Обмен триацилглицеролов и жирных кислот Значение изучения

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 группа органических молекул, имеющих общие свойства – гидрофобность или амфифильность.

Общая структура липопротеинов плазмы крови В организме человека липиды представлены большой группой соединений: • гидрофобные триацилглицеролы ТАГ, эфиры холестерола –ЭХ • амфифильные глицерофосфолипиды, сфинголипиды.

СН 3(CH 2)n. COO- Жирная кислота ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ, ПРИСУТСТВУЮЩИЕ В ПЛАЗМЕ Название Длина цепи Источник Насыщенные миристиновая пальмитиновая стеариновая С 14: 0 С 16: 0 С 18: 0 кокосовое масло животный жир Мононенасыщенные (моноеновые) пальмитолеиновая С 16: 1 ω7 С 18: 1 ω9 животный жир растительное масло Полиненасыщенные ( полиеновые) эссенциальные линолевая линоленовая арахидоновая эйкозапентатеновая С 18: 2 ω6 С 18: 3 ω6 С 20: 4 ω8 С 20: 5 ω3 растительное масло рыбий жир 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 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, ).

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

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

β – окисление жирных кислот – специфический путь катаболизма

• β–окисление жирных кислот – специфический путь катаболизма жирных кислот, при котором от карбоксильного конца жирной кислоты последовательно отделяется по 2 атома углерода в виде ацетил-Ко. А. • Метаболический путь - β–окисление – назван по окислению жирной кислоты у β-углеродного атома. • Реакции β–окисления и последующего окисления ацетил-Ко. А в ЦТК служат одним из основных источников энергии для синтеза АТФ по механизму окислительного фосфорилирования. • β–окисление жирных кислот происходит только в аэробных условиях.

1 -й этап - Активация жирных кислот R – COOH + HS-Ko. A + АТФ Ацил-Ко. А-синтаза 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 Цитозоль R – C ~S-Ko. A || O Карнитинацилтрасфераза I HS-Ko. A R – C---Карнитин || O * Т Р А Н С Л О К А З А Матрикс Карнитин R – C ~S-Ko. A || O Карнитинацилтрасфераза II R – C---Карнитин || O HS-Ko. A

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

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

2 -й этап – Собственно β -окисление жирных кислот О О || || R – CH 2 – C ~ SKo. A – β –Кетоацил - Ко. А HSКо. А β –Кетоацил– Ко. А тиолаза О || R – CH 2 – C ~ SKo. A Ацил – Ко. А ( n. C – 2) О || H 3 C– C ~ SKo. A - Ацетил- Ко. А в ЦТК – 3 -й этап β-окисления ЖК 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 131 - 1 = 130 АТФ 7 х 3 = 21 АТФ

Общая формула расчета баланса АТФ при β – окислении жирных кислот • Где - число циклов β – окисления • - число образовавшихся молекул ацетил-Ко. А • 1 АТФ –затрачивается на активацию жирной кислоты • n – четное число углеродных атомов жирной кислоты

Обмен жирных кислот с нечетным числом атомов углерода О СН 3 СН 2 С + СO 2 S-Ко. А Пропионил-Ко. Акарбоксилаза В 7 В 12 СН 3 СН α β О С S-Ко. А Метил-малонил-Ко. А Пропионил-Ко. А Метил-малонил. Ко. А-мутаза СООН СООН О СН 2 α β С 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 5. малонил-Ко. А

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

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

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

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

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

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

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

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 | Н 2 С – ОН | С=О | Н 2 С – О – РО 3²ˉ Дигидроксиацетонфосфат NADH + H+ Глицерол ат Гл В кишечнике и печени иц е АТФ ро лк ин аз а ф ос а ф 3 наз NAD + АДФ – ге л ро дро е иц еги Н 2 С – ОН л д Г | В жировой ткани и печени НС – ОН | Н 2 С – О – РО 3²ˉ Глицерол -3 - фосфат E 1 HS - Ko. A E 2 O O HS - Ko. A || || R 2 C~ SKo. A R 1 C~ SKo. A

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