откладывались в виде жира. То же самое происходило и с людьми, пробовавшими расхваленную, но катастрофическую ABCD диету.
Самой простой причиной большинства случаев ожирение является избыток калорий при недостатке физической активности. Потребление избыточных калорий вне зависимости от их источника увеличит вашу жировую прослойку, если вы не истратите их с помощью физических упражнений.
Хотя такая последовательность событий, ведущих к появлению лишнего жира, в общем принимается, сторонники различных диет утверждают, что все не так просто.
Они говорят о влиянии различных гормонов и энзимов на физиологию жировой клетки, и считают, что вопрос не только в избытке калорий, но и в системных нарушениях в процессе их распределения.
Полные люди страдают нарушениями метаболизма липидов, в результате которых жир склонен скорее запасаться, чем сжигаться. Даже при физических занятиях такие люди часто добиваются меньшего успеха, чем их более поджарые товарищи. Вокруг того, почему так происходит, полыхают жаркие споры.
Всем показалось, что ответ был найден в 1994 году, когда ученые нашли в жировых клетках протеин, названный лептином. При экспериментах на мышах и крысах, которые были “запрограммированы” на ожирение с помощью методов генной инженерии (ожирения у них возможно получить только такими методами, так как дикие грызуны никогда не набирают более 10% жира), у животных был обнаружен дефицит лептина.
Исследователи ввели его ожиревшим крысам, и те очень быстро потеряли почти весь свой жир. Когда эта информация просочилась в прессу, лептин был объявлен лекарством от ожирения.
Но последовавшие эксперименты на людях охладили начальный энтузиазм. Генетический дефект, который приводит к дефициту лептина у грызунов, редко встречается у людей (если вообще встречается).
Фактически, полные люди производят лептина больше, чем худые. Лептин служит регулятором жировых клеток в организме, и у людей проблема связана не с его нехваткой, а скорее с нарушением связей мозга с жировыми клетками посредством лептина. Ученые все еще пытаются выяснить, почему это происходит.
Другой популярной причиной избыточного отложения жира называют замедленный метаболизм. Согласно этой теории, скорость сжигания калорий у полных людей не оптимальна. В этом часто винят щитовидную железу, так как именно производимые ею гормоны контролируют скорость метаболизма.
Но на самом деле полные люди не только обладают нормальным уровнем выработки тиреоидных гормонов, но и метаболизм в состоянии покоя у них гораздо выше, чем можно было бы ожидать.
Скорость метаболизма в состоянии покоя связана с мышечной массой, и получается, что под всем этим жиром такие люди имеют достаточно мышц, чтобы поддерживать нормальный или даже повышенный уровень метаболизма.
С другой стороны, недавние исследования показали, что во многих случаях тиреоидная гормональная терапия способна ускорить сгорание жиров, хотя избыток тиреоидных гормонов может повлечь за собой и потери сухой мышечной массы.
То есть, дело тут не только в замедленном обмене веществ. Мы вовсе не пытаемся сказать, что у полных людей нет никаких гормональных дефектов или нарушений деятельности жировых клеток.
Проблема с замедленным метаболизмом в том, что обвинялись не те гормоны. Большинство ученых, изучавших случаи ожирения у людей, теперь говорят о нарушениях термогенеза (процесса, в ходе которого организм избавляется от лишних калорий) и дефектах инсулинового обмена.
Короче говоря, слишком большое количество подкожного жира ведет к развитию нечувствительности к инсулину и далее – к избыточной его секреции.
Контроль инсулина – это основа всех низкоуглеводных диет. Их критики говорят, что инсулин не способствует отложению жира, если не сопровождается повышенным поступлением калорий.
Однако, это верно лишь в отношении людей, обладающих нормальными размерами и количеством жировых клеток. Вдобавок, недавние исследования показали, что инсулин сам регулирует собственное высвобождение у нормальных людей и теряет такую способность с ростом уровней жира в организме .
Вспомним о недавнем открытии резистина. Резистин, как и лептин, производится прямо в жировых клетках, делая их нечувствительными к инсулину и, как полагают, связан с развитием диабета. Так как увеличенные жировые клетки работают не так, как нормальные, все эти идеи о калориях и инсулине к ним не применимы.
Хотя большее количество и размеры жировых клеток затрудняют избавление от лишнего жира, тот факт, что многие люди справились с ним, говорит о возможности контроля веса.
Если у вас лишний жир, то вам придется иметь дело с нарушениями симпатической гормональной реакции (то есть, с термогенезом) и избыточной активностью инсулина.
Простое снижение потребления калорий приведет к потерям жира, но будет сопровождаться усилением аппетита, что не только тяжело само по себе, но и может привести к повторному набору веса.
С дефектом термогенеза можно справиться при помощи разумного тренинга и определенных пищевых добавок.
Аэробные упражнения вызывают высвобождение катехоламинов, таких как адреналин и норадреналин, которые не только оказывают благоприятное влияние на термогенез, но и напрямую способствуют высвобождению жиров из жировых клеток, активируя энзим, называемый гормоно-чувствительной липазой.
Люди с высоким процентом содержания жира в организме должны начинать с легких аэробных упражнений, так как у них наблюдается нехватка оксидативных энзимов, необходимых для сжигания жира.
Со временем можно постепенно наращивать интенсивность занятий и переходить к аэробике интервального типа, что означает чередование высокоинтенсивных нагрузок, определяемых сердечным ритмом, с низкоинтенсивными за время одной и той же тренировки.
Такая комбинация нагрузок производит наиболее мощный жиросжигающий эффект.
С понижением уровня подкожного жира такие гормоны, как гормон роста, начинают более активно высвобождаться.
Многие полные люди демонстрируют низкий уровень высвобождения ГР, что также способствует поддержанию высоких уровней жира в организме. Гормон роста действует на жировые клетки противоположно инсулину, он способствует скорее мобилизации жиров, чем их отложению.
Тренировки с гирями очень важны для контроля уровня жира, так как они вызывают рост сухой мышечной массы.
Как уже отмечалось выше, мышечная масса определяет уровень метаболизма в покое. Вдобавок к тому, регулярные тренировки с отягощениями повышают чувствительность к инсулину, что ведет к более строгому контролю над инсулином и подкожным жиром.
Пищевые добавки, применяемые для регулировки термогенной системы людей с излишним весом обычно включают в себя эфедру или эфедрин, кофеин и другие ингредиенты, например, зеленый чай.
Такие натуральные субстанции симулируют эффекты катехоламинов, таких как адреналин и норадреналин, во время благоприятных термогенных реакций, ведущих к усилению мобилизации и оксидации жиров при условии наличия аэробных нагрузок.
Вопреки некоторым сообщениям, подобные термогенные добавки безопасны для людей, не имевших сердечно-сосудистых заболеваний и отклонений в работе щитовидной железы.
Полных людей часто убеждают перейти на низкожировую диету, что звучит разумно. При девяти калориях на грамм жир является наиболее концентрированным их источником, если сравнить с четырьмя калориями протеина или углеводов.
Вдобавок, избыточные углеводы и протеины, как правило, окисляются в ходе собственного метаболизма, чего нельзя сказать о жирах. Лишние калории, поступающие с ними, прямой дорогой отправляются в жировые клетки.
Проблема низкожировых диет состоит в том, что не делается различия между разными формами диетарных жиров и не принимаются в расчет нарушения обмена углеводов, возникающие при высоких уровнях содержания жиров в организме человека.
Полные люди просто не могут так же окислять углеводы, как поджарые, они склонны откладывать их излишки в виде того же подкожного жира из-за своих проблем с избытком инсулина.
Результаты недавнего эксперимента, представленные на Experimental Biology meeting в 2001 году, показали, что если жировые клетки подвергаются отдельным воздействиям глюкозы и инсулина, ничего не происходит, при совместных же их действиях жировые клетки начинают быстро увеличиваться.
Некоторые типы диетарных жиров очень полезны людям, желающим сбросить вес, причем степень ожирения не имеет значения.
Сюда входят мононенасыщенные жиры, содержащиеся в масле канолы и оливках. В условиях диеты они поддерживают уровни липопротеинов высокой плотности, обладающих защитными свойствами.
К другой категории “полезных” жиров относятся омега-3 жиры, которые содержаться в льняном масле и рыбьем жире. В ходе опытов на животных они активно помогали уменьшать размеры жировых клеток.
К тому же, омега-3 жиры повышали чувствительность к инсулину, изменяя плотность клеточных мембран, что облегчало взаимодействие инсулина с клеточными гормональными рецепторами.
К жирам, которых следует избегать, относятся насыщенные и трансжиры, хотя и насыщенные, и мононенасыщенные жиры помогают поддерживать нормальные уровни тестостерона у мужчин.
Если у вас слишком много увеличенных жировых клеток, единственный выход – это низкоуглеводная диета. Хотя такие виды диет часто критикуются из-за повышенного содержания жиров, многие последние исследования подтвердили, что типичные низкоуглеводные диеты как безопасны, так и весьма действенны в плане удаления лишнего жира.
Они имеют преимущества перед низкожировыми диетами, так как позволяют лучше контролировать аппетит. И дело тут вовсе не в содержании жира, как вы могли бы подумать, а в наличии большого количества протеина, который и способствует появлению чувства насыщения.
Высокое содержание протеина, типичное для низкоуглеводных диет, помогает вам поддерживать мышечную массу.
В ходе недавнего эксперимента, проведенного с участием 24 женщин среднего возраста, сравнивалось действие низкоуглеводной диеты и диеты с высоким содержанием углеводов и низким – жиров.
Обе диеты основывались на 1700 калорий в день и привели к эквивалентным потерям жира, однако женщины, питавшиеся согласно низкоуглеводному плану, потеряли гораздо меньше сухой мышечной массы, чем их коллеги из второй группы.
Это позволило ученым заключить, что низкоуглеводная/высокопротеиновая диета в два раза эффективнее других.
Участники высокопротеиновой группы также продемонстрировали более высокие уровни тиреоидных гормонов и пониженные уровни триглицеридов в крови, что сопровождалось ростом количества липопротеинов высокой плотности. Это защищает человека от сердечно-сосудистых заболеваний.
Основываясь на данных, каждый может эффективно контролировать содержание жира в своем организме, несмотря на генетические предрасположенности.
Все, что нужно, это последовательность, желание и решимость.
Источник