Обмен триацилглицеролов и жирных кислот

Значение изучения раздела «Обмен липидов» • от 30 до 50% расходуемой энергии ежесуточно образуются за счет липидов; • в пищевых липидах содержатся или растворяются при всасывании эссенциальные соединения (жирорастворимые витамины – А, D, Е, К, полиненасыщенные жирные кислоты – линоленовая, арахидоновая и др. ); • из липидов синтезируются биологически активные соединения – гормоны стероидной природы, простагландины, витимин D; • теплоизоляционная и механическая защита организма; • основу биологических мембран составляют липиды; • в основе многих видов патологии лежат нарушения липидного обмена; • определение продуктов липидного обмена для диагностических целей используются в работе биохимических лабораторий; • некоторые производные липидов являются лекарственными веществами.

Липиды – это разнообразная по строению груп- па органических молекул, имеющих общие свойст- ва – гидрофобность или амфифильность. В организме человека липиды представлены большой группой соединений: гидрофобные (триацилглицеролы -ТАГ, эфиры холестерола –ЭХ), амфифильные ( есть гидрофобная часть и гидрофильная (полярная «головка» ) - глицерофосфолипиды, сфинголипиды.

СН 3(CH 2)n. COO- Жирная кислота ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ, ПРИСУТСТВУЮЩИЕ В ПЛАЗМЕ Название Длина цепи Источник Насыщенные миристиновая С 14: 0 кокосовое масло пальмитиновая С 16: 0 животный жир стеариновая С 18: 0 животный жир Мононенасыщенные пальмитолеиновая С 16: 1 ω7 животный жир (моноеновые) олеиновая С 18: 1 ω9 растительное масло Полиненасыщенные линолевая С 18: 2 ω6 растительное масло ( полиеновые) линоленовая С 18: 3 ω6 растительное масло эссенциальные арахидоновая С 20: 4 ω8 растительное масло эйкозапентатенова С 20: 5 ω3 рыбий жир я В сокращенной формуле указано количество атомов углерода и число двойных связей. n – количество углеродных атомов в радикале; Ближайшая к метильному концу двойная связь обозначена символом ω

Строение триацилглицеролов (ТАГ) ТАГ (жиры) являются сложными эфирами жирных кислот и трехатомного спирта глицерола. К 3 гидроксильным группам глицерола присоединены 3 остатка жирных кислот O H 2 C – O – C – R 1 R 2 – C – O – CH O H 2 C – O – C – R 3 ТАГ – гидрофобные молекулы, различаются строением жирнокислотных радикалов (R 1, R 2, R 3, ).

Переваривание и всасывание триацилглицеролов (ТАГ) (жиров) Полость тонкой кишки Переваривание жиров (Эмульгирование, гидролиз) Диацилглицеролы Моноацилглицеролы Образование мицелл и всасывание в слизистую оболочку кишечника

Ресинтез жиров в клетках слизистой оболочки кишечника (энтероцитах) Слизистая оболочка тонкой кишки

Строение липопротеидов плазмы крови (ХМ, ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП, ЛПВП) Периферические апопротеины (например, апо. А-II, апо. С-II, апо-Е) Триацилглицеролы Холестерол (ТАГ) Фосфолипид Гидрофобные липиды Интегральные Эфиры апопротеины холестерола (апо. В-100 или апо. В-48)

Путь экзогенных жиров и хиломикронов Лимфа Хиломикроны (незрелые) Кровь Стенки ЛПВП капилляра апо. С-II апо. Е ХМ незр. ХМ зрел. С-II Лизосомы Печень ЛПЛ ХМ ост. Рецепторы ЖК ЖК Холестерол + Аминокислоты Глицерол Глицерин

β – окисление жирных кислот – специфический путь катаболизма

1 -й этап - Активация жирных кислот Ацил-Ко. А-синтаза R – COOH + HS-Ko. A + АТФ Жирная кислота R – CO – S-Ko. A + АМФ + PPi Ацил-Ко. А

1 -й этап - Перенос жирных кислот через мембраны митохондрий Наружная мембрана Внутренняя мембрана Матрикс Цитозоль * R – C ~S-Ko. A Карнитин R – C ~S-Ko. A || || O Т Р O А Н С Карнитинацил- Л трасфераза I Карнитинацил- О К трасфераза II А З А HS-Ko. A R – C---Карнитин || O

2 -й этап – Собственно β -окисление жирных кислот О β α || – Ацил - Ко. А R – CH 2 – C ~ SKo. A FAD Ацил – Ко. А дегидрогеназа FADH 2 в ЦПЭ на Q 2 АТФ О || R – CH 2 – CH = CH – C ~ SKo. A – Еноил - Ко. А

2 -й этап – Собственно β -окисление жирных кислот О || R – CH 2 – CH = CH – C ~ SKo. A – Еноил - Ко. А Н 2 О Еноилгидратаза ОН О || – β – Гидроксиацил - Ко. А R – CH 2 – C ~ SKo. A

2 -й этап – Собственно β -окисление жирных кислот ОН О || – β – Гидроксиацил - Ко. А R – CH 2 – C ~ SKo. A NAD + β – Гидроксиацил – Ко. А дегидрогеназа NADH + в ЦПЭ на FMN 3 АТФ О || – β –Кетоацил - Ко. А R – CH 2 – C ~ SKo. A

2 -й этап – Собственно β -окисление жирных кислот О || – β –Кетоацил - Ко. А R – CH 2 – C ~ SKo. A HSКо. А β –Кетоацил– О Ко. А тиолаза || H 3 C– C ~ SKo. A - Ацетил- Ко. А О || R – CH 2 – C ~ SKo. A в ЦТК – 3 -й этап β-окисления Ацил – Ко. А ( n. C – 2) 12 АТФ Следующий цикл β - окисления

Суммарное уравнение β – окисления, например пальмитоил – Ко. А, может быть представлено таким образом: С 15 Н 31 СО – Ко. А + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 HSKo. A 8 CH 3 – CO – Ko. A + 7 FADH 2 + 7 (NADH + H+) 12 х 8 = 96 АТФ 7 х 2 = 14 АТФ 7 х 3 = 21 АТФ 131 - 1 = 130 АТФ

Обмен жирных кислот с нечетным числом атомов углерода СООН О О Пропионил-Ко. А- + СO 2 карбоксилаза СН 3 СН С СН 3 СН 2 С α S-Ко. А В 7 β S-Ко. А Пропионил-Ко. А Метил-малонил-Ко. А СООН О Метил-малонил- Ко. А-мутаза СН 2 С В 12 β α S-Ко. А Сукцинил-Ко. А ЦТК

Окисление полиненасыщенных жирных кислот

Этапы β – окисления олеиновой кислоты

Биосинтез насыщенных жирных кислот

Отличия биосинтеза жирных кислот от их окисления 1. Процесс протекает в цитоплазме клетки 2. Идет с потреблением энергии за счет АТФ 3. Требует НАДФН Н + , который образуется в пентозофосфатном пути окисления глюкозы или при работе малик-фермента 4. Необходимо «стартовое» соединение малонил-Ко. А

1 -й этап Перенос ацетильных остатков из митохондрий в цитозоль Цитозоль Митохондрия Глюкоза Пируват Оксалоацетат NADРH + H+ Малик-фермент NADР+ Ацетил - Ко. А Малат Цитратсинтаза NADH + H+ NAD+ Цитрат- лиаза Оксалоацетат Цитрат Ацетил - Ко. А

2 -й этап Синтез малонил-Ко. А В цитоплазме ацетил–Ко. А карбоксилируется и превращается в малонил–Ко. А – второй субстрат, необходимый для образования жирной кислоты. О Ацетил – Ко. А карбоксилаза Н 3 С – С ~ S-Ko. A + CO 2 + ATФ Биотин Ацетил - Ко. А О НООС – СН 2 - С ~ S-Ko. A + АДФ + Рi Малонил - Ко. А

3 -й этап Синтез пальмитиновой кислоты - SH остаток цистеина Пальмитоилсинтаза O - SH остаток тиоэта- ( Е-синтаза жирных кислот) Ацетил – Ко. А ноламина 1 Н 3 С – С - SKo. A HOOC – CH 2 – CО ~ SKo. A Малонил-Ко. А HS - Ko. A O – S – CH 3 Ацетилмалонил - Е – S – C – СН 2 – COOH O

Синтез пальмитиновой кислоты O – S – CH 3 Ацетилмалонил - Е – S – C – СН 2 – COOH 2 O СО 2 Реакция конденсации – SH Ацетоацетил - Е – S – CH 2 – CH 3 O

Синтез пальмитиновой кислоты – SH Ацетоацетил - Е – S – CH 2 – CH 3 Пентозофосфатный путь Малик - фермент 3 O NADPH + H+ Реакция восстановления NADP+ – SH β – Гидроксибутирил - Е – S – CH 2 – CН – CH 3 O OН

Синтез пальмитиновой кислоты – SH β – Гидроксибутирил - Е – S – CH 2 – CН – CH 3 4 O OН Реакция дегидратации H 2 O – SH Кротонил - Е – S – CH = CН – CH 3 O

Синтез пальмитиновой кислоты – SH Кротонил - Е – S – CH = CН – CH 3 Пентозофосфатный путь Малик - фермент 5 O NADPH + H+ Реакция восстановления NADP+ – SH Бутирил - Е – S – CH 2 – CН 2 – CH 3 O

Синтез пальмитиновой кислоты – SH Бутирил - Е – S – CH 2 – CН 2 – CH 3 O 6 I цикл НООС – СН 2 – C ~ SKo. A Малонил - Ко. А O НSKo. A O – S – CH 2 – COOH – S – CH 2 – CН 2 – CH 3 O

Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты Ацетил - Ко. А + 7 Малонил – Ко. А + 14 (NADHPH + H+) C 15 H 31 COOH + 7 CO 2 + 8 HS – Ko. A + 14 NADP+ +7 H 2 O Пальмитиновая кислота используется для синтеза других жирных кислот - насыщенных ( миристиновой, стеариновой ) и моноеновых (пальмитоолеиновой, олеиновой)

Биосинтез триацилглицеролов

Синтез триацилглицеролов в кишечнике, печени и жировой ткани Глюкоза Н 2 С – ОН | НС – ОН С=О | В кишечнике и | Н 2 С – ОН печени Н 2 С – О – РО 3²ˉ Глицерол Дигидрокси- ацетонфосфат Гл а т- иц ер АТФ NADH + H+с ф ол фо аза ки на 3 н за – ге NAD + АДФ о л о ер идр ц г Гли де Н 2 С – ОН В жировой ткани и печени | НС – ОН | E 1 E 2 Н 2 С – О – РО 3²ˉ Глицерол -3 - фосфат O HS - Ko. A || R 1 C~ SKo. A R 2 C~ SKo. A

Синтез триацилглицеролов в кишечнике, печени и жировой ткани В печени используется O на синтез фосфолипидов || O H 2 C – O – CR 1 || | Е 3 || | Фосфатаза R 2 C – O - CH | | O H 2 C – ОН H 2 C – O – PO 3²ˉ Н 3 РО 4 Н 2 О HS - Ko. A || R 3 C~ SKo. A ДАГ ( диацилглицерол) Фосфатидная кислота O || Печень - в составе ЛПОНП O H 2 C – O – CR 1 выходят в кровь. || | R 2 C – O - CH O Кишечник-в составе ХМ незр. | || выходят в лимфу Жировая ткань H 2 C – O – CR 3 - депонирование ТАГ ( триацилглицерол)