Обмен липидов ( часть II): Транспорт липидов в

Обмен липидов ( часть II): Транспорт липидов в плазме крови. Катаболизм и анаболизм ВЖК. Энергетическая ценность ВЖК

ПЛАН ЛЕКЦИИ l Транспорт липидов в крови. l Пути использования ЖК. l -окисление ЖК. l Энергетическая ценность ЖК. l Синтез ТАГ.

ТРАНСПОРТ ЛИПИДОВ В КРОВИ l Жиры, поступившие с пищей или синтезированные в организме, транспортируются по крови в виде липопротеинов (ЛП).

Строение липопротеинов

Виды липопротеинов в крови здорового человека l в порядке возрастания плотности выделяют: l ХМ (хиломикроны) l ЛПОНП (ЛП очень низкой плотности l ЛППП (ЛП промежуточной плотности l ЛПНП (ЛП низкой плотности) l ЛПВП (ЛП высокой плотности).

Виды липопротеинов в крови здорового человека l ЛП имеют различную электрофоретическую подвижность: l ХМ – неподвижны, l пре β-ЛП - ЛПОНП, l β-ЛП - ЛПНП, l -ЛП - ЛПВП.

Апопротеины: l сложные интегральные белки, выполняющие несколько важных функций: l Участвуют в сборке липопротеиновой частицы в клетках печени и энтероцитах, l Позволяют клеткам захватывать ЛП с помощью специальных рецепторов, рецепторная (апо-Е) l Активируют некоторые ферменты, участвующие в расщеплении ЛП в плазме крови, например апо-А активирует лецитин-холестерин-ацилтрансферазу (ЛХАТ); апо-С активирует липопротеидлипазу (ЛПЛ). Выполняют роль регуляторов метаболизма, попадая в клетки в составе ЛП.

Хиломикроны l В энетроцитах из жиров, образовавшихся в результате ресинтеза, а также из эфиров холестерина, жирорастворимых витаминов, поступивших с пищей, формируются крупные и очень легкие липопротеиновые комплексы - ХИЛОМИКРОНЫ (ХМ).

Хиломикроны l ХМ поступают вначале в лимфу, затем в правое сердце и далее в кровь l ХМ доставляют жиры в периферические ткани l В легких усваивается примерно половина липидов, доставленных ХМ.

Образование и роль разных классов ЛП: хиломикроны l Большое количество липидов необходимо легочной ткани для поддержания высокой тканевой температуры и синтеза защитного фосфолипидного комплекса, покрывающего внутреннюю поверхность альвеол – сурфактанта. l В крови содержится фермент липопротеидлипаза, ускоряющий расщепление триглицеридов из ХМ и превращающих ХМ в ремнанты (остаточные частицы) l Ремнанты - это ХМ, лишившиеся части ТАГ. Они поглощаются разными органами

Образование и роль разных классов ЛП: ЛПОНП l 10% ЛПОНП образуется в энтероцитах, 90% ЛПОНП синтезируется в печени. l Они удаляют избыток ТАГ из гепатоцитов, а также осуществляют транспорт эфиров холестерина из печени в ткани. l Активными потребителями ХС ЛПОНП являются кожа (синтез витамина Д), надпочечники и гонады (синтез стероидных гормонов). l Красный костный мозг (мембраны новых клеток крови) l Печень (синтез желчных кислот)

Образование и роль разных классов ЛП: ЛППП и ЛПНП l ЛППП - промежуточная форма между ЛПОНП и ЛПНП. Их уровень в норме невысокий, однако сильно увеличивается при избыточном потреблении жирной пищи или снижении активности липопротеидлипазы. l ЛПНП - наиболее богатая холестерином фракция, составляющая около половины всех ЛП плазмы у человека. l ЛПНП специфически рецептируются клетками, благодаря наличию особого рецептора, узнающего апопротеины В и Е в составе ЛПНП.

Образование и роль разных классов ЛП: ЛПНП l С нарушением функций рецептора апо В, Е на клетках сосудов связывают повышенный риск атеросклероза, при котором в клетках сосудистой стенки накапливается значительное количество холестерина из ЛПНП.

Образование и роль разных классов ЛП: ЛПВП l ЛПВП синтезируются вначале в клетках печени. Образуются полые мембраноподобные комплексы, состоящие из специфических апропротеинов А и фосфолипидов эндоплазматической сети. l Начальное ядро частицы состоит из небольшого количества печеночного ХС и ЭХС l Содержание ТАГ незначительное l Такая частица имеет форму диска, а не сферы, выделяется в кровь и называется НАСЦЕНТНАЯ ЧАСТИЦА l Эти частицы выделяются в кровоток, где нагружаются этерифицированным холестерином.

Образование и роль разных классов ЛП: ЛПВП l ЛПВП - единственная фракция ЛП, которая препятствует атерогенезу – накоплению холестерина в стенках сосудов

Образование и роль разных классов ЛП: ЛПВП l ЛПВП участвуют в обратном транспорте ХС из клеток сосудов в печень. l ЛПВП стимулируют образование простациклинов, снижающих активность тромбоцитов и препятствуют свертыванию крови в сосудах; уменьшают скорость проникновения ЛПНП в сосудистую стенку; стимулируют деление клеток внутренней сосудистой выстилки в зонах дефектов.

Сравнение АХАТ и ЛХАТ l АХАТ работает в основном l ЛХАТ – секреторный в энтероцитах фермент печени l АХАТ этерифицирует в l Этерифицирует основном ХС пищи эндогенный ХС l Использует ацил. Со. А l Использует лецитин l При дефиците АХАТ l При снижении активности пищевой ХС усваивается ЛХАТ снижается гораздо хуже образование ЛПВП l При дефиците АХАТ может l При недостаточности снижаться образование ЛХАТ повышается уровень ХМ и отчасти ЛПОНП ХС, уровень ЛПНП, быстрее развивается атеросклероз

Обмен липопротеинов в организме

МОБИЛИЗАЦИЯ и ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЖК l Гормон (адреналин, глюкагон) l Рецептор → гормон-рецепторный комплекс l Активация аденилатциклазы: l АТФ → ц. АМФ l Активация протеинкиназы l ТАГ-липаза активная (фосфорилированная) l ТАГ → глицерин + жирные кислоты l Активация жирных кислот:

Реакция активации ЖК: фермент – Ацил-Ко. А-синтетаза

Ацил-Ко. А используется:

Транспорт жирных кислот в митохондрии:

β-окисление жирных кислот l 1. Дегидрирование - ФАД-зависимый фермент: ацил-Ко. А-дегидрогеназа – образуется - транс-еноил-Ко. А + ФАДН l 2. Гидротация – фермент: еноил-Ко. А- гидротаза – образуется –гидроксиацил-Ко. А

β-окисление жирных кислот l 3. Дегидрирование -НАД-зависимая дегидрогеназа – гидроксиацил-Ко. А- дегидрогеназа - образуется – β- кетоацил-Ко. А + НАДН l 4. Разрыв углеводородной цепи HSКо. А – кетоацил-Ко. А-тиолаза - образуется ацетил-Ко. А + ацил-Ко. А

Ход процесса - β-окисление ЖК

Ход процесса - β-окисление ЖК (продолжение)

Финал окисления ЖК с нечетным числом углеродных атомов l При окислении ЖК с нечетным числом углеродных атомов образуется трех-углеродный фрагмент – пропионил-Ко. А l Кроме того, пропионил-Ко. А образуется при катаболизме некоторых аминокислот (валина, изолейцина, метионина, треонина). l Пропионил-Ко. А превращается в сукцинил-Ко. А (компонент цикла Кребса).

Ход процесса l Пропионил-Ко. А карбоксилируется – пропионил-Ко. А-карбоксилаза, образуется D-метилмалонил-Ко. А; l D-метилмалонил-Ко. А изомеризуется в L- метилмалонил-Ко. А с помощью метилмалонил-Ко. А-эпимеразы; l L-метилмалонил-Ко. А превращается в сукцинил-Ко. А с помощью метилмалонил- Ко. А-мутазы (кофермент - Вит В 12)

Ход процесса

Окисление ненасыщенных ЖК l процесс окисления идет так же, но если двойная связь располагается между С 3 и С 4 (а надо между С 2 и С 3), то она будет либо восстановлена, либо передвинута в нужное положение с помощью изомеразы.

Окисление ненасыщенных ЖК l Окисление ненасыщенных ЖК

Энергетическая ценность ЖК l Схема:

Энергетическая ценность ЖК (на примере пальмитиновой кислоты) l С 16 – пальмитиновая кислота l ЦИКЛ β-окисления: l 7 циклов β-окисления (При этом будет восстановлено 7 НАДН и 7 ФАДН) l НАДН - 3 АТФ х 7 = 21 АТФ l ФАДН – 2 АТФ х 7 = 14 АТФ l Всего = 35 АТФ

Энергетическая ценность ЖК (на примере пальмитиновой кислоты) l С 16 – пальмитиновая кислота l ЦИКЛ β-окисления: l образуется 8 Ацетил-Ко. А l 8 Ацетил-Ко. А поступят в цикл Кребса – l Окисление 1 мол Ацетил-Ко. А = 12 АТФ l Образуется: 8 х 12 = 96 АТФ l ВСЕГО: 35 АТФ + 96 АТФ = 131 АТФ. Минус 1 АТФ на активацию ЖК l Всего: 130 АТФ (С 16 – пальмитиновая).

Энергетическая ценность ЖК (ОБЩАЯ ФОРМУЛА) l 5 АТФ х (n/2 -1) + 12 АТФ х (n/2) – 1 АТФ = ВСЕГО АТФ, l n – число атомов углерода в ЖК, l (n/2 -1) – число циклов β-окисления, l (n/2) – число образовавшихся молекул АЦЕТИЛ-Ко. А l 1 АТФ – затрачивается на активацию ЖК

Синтез ЖИРНЫХ КИСЛОТ (липогенез) l ЖК синтезируются из ацетил-Ко. А. l Синтез идет при избыточном поступлении углеводов. l Проходит в цитоплазме, на ферментном комплексе – ацил-переносящем белке (АПБ). l На АПБ синтезируется пальмитиновая кислота (С 16). В случае синтеза других ЖК, они будут синтезироваться из С 16 в печени (элонгация или десатурация).

Ацил-Ко. А-карбоксилаза l Мультиферментный комплекс, состоящий из трех белков: l 1. биотин-переносящий белок (БПБ) l 2. биотин-карбоксилаза (карбоксилирует биотин) l 3. карбоксил-трансфераза (перенос СО 2 на ацетил-Ко. А)

АЦИЛ-ПЕРЕНОСЯЩИЙ БЕЛОК l НS-АПБ - входит в состав мультиферментного комплекса - синтазы жирных кислот (димер) l НS-АПБ – содержит пантотеновую кислоту, тиоэтиламин (реакционная НS- группа) l НS-АПБ – передача ацильных радикалов от одного фермента к другому.

Ход синтеза ЖК l Из ацетил-Ко. А образуется малонил-Ко. А (реакция карбоксилирования, она идет постоянно). Затрачивается АТФ. Фермент – ацетил-Ко. А-карбоксилаза (кофермент – Вит Н – биотин). l Малонил-Ко. А поступает на ацилпереносящий белок (АПБ). В нем имеются две тиольные группы. l На одну тио-группу переносится ацетил с ацетил- Ко. А, на другую малонил с малонил-Ко. А.

Ход синтеза ЖК (продолжение) l Далее идет декарбоксилирование малонила и перенос на него ацетила. l Затем серия восстановительных реакций. l Цикл повторяется.

Образование малонил-Ко. А

Реакции на АПБ

Реакции на АПБ l СХЕМА:

Реакции восстановления

Синтез других ЖК l реакции проходят на микросомальной системе гидроксилирования (МСГ) в печени. l идут через активную форму ЖК (т. е. с соответствующим ацил-Ко. А). l Пальмитиновая (С 16) удлиняется до стеариновой (С 18). Условно фермент называют – элонгазой. l С 18 окисляется в олеиновую -- С 18(: 1). Фермент – десатураза. l С 18(: 3) удлиняются и окисляются в арахи- доновую -- С 20(: 4). Фермент – десатураза.

Синтез ТАГ l Возникает при избытке энергии. Это форма депонирования липидов. l Синтез ТАГ может идти как с поступившими ЖК, так и с синтезированными. l Путь синтеза ТАГ аналогичен -глицерофосфатному пути ресинтеза в энтероцитах.

Начало синтеза ТАГ – образование глицерин-3 -фосфата (гл-3 -ф) l В кишечнике и почках гл-3 -ф образуется из глицерина. Фермент – глицерокиназа. l В жировой ткани и мышцах гл-3 -ф получается при восстановлении дегидроксиацетон-3 -фосфата. Фермент – глицерин-3 -фосфат-дегидрогеназа.

Ход процесса: l Глицерин-3 -фосфат принимает остатки ЖК с ацил-Ко. А, образуется фосфатидная кислота. Фермент: глицерофосфат-ацилтрансфераза. l Фосфатидная кислота гидролизуется до ДАГ. Фермент: фосфатидилфосфогидролаза. l ДАГ принимает остаток ЖК с ацил-Ко. А, образуется ТАГ. Фермент – диацилглицеридацилтрансфераза.

Синтез ТАГ