ОБМІН ЛІПІДІВ Ліпіди – це різноманітні за структурою органічні сполуки, що мають загальну властивість - гідрофобність. Основні класи ліпідів 1. Нейтральні жири – триацилгліцериди (ТАГ) – насичений ацил ненасичений ацил ТАГ – найбільш компактна та енерговмісна форма зберігання енергії. Це гідрофобні сполуки. Завдяки цій властивості вони утворюють структури, ізольовані від води (краплі жиру). 2. Гліцерофосфоліпіди– амфіфільні сполуки. Це дозволяє їм утворювати бішарові структури мембран. гідрофобні «хвости» ефіри гліцерину та вищих жирних кислот (ВЖК): RСООН Вищі жирні кислоти входять до складу більшості ліпідів людини. Поряд із глюкозою вони є важливими «паливними молекулами» - джерелами енергії. Це можливо завдяки великої кількості атомів водню у їхньому складі. Наприклад, насичені жирні кислоти: С 15 Н 31 СООН пальмітинова С 17 Н 35 СООН стеаринова Ненасичені жирні кислоти: С 17 Н 33 СООН олеїнова С 17 Н 31 СООН лінолева С 17 Н 29 СООН ліноленова С 19 Н 31 СООН арахідонова етаноламін гідрофільна «голова» Х холін серин гідрофільна «голова» 3. Стероїди –амфіфільні сполуки: Øхолестерин; Øстероїдні гормони; Øжовчні кислоти Øвітамін D. гідрофільна частина Вільні жирні кислоти – це амфіфільні сполуки. Вони мають гідрофільну, тобто заряджену, «голову» та гідрофобний, тобто незаряджений «хвіст» : гідрофобний «хвіст» гідрофобна частина насичена ВЖК ненасичена ВЖК 1
Травлення нейтральних жирів– це поступовий гідроліз триацилгліцеридів за допомогою панкреатичної ліпази (ліполіз). діацилгліцерид триацилгліцерид Умови травлення: моноацилгліцерид Ø попередньо емульгований жир; Ø активна панкреатична ліпаза ( р. Н 7, 5 - 8); Ø панкреатичний білок коліпаза; Øнаявнясть амфіфільних жовчних кислот жири їжі холева кислота шлунок гідрофільна частина панкреатичні ліпаза та коліпаза солі жовчний жовчних кислот міхур жовчна кислота гліцерин гідрофобна частина дванадцатипала кишка вода міцела ТАГ жовчні кислоти Жовчні кислоти синтезуються у печінці з холестерину, кон’югують с гліцином або таурином із утворенням кон’югатів (парных жовчних кислот), котрі у складі жовчі потрапляють в жовчний міхур, а далі - у тонку кишку. 2 підшлункова залоза тонка кишка ОН 12 НО 3 7 таурохолева (парна жовчна кислота) ОН Жовчні кислоти заміщення у: С-3 С-7 С-12 холева хенодезоксихолева -Н -Н Функції жовчних кислот: üемульгують жири; üактивують ліпазу; üприймають участь у всмоктуванні продуктів ліполізу
Етапм травлення, всмоктування та транспорту ТАГ Харчові жири жовчний міхур жовчні кислоти 10. ВЖК у клітинах, наприклад, міоцитах, окиснюються до кінцевих продуктів з утворенням АТФ або, як у адипоцитах, запасаються завдяки включенню у синтез ТАГ. шлунок р. Н 1, 5 -2 несприятливі умови для перетравлення ліпідів тонка кишка 1. Солі жовчних кислот емульгують харчові жири у тонкому кишечнику з утворенням змішаних міцел. 2. Панкреатична ліпаза (та коліпаза) розщеплює ТАГ до ВЖК і МАГ (гидроліз до гіицерину відбувається у незначній мірі ). 11. Частина ВЖК надходить до крові, зв’язується з альбумінами та транспортується у такому вигляді. 5. 90% жовчних кислот всмоктуються з кишечника у кров, далі потрапляють у печінку, де знов використовуються для утворення жовчі (ентерогепатична циркуляція – 7 -8 обертів на добу). ВЖК 9. Частина ВЖК надходить до клітин жирової тканини, міокарда, скелетних м’язів, молочних залоз. ліпопротеїнліпаза 8. ЛП-ліпаза, що активується апо. С II, розщеплює на поверхні ендотелію капилярів жирової тканини ТАГ, що містяться у хіломікронах, на ВЖК і гліцерин. капіляр Апо. СII 7. Хіломікрони переносять харчові ТАГ по лімфатичним судинам і крові до тканин і органів ( жирової тканини, скелетних м’язів, міокарда, тощо). хіломікрон ВЖК 4. У слизовій оболонці кишечника міцела розпадається, а із МАГ і жирних кислот відбувається ресинтез специфічних для людини ТАГ. міоцит або адипоцит АТФ стінка кишечника 3. ВЖК і МАГ всмоктуються у стінку кишечника у вигляді міцел із амфіфільними жовчними кислотами, фосфоліпідами та холестерином. ТАГ 6. У епітелії слизової оболонки кишечника ТАГ, фосфоліпіди, холестерин і апопротеїни «упаковуються» в хіломікрони – ліпопротеїни, що транспортують екзогенні жири з кишечника до тканин. 3
Травлення гліцерофосфоліпідів Гліцерофосфоліпіди (ФЛ) перетравлюються за допомогою фосфоліпаз, котрі гідролізують ефірні зв’язки у молекулах гліцерофосфоліпідів, наприклад, фосфатидилінозитолдифосфатів). Продукти травлення фосфоліпідів: фосфоліпаза А 1 R 1 СООН - насичена жирна кислота R 2 СООН - ненасичена жирна кислота фосфоліпаза А 2 фосфоліпаза С фосфорна кислота фосфатидилінозитолдифосфат фосфоліпаза D гліцерин Н інозитолдифосфат (ИФ 2) Панкреатична фосфоліпаза А 2 надходить до тонкої кишки у неактивній формі та активується тріпсином шляхом часткового протеолізу. Внаслідок її дії утворюються токсичні лізофосфоліпіди, котрі не накопичуються, тому що майже водночас на фосфоліпіди діють кишечні фосфоліпази А 1, С і D. Травлення ефірів холестерину RСООН + Н 2 О холестераза ефір холестерину (ЕХС) холестерин (ХС) Ефіри ходестерину, котрі надходять у складі продуктів тваринного походження, (рослинні стероїди не засвоюються), гідролізуються кишечною або панкреатичною холестеразою до вільних жирних кислот и холестерину. При порушенні травлення та всмоктування ліпідів нерозщеплені ліпіди виводяться із організму із калом. Це називається стеатореєю або жировим стулом. 4
Ресинтез специфічних жирів у стінці кишечника МАГ, котрі надійшли у стінку кишечника, можуть перетворюватися за двома шляхами: - ліполіз до гліцерину та ВЖК; - ресинтез власних специфічних ТАГ за участю 2 молекул ацил-Ко. А: моноацилгліцерин діацилгліцерин триацилгліцерин Транспортні форми екзоненних ліпідів – хіломікрони Хіломікрони - це основна молекулярна форма, у вигляді апопротеїни якої ресинтезовані ТАГ проходять крізь латеральну мембрану ентероцитів і проникають у лімфатичні судини, а далі – у лімфатичну протоку і кров. По крові харчові жири транспортуються хіломікронами у тканини. Хіломікроні – це найбільш великі ліпопротеїнові частинки: діаметр 100 -1000 нм. Вони складаються з ліпідів і білків, утворюються у слизовій оболонці кишечника. Хіломікрони переважно містять гідрофобні ТАГ (до 90%), котрі локалізовані у ядрі цієї частинки фосфопоруч із гідрофобними ефірами холестерину. До ліпіди складу хіломікронів входить невелика кількість холестерин триацлгліцериди амфіфільних фосфоліпідів, вільного холестерину та і ефіри холестерину білку, котрі разом утворюють амфіфільну оболонку. Основною функцією хіломікронів є перенесення з током крові харчових ТАГ із кишечника, де вони всмоктуються, у тканини. Концентрація хіломікронів у плазмі крові досягає максимальної на 3 - 6 годину після приймання жирної їжі, а потім вона поступово зменшується. Швидкість елімінації цих частинок із плазми достатньо велика. У здорових людей, які голодували протягом 12 годин, хіломікрони не визначаються. Це відбувається завдяки дії ліпопротеїнліпази – фермента, котрий міститься на поверхні ендотелію капілярів тканин і органів (жирової тканини, скелетних м’язів, міокарда). Цей фермент «впізнає» хіломікрони завдяки взаємодії з апопротеїном апо. С-II, який функціонує як його активатор. Ліпопротеїнліпаза капілярів гідролізує нейтральні жири (ТАГ) у складі хіломікронів до гліцерину та ВЖК. В результаті реакції утворюються залишкові (ремнантні) хіломікрони, які потім 5 потрапляють у печінку, в котрій вони остаточно розщеплюються.
Катаболізм триацилгліцеридів ТАГ у складі ХМ ТАГ у складі ЛПДНЩ жирова тканина (депо ТАГ) ВЖК + альбуміни м’язи печінка серце СО 2 АТФ Н 2 О ТАГ надходять в організм людини з їжею. Після перетравлення, всмоктування та біохімічних перетворювань у ентероцитах, крові та печінці ТАГ депонуються в адипоцитах – клітинах жирової тканини. В значно меншій кількості ТАГ містяться у клітинах інших органах, наприклад, печінки. Накопичення резервів ТАГ є найбільш ефективним механізмом акумуляції метаболічної енергії. Завдяки великій насиченості атомами водню при окисненні ТАГ утворюється набагато більша кількість енергії у порівнянні з вуглеводами та білками. гормон Внутрішньоклітинний ліполіз (адреналін, глюкагон) ТАГ можуть здійснювати свою енергетичну функцію лише після попереднього гідролітичного розщеплення на гліцерин і жирні кислоти шляхом внутрішньоклітинного ліполізу. Цей процес мобілізації жирних кислот із жирової тканини відбувається під дією тканинних ліпаз АТФ (Е 1, Е 2, Е 3), з котрих Е 1 - ТАГ-ліпаза – гормонзалежний фермент, тобто його активність регулюється деякими гормонами. Наприклад, вона активується адреналіном ц. АМФ (при стресі), глюкагоном (при голодуванні), гальмується неактивна Контроль активності ТАГ-ліпази інсуліном. протеїнкіназа здійснюється за каскадним механізмом активна гормональної регуляції функцій клітин. протеїнкіназа Безпосередньо ТАГ-ліпаза активується АТФ шляхом фосфорилювання. ВЖК, що неактивна утворилися, далі окиснюються у багатьох тригліцеридліпаза тканинах і органах (міокарді, скелетних Е 1 м’язах, печінці) , крім мозку. активна неактивна аденілатциклаза тригліцеридліпаза ТАГ 6 ДАГ ВЖК Е 2 ВЖК МАГ Е 3 ВЖК гліцерин
Окиснення гліцерину АТФ АДФ гліцерин гліцеролкіназа НАД+ НАДН фосфогліцерол. P дегідрогеназа фосфодіоксіфосфогліцерол ацетон P P 2 Гліцерин активується шляхом фосфорилювання (витрачається 1 АТФ). Фосфогліцерол, що утворився, далі дегідрується з утворенням НАДН, котрий окиснюється у мітохондріальному дихальному ланцюзі. Окиснення НАДН поєднано з синтезом 3 АТФ. Фосфодіоксіацетон, метаболіт гліколізу, перетворюється у 3 -фосфогліцеральдегід, котрий окиснюється у другій стадії гліколізу до пірувату. На даному етапі утворюється 3 АТФ за рахунок окисного фосфорилювання і 2 АТФ – шляхом субстратного фосфорилювання. У аеробних умовах піруват окиснюється до ацетил-Ко. А з утворенням 3 АТФ. Ацетил-Ко. А «згорає» в ЦТК до СО 2 і Н 2 О з утворенням 12 АТФ. Таким чином, при окисненні гліцерину до кінцевих продуктів утворюється 22 АТФ. 3 -фосфогліцеральдегид 20 піруват ацетил-SКо. А ЦТ К Н 2 О СО 2 Окиснення вищих жирних кислот АТФ 1. Активація ВЖК у цитозолі клітин: RCOOH + HSKo. A АМФ + ФФ ацил-Ко. А-синтетаза R-CO- SKo. A 2. Перенесення ацил- Ко. А із цитозоля в матрикс мітохондрій за допомогою карнітину: Окиснення ВЖК відбувається у мітохондріях, але внутрішня мембрана мітохондрій непроникна для ацил-Ко. А, тому ацил переноситься карнітином, котрий працює за човниковим принципом. карнітин карнітін міжмембранний простір карнітін карнітін 7
β-окиснення вищих жирних кислот Мітохондріальне окиснення вищих жирних кислот (ВЖК) відбувається у три стадії. У 1 стадії (β-окиснення) ВЖК окиснюється з відщепленням двовуглецевого фрагменту у вигляді ацетил-SКо. А, починаючи від карбоксильного кінця ацилу, що окиснюється. Наприклад, при окисненні пальмітинової кислоти (n=16) утворюється n/2=8 молекул ацетил. S-Ко. А пальмітоїл- S-Ко. А SКо. А, котрі включаються у 2 ФАД стадію окиснення ВЖК - цикл ацил-SКо. А 1 дегідрогеназа 2 АТФ Кребса. На цій стадії ацетильні ФАДН 2 в ЦПЭ групи окиснюються до СО 2 і постачають атоми водню у S-Ко. А еноїл- S-Ко. А дихальний ланцюг. 2 β-оксіацил-SКо. Адегідрогеназа 3 4 Стадія 1 еноїл-SКо. Агідратаза кількість циклів β-окиснення S-Ко. А (n/2 -1)=7 β-оксіацил- S-Ко. А в ЦПЭ 3 АТФ S-Ко. А НАДН, ФАДН 2 Стадія 3 ацетил -SКо. А Ці чотири послідовні реакції (цикл β-окиснення) повторюються стільки разів, поки вся жирна кислота з парною кількістю атомів вуглецю (n), не перетвориться в n/2 молекул ацетил-SКо. А: С 14 С 12 С 10 С 8 С 6 С 4 ЦТК S-Ко. А β-кетоацил. НS-Ко. А ацил-S-Ко. А 8 ацетил-SКо. А НАД+ НАДНН+ тіолаза β-окиснення Стадія 2 ланцюг перенесення електронів АДФ+Ф АТФ У 3 стадії атоми водню від НАДН 2 і ФАДН 2 надходять у дихальний ланцюг і відновлюють кисень з утворенням води (жири – джерела ендогенної води). Енергія окиснення ВЖК конвертується у молекули АТФ. При окисненні 8 молекул ацетил-Ко. А утворюється 8 х12=96 молекул АТФ. Відбувається 7 циклів окиснення пальмітинової кислоти. В кожному з них утворюються по 5 молекул АТФ за рахунок окиснення НАДН и ФАДН 2), тобто 7 х5=35 молекул АТФ. Сумарно: 141 -1* = 140 АТФ. (* 1 молекула АТФ витрачена на активацію ВЖК). 8
Синтез кетонових тіл ліпідна крапля SКо. А 2 ацетил-SКо. А тіолаза SКо. А β-окси-β-метилглутарил-SКо. А(ОМГ- SКо. А) ОМГ- SКо. Аацетил-SКо. А ліаза ацетоацетат β-оксибутират дегідрогеназа НАДН ацетоацетат і βгідроксибутират експортуються у якості джерел енергії для скелетних м’язів, серця, мозку. кетонові тіла НSКо. А ацетоацетил-SКо. А ОМГ- SКо. А- ацетил-SКо. А синтетаза НSКо. А Метаболізм кетонових тіл НSКо. А ВЖК ацетил-SКо. А оксалоацетат ЦТК глюкоза експортується у якості пального для мозку та інших тканин глюкоза гепатоцит Утилізація кетонових тіл НАД+ β-оксибутират дегідрогеназа НАДН НАД+ ацетоацетат ацетон β-оксибутират β-кетоацил. Ко. А трансфераза сукциніл- SКо. А сукцинат кетоновыетіла кетоновые тела кетонові тела SКо. А ацетоацетил-SКо. А Кетонові тіла синтезуются тількі у печінці НSКо. А тіолаза (перша реакція – у цитозолі, інші – у мітохондріях гепатоцитів), але вони ніколи не використовуються у печінці. Кетонові тіла дифундують у кров і використовуються як альтернативне метаболічне паливо SКо. А для позапечінкових органів і тканин: міокарда, 2 ацетил-SКо. А скелетних м’язів, коркового шару наднирників та за умов голодування - для мозку. У нормі концентрація кетонових тіл у крову невелика (10 -20 ЦТ мг/л), але вона суттєво підвищується при голодуванні та К СО 2 цукровому діабеті. Це призводить до кетонемії, кетоацидозу та АТФ кетонурії. 9 НО 2
Скачать презентацию ОБМІН ЛІПІДІВ Ліпіди це різноманітні за структурою
5_Lipids-1.ppt