ОБМІН ЛІПІДІВ Розщеплення ліпідів в шкт, 1. транспорт 2. Катаболізм ліпідів 3. Біосинтез жирних кислот 4. Синтез ліпідів
КЛАСИФІКАЦІЯ ЛІПІДІВ (ЗА УАЙТОМ) 1)Вищі жирні кислоти ( вищі жирні спирти, альдегіди); 2)Гліцеринвмісні ліпіди: А) нейтральні: ацилгліцероли, прості ефіри гліцеролу, глікозилгліцериди. Б) фосфогліцериди. 3) Ліпіди, що не містять гліцеролу: А)сфінголіпіди: цераміди, сфінгомієліни глікосфінголіпіди; Б)діольні ліпіди; В)воски; Г)терпени (СН 3 -С (СН 3)=СН-СН 2 - ); Д) стероїди; 4)Ліпіди, звязані із сполуками інших класів: А)ліпопроеїни (ЛНВЩ…) Б)ліпополісахариди
КАРБОНОВІ КИСЛОТИ У таблиці наведено ряд аліфатичних карбонових кислот, які були виявлені в тканинах рослин і тварин
СТРУКТУРА ЖИРІВ Жирами називаються складні ефіри трьохатомного спирту гліцерину й жирних кислот. Молекули жирів не несуть заряду, тому цю групу речовин називають нейтральними жирами. Сполуки з одним залишком жирної кислоти відносяться до групи моноацилгліцеринів. Шляхом наступної етерифікації цих сполук можна отримати діацил- і триацилгліцерини. гліцерин моноацилгліцерин діацилгліцерин триацилгліцерин (жир)
СТРУКТУРА ЖИРІВ жирні кислоти гліцерин Три залишки жирної кислоти можуть різнитися як по довжині ланцюга, так і по числу подвійних зв'язків. Жири, екстраговані з біологічного матеріалу, завжди являють собою суміш близьких за властивостями речовин, що різняться тільки залишками жирних кислот. Вандерваальсова модель триацилгліцеролів ацил 1 ацил 2 ацил 3 обертання навколо зв'язку С – С
ТРИАЦИЛГЛІЦЕРОЛИ Триацилгліцероли – найбільш прості та широко розповсюджені ліпіди, які містять жирні кислоти. Вони являють собою ефіри спирту гліцеролу та трьох молекул жирних кислот. Триацилгліцероли – основний компонент жирових депо рослинних і тваринних клітин. Більшість природних жирів, таких як оливкова олія або вершкове масло та інші харчові жири, містять складні суміші простих і змішаних триацилгліцеролів, до складу яких входять жирні кислоти, які розрізняються як по довжині ланцюга, так і по ступеню насиченості. Жирнокислотний склад трьох натуральних харчових жирів Процент від загальної кількості жирних кислот насичені Харчові жири ненасичені С 4 – С 12 С 14 С 16 С 18 С 16 + С 18 Оливкова олія <2 <2 13 3 80 Вершкове масло 11 10 26 11 40 Яловичий жир <2 <2 29 21 46 Ці жири складаються із суміші триацилгліцеролів з різним жирнокислотним складом і, отже, з різними температурами плавлення. Оливкова олія, рідка при кімнатній температурі, містить в основному ненасичені жирні кислоти. Яловичий жир, в якому багато довголанцюгових насичених жирних кислот, при кімнатній температурі має тверду консистенцію. Вершкове масло, що містить значну кількість жирних кислот з коротким ланцюгом, при кімнатній температурі має м’яку консистенцію.
ЛІПІДИ НА ОСНОВІ ГЛІЦЕРИНУ. КЛАСИФІКАЦІЯ ФОСФАТИДІВ нейтральні жири фосфатидна кислота Нейтральні жири є ефірами гліцерину з монокарбоновими аліфатичними кислотами, що мають нерозгалужений вуглеводний ланцюг. Фосфатидна кислота утворюється при етерифікації жирними кислотами обох вільних гідроксильних груп -гліцерофосфату. У фосфатидилхолінів (лецитинів) первинна спиртова група гліцерину етерифікована фосфорною кислотою, яка ефірним зв'язком сполучена з аміноспиртом – холіном. холін Близькими до фосфатидилхолінів є дві групи фосфогліцеринів, як фосфатидилетаноламіни і фосфатидилсерини. У присутності активного метіоніну фосфатидилетаноламіни можуть бути перетворені шляхом метилювання у фосфатидилхоліни. етаноламін серин інозит Фосфатидилінозит містить шестиосновний спирт інозит, усі вуглецеві атоми якого лежать в одній площині.
ЛІПІДИ НА ОСНОВІ ГЛІЦЕРИНУ. КЛАСИФІКАЦІЯ ФОСФАТИДІВ нейтральні жири фосфатидна кислота гліцерин Фосфатидилгліцерин є похідною фосфатидної кислоти, в якій до складу полярної групи входить ще один залишок гліцерину. Це один із найбільш розповсюджених фосфоліпідів бактерій (70 % від загальної кількості фосфоліпідів). Багато фосфатидилгліцерину (20 -30%) міститься також у рослинах (40 -60 % у хлоропластах). Кардіоліпіни – складні ліпіди дифосфатидилгліцеринів, які побудовані з трьох залишків гліцерину, чотирьох – жирних кислот та двох – фосфату. Вони є важливою складовою частиною ліпопротеїдів мембран мітохондрій та хлоропластів, беруть участь у забезпеченні процесів окислювального фосфорилювання. Вперше виділені із серцевого м'яза великої рогатої худоби. Кардіоліпін – єдиний представник фосфоліпідів, який має імунологічні властивості. етаноламін холін Плазмалогени виявлені в тканинах і органах усіх тварин, незалежно від рівня їхньої організації. У досить високій концентрації присутні також в організмі людини, де вони складають 22 % від загальної кількості фосфоліпідів. Особливо великий вміст плазмалогенів у нервовій тканині, головному мозку (біла речовина, мозкова оболонка), серцевому м'язові, надниркових залозах і спермі. У меншому ступені вони представлені в мікроорганізмах і рослинах.
СФІНГОЛІПІДИ До складу сфінголіпідів замість гліцерину входить аміноспирт сфінгозин (число вуглецевих атомів 18, подвійний зв'язок має транс-конфігурацію). сфінгозин Гідроксильна група аліфатичного ланцюга сфінголіпідів залишається вільною. Кінцева ж гідроксильна група буває як вільною (цераміди), так і етерифікована фосфорилхоліном, що призводить до утворення сфінгомієлінів. цераміди цереброзиди гангліозиди сульфоліпіди ГЛІКОЛІПІДИ сфінгомієліни У результаті приєднання цукру (глюкози або галактози) до гідроксильної групи утворюються цереброзиди. Гангліозиди утворюються при зв'язуванні глікозидним зв'язком олігосахаридів. У гангліозидах на кінці полісахаридного ланцюга знаходиться Nацетилнейрамінова кислота. Сульфування гідроксильної групи призводить до утворення сульфоліпідів.
СТЕРОЛИ холестерол - ситостерол ОН СООН Холева кислота ОН Ці ліпіди присутні в багатьох мембранах рослин, тварин і мікробів. Очевидно, найпоширенішим зі стеролів є холестерол. Він міститься в плазматичних мембранах тваринних клітин, у лізосомах, ендосомах і в мембранах апарату Гольджі. Холестерол складає близько 30 % всієї маси мембранних ліпідів у багатьох плазматичних мембранах клітин тварин. У вищих рослинах виявлені інші стероли, найчастіше ситостерол і стигмастерол. Рослинні стероли (фітостероли) часто мають ще один боковий ланцюг у положенні С-24 і/або подвійний зв’язок в положенні С-22.
СХЕМА СИНТЕЗУ ЖОВЧНИХ КИСЛОТ Гліцин NH 3+-CH 2 -SO 3 - - інгібітор ферменту Гліцин
НАЗВА ЛОКАЛІЗАЦІЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Ліпаза залежна від жовчних кислот підшлункова, грудне молоко Сприяє перетравленню жирів Панкреатична ліпаза (HPL) Травний сік Лізосомальна ліпаза Лізосоми Гепатична ліпаза Ендотелій Ліпопротеїнліпаза Ендотелій ПАТОЛОГІЇ Активно працює в порожнині дванадцятипалої кишки, вимагає білка – коліпази, що також секретується підшлунковою Cholesteryl ester storage disease Відомі як кислі ліпази(LAL or LIPA) чи ацил-холестерол (CESD) and Wolman disease are естер гідролази both caused by mutations in the gene encoding lysosomal lipase. Діє на ліпіди в ліпопротеїнах, формуючи ЛНЩ (LDL low density lipoprotein). Функціонує в крові, діє на триацилгіцероли в ЛДНШ (VLDL very low density lipoprotein) щоб клітини могли отримувати вільні ЖК Lipoprotein lipase deficiency is caused by mutations in the gene encoding lipoprotein lipase. Внутрішньоклітин на Функціонує у немовлят в межах нейтральних р. Н, Шлункова (gastric) ліпаза Травний сік розщеплюючи ліпіди Ендотеліальна ліпаза Ендотелій pancreatic lipase related Травний сік protein 2 Білок панкреатичної ліпази 1 (Pancreatic lipase related protein ) 1 дуже подібний до. PLRP 2 і HPL за амінокислотним складом ( очевидно їх гени виникли pancreatic lipase related Травний сік внаслідок дуплікації одного гену). Однак, ліпазна protein 1 активність для нього не була зафіксована і його функція не відома, не дивлячись на те, що він дуже консервативний у всіх ссавців. Гормончутлива ліпаза Лінгвальна (lingual) ліпаза Травний сік - -
Перетравлення жирів (емульгування, гідроліз) Утворення міцел і всмоктування в слизову кишечнику ПЕРЕТРАВЛЕННЯ ТА ВСМОКТУВАННЯ ЖИРІВ
ГІДРОЛІЗ ТРИАЦИЛГІЦЕРОЛІВ
РОЗПАД ГЛІЦЕРОФОСФОЛІПІДІВ
РЕСИНТЕЗ ЛІПІДІВ. -МОНОГЛІЦЕРИДНИЙ ШЛЯХ
ВСМОКТУВАННЯ ТА ТРАНСПОРТ ЛІПІДІВ У ТКАНИНИ ЛПДНЩ – ліпопротеїни дуже низької щільності ЛПНЩ – ліпопротеїни низької щільності ЛПВЩ – ліпопротеїни високої щільності
СХЕМА ПЕРЕТВОРЕННЯ ТА ТРАНСПОРТУ ЛІПІДІВ Ремнантні хіломікрони Насцентні хіломікрони ЛПДНЩ – ліпопротеїни дуже низької щільності; ЛПНЩ – ліпопротеїни низької щільності; ЛПВЩ – ліпопротеїни високої щільності
Хімічні і фізичні властивості основних класів ліпопротеїдів Ліпопр отеїди Біло Фосфол к іпіди (%) Холес терин (%) Ефіри холест ерину (%) ТАГ (%) Голов ні апопр отеїни (%) Основ ні транс порто вані ліпіди ρ, (г/мл) d, (нм) Молек улярн а маса ЛПВЩ 45 -55 30 3 15 5 -8 А-І; А-ІІ ФС, ЕХ 1, 0631, 21 7 -15 1, 74, 2*105 ЛПНЩ 20 -25 22 8 35 10 В Х, ЕХ 1, 0061, 063 21 -25 2, 74, 8*106 ЛППЩ 30 30 ЛПДН Щ 2 -13 10 -25 3 -8 6 -16 50 -80 В-100, Е, С-І, С -ІІ С-ІІІ Ендоген ні ТАГ 0, 951, 006 28 -100 510*106 ХМ 0, 52, 5 3 -15 1 -7 80 -95 В-48, СІ, С-ІІ С -ІІІ Екзоген ні ТАГ ˂0, 95 75 -1000 4*108
Мікрофотографія ліпопротеїнів ЛНДЩ хіломікрони ЛПНЩ
Узагальнена схема метаболізму та функцій ліпідів Ліпіди їжі Накопичення ліпідів в адипоцитах жирової тканини Запасання енергії та речовин Ізоляція Підтримка життєдіяльності органів Розщеплення, абсорбція Ліпіди крові у вигляді ліпопротеїнів Генерація тепла Екскреція Синтезуються з вуглеводів і білків окислення для Е Перетворення на власні фосфоліпіди і ліпіди нервової тканини
ГОРМОНАЛЬНА РЕГУЛЯЦІЯ ЛІПОЛІЗУ
Мобілізація жирів Розпад триацилгліцеролів в адипозній тканині до жирних кислот та гліцеролу Жирні кислоти зазвичай гідролізуються під дією ліпази від С 1 чи С 3 ТАГ
Внутрішньоклітинна локалізація метаболізму жирних кислот Транспорт жирних кислот від місць їх запасання (жирової тканини) до місць їх окиснення (м'язів) здійснюється в комплексі сироватковим альбуміном ; з Гліцерин, що вивільняється в кров при ліполізі, може окиснюватись в тканинах, чи включатись в глюконеогенез в печінці
Lipid Metabolism АКТИВАЦІЯ ЖИРНОЇ КИСЛОТИ Активація жирних кислот відбувається в цитозолі під дією спеціальних ензимів (ацил-Ко. А-синтетаз). Цей процес регулює не лише деградацію, а і синтез ЖК
-ОКИСЛЕННЯ ЖИРНИХ КИСЛОТ Процес -окислення жирних кислот відбувається в матриксі мітохондрій і являє собою специфічний шлях розпаду, при якому окислення вуглеводного ланцюга проходить по -вуглецевому атому з утворенням ацетил-Ко. А. Активація жирних кислот відбувається таким чином: RСООН + НS-Ко. А + АТР Ацил-Ко. А-R – СО – SКо. А + АМР + Ррі синтетаза RСООН + НS-Ко. А + GTP Ко. А-ліаза R – СО – SКо. А + GDP + Рі Карнітин : β-окси-γ-триметил-амоній-бутират (CH 3)3 -N+-CH 2 -CHOH-CH 2 -COOH Внутрішня мембрана мітохондрій не проникна для ацил-Ко. А, тому існує система переносу жирних кислот через мембрану за допомогою карнітину. На зовнішній мембрані мітохондрій присутній фермент карнітинацилтрансфераза І, який каталізує перенос залишку жирної кислоти з Ко. А на карнітин. Ацилкарнітин, що утворився, за допомогою транслокази транспортується через внутрішню мембрану. Далі карнітин-ацилтрансфераза ІІ переносить ацил з карнітину на Ко. А в матрикс мітохондрій.
Пальмітинова кислота СТАДІЇ ОКИСЛЕННЯ ЖИРНИХ КИСЛОТ Стадія 2 Стадія 1 Процес окислення жирних кислот у мітохондріях складається з двох головних стадій: Стадія 1 – окислення жирної кислоти з довгим ланцюгом, що приводить до утворення ацетильних груп у формі ацетил-Со. А. Стадія 2 – окислення ацетильних груп до СО 2.
Характеристика β-окиснення жирних кислот n n n Головний шлях катаболізму насичених жирних кислот 2 -карбонові фрагменти послідовно видаляються з карбоксильного кінця жирнокислотного ацил. Ко. А, продукуючи ацетил-Ко. А Складається з 4 реакцій, в процесі яких жирна кислота вкорочується на 2 карбони: n n Окиснення (дегідрування) відновлюється FAD Гідратація Окиснення (дегідрування) відновлюється NAD Тіолітичне розщеплення утворюється 2 Ко. А-похідні
Beta Oxidation β-окиснення жирних кислот Реакція 1 – окиснення Відщеплення атомів Н від карбонів у положенні α і β Формування транс- С=С зв’язку Відновлення ФАД до ФАДН 2 Ацил-Ко. А-дегідрогеназа
Beta Oxidation β- окиснення жирних кислот Реакція 2 – гідратація Приєднання молекули води по транс- С=С зв’язку Гідрокси-група (-ОН) асоційована з β-карбоном Еноїл-Ко. А-гідратаза
Beta Oxidation β- окиснення жирних кислот Реакція 3 – друге окиснення Окиснення гідроксильної групи Формування кето-групи на β-карбоні Гідроксиацил-Ко. А-дегідрогеназа
Beta Oxidation β- окиснення жирних кислот Реакція 4 – розщеплення ацетил -Ко. А Розщеплення зв’язку між α та β карбонами Формування вкороченого (на 2 карбони) ацил-Ко. А для повторення 1 -4 реакцій β- окиснення Кетоацил-Ко. А-тіолаза
-ОКИСЛЕННЯ ЖИРНИХ КИСЛОТ -окислення складається із чотирьох послідовних реакцій, у результаті яких молекула жирної кислоти скорочується на два вуглецевих атоми Перша реакція – дегідрування за участю ацил-Ко. А-дегідрогенази з коферментом FАD Друга реакція – гідратація впливом еноїл-Ко. А-гідратази під Третя реакція – дегідрування за участю -гідроксиацил-Ко. Адегідрогенази з коферментом NАD+ Четверта реакція – відщеплення ацетил-Ко. А під впливом -кето-ацил -Ко. А-тіолази Утворені ацетил-Ко. А далі можуть окиснюватися в циклі трикарбонових кислот
Beta міристинової (С 14) β- окиснення Oxidation кислоти
β- окиснення міристинової (С 14) кислоти
Beta Oxidation β- окиснення жирних кислот Довжина молекули жирної кислоти Визначає кількість циклів окиснення Тотальну кількість Ацетил-Ко. А, що утворюється; Карбонів у молекулі ЖК (С) Ацетил-Ко. А (С/2) Цикли β-окиснення (С/2 -1)
Енергетичний вихід (в АТФ) β-окиснення жирних кислот (на прикладі пальмітинової кислоти) n Пальмітинова кислота є С 16: 0 жирною кислотою n Стадія активації жирної кислоти – потребує 1 АТФ (2 макроергічні зв'язки) Реакція 1 генерує ФАД Н 2 в електрон-трансп. ланцюгу = 2 ATP Реакція 3 генерує НАДН+Н в електрон-трансп. ланцюгу = 3 ATP Тотальний вихід ATP на один цикл окиснення = 5 ATP Наприклад: Пальмітинова кислота = 16 С = 8 Ацетил-Ко. А Кількість циклів для повного окиснення = 8 -1 = 7 циклів ATP з циклів окиснення ЖК= 7 циклів * 5 АТР на цикл = 35 ATP. Сумарна кількість АТР з β-окиснення пальмітату= 35 - 2 = 33 ATP Вихід АТФ з циклу трикарбонових кислот на 1 Ацетил-Ко. А Загальна ккількість 12 ATP на 1 оберт циклу 8 Ацетил-Ко. А = 8 обертів циклу 8 обертів x 12 ATP/на цикл= 96 ATP n GRAND TOTAL n n n 129 ATP, або 17 n-7, де nкількість ацетил-Ко. А, що утворюються при розпаді ЖК.
- окиснення жирних кислот - ензими Грамм-негативні бактерії • Локалізація – в цитоплазмі; • Мультифункціональний ензимний комплекс з варіабельною кількістю ензимів Еукаріоти та грамм-позитивні бактерії • Локалізація – мітохондріальний матрикс (еукаріот) • Дисоційованя ензими Пероксисоми та гліоксисоми • Перший етап каталізує ацил-Ко. А оксидаза: утворюється H 2 O 2, каталаза його розщеплює Еукаріоти ( для довголанцюгових Ж. К. ) • Ензими зв'язані з внутрішньою мембраною мітохондрій • Трифункціональний ензим із двох субодиниць • Мультифункціональний протеїн (MFP): три- або чотирифункціональний
Скачать презентацию ОБМІН ЛІПІДІВ Розщеплення ліпідів в шкт 1 транспорт
Tema_obmin_lipid_1.ppt