Презентация на тему: Обмен триацилглицеролов и жирных кислот
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 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.
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 животный жир Мононенасыщенные (моноеновые) пальмитолеиновая олеиновая 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 растительное масло 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 СН3(CH2)nCOO- Жирная кислота
ТАГ (жиры) являются сложными эфирами жирных кислот и трехатомного спирта глицерола. К 3 гидроксильным группам глицерола присоединены 3 остатка жирных кислот Строение триацилглицеролов (ТАГ) O H2C – O – C – R1 O H2C – O – C – R3 O R2 – C – O – CH ТАГ – гидрофобные молекулы, различаются строением жирнокислотных радикалов (R1, R2, R3,).
Переваривание и всасывание триацилглицеролов (ТАГ) (жиров) Полость тонкой кишки Переваривание жиров (Эмульгирование, гидролиз) Образование мицелл и всасывание в слизистую оболочку кишечника Диацилглицеролы Моноацилглицеролы
Ресинтез жиров в клетках слизистой оболочки кишечника (энтероцитах) Слизистая оболочка тонкой кишки
Строение липопротеидов плазмы крови (ХМ, ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП, ЛПВП) Периферические апопротеины (например, апоА-II, апоС-II, апо-Е) Интегральные апопротеины (апоВ-100 или апоВ-48) Холестерол Фосфолипид Триацилглицеролы (ТАГ) Гидрофобные липиды Эфиры холестерола
Путь экзогенных жиров и хиломикронов Лимфа Хиломикроны (незрелые) Печень Лизосомы ЖК Холестерол Аминокислоты Глицерин Рецепторы ХМ ост. ХМ зрел. С-II ЛПЛ ХМ незр. ЛПВП апоС-II апоЕ Кровь ЖК + Глицерол Стенки капилляра
β – окисление жирных кислот – специфический путь катаболизма
R – COOH + HS-KoA + АТФ 1-й этап - Активация жирных кислот R – CO – S-KoA + АМФ + PPi Жирная кислота Ацил-КоА-синтаза Ацил-КоА
Наружная мембрана Внутренняя мембрана Цитозоль R – C ~S-KoA || O HS-KoA R – C--- || O R – C--- || O HS-KoA R – C ~S-KoA || O Карнитинацил- трасфераза I Карнитинацил- трасфераза II Карнитин Карнитин Матрикс Карнитин Карнитин 1-й этап - Перенос жирных кислот через мембраны митохондрий Т Р А Н С Л О К А З А *
2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот О β α || R – CH2 – CH2 – CH2 – C ~ SKoA Ацил – КоА дегидрогеназа О || R – CH2 – CH = CH – C ~ SKoA – Ацил - КоА FAD FADH2 в ЦПЭ на Q 2 АТФ – Еноил - КоА
2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот Н2О ОН О | || R – CH2 – CH – CH2 – C ~ SKoA Еноилгидратаза О || R – CH2 – CH = CH – C ~ SKoA – Еноил - КоА – β – Гидроксиацил - КоА
2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот β – Гидроксиацил – КоА дегидрогеназа О О || || R – CH2 – C – CH2 – C ~ SKoA ОН О | || R – CH2 – CH – CH2 – C ~ SKoA – β – Гидроксиацил - КоА NAD + NADH + H + в ЦПЭ на FMN 3 АТФ – β –Кетоацил - КоА
2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот β –Кетоацил– КоА тиолаза HSКоА Следующий цикл β - окисления О О || || R – CH2 – C – CH2 – C ~ SKoA – β –Кетоацил - КоА О || H3C– C ~ SKoA - Ацетил- КоА в ЦТК – 3-й этап β-окисления ЖК 12 АТФ || R – CH2 – CH2 – C ~ SKoA Ацил – КоА ( nC – 2) О
Суммарное уравнение β – окисления, например пальмитоил – КоА, может быть представлено таким образом: С15Н31СО – КоА + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 HSKoA 8 CH3 – CO – KoA + 7 FADH2 + 7 (NADH + H+) 12 х 8 = 96 АТФ 7 х 2 = 14 АТФ 7 х 3 = 21 АТФ 131 - 1 = 130 АТФ
СООН\\ СН3 С О S-КоА СН2 + СO2 Пропионил-КоА- карбоксилаза В7 Пропионил-КоА Обмен жирных кислот с нечетным числом атомов углерода Метил-малонил- КоА-мутаза В12 СН2 СН2 С О S-КоА СООН ЦТК Сукцинил-КоА α β S-КоА СН3 СН С О СООН Метил-малонил-КоА α β
Окисление полиненасыщенных жирных кислот
Этапы β – окисления олеиновой кислоты
Этапы β – окисления олеиновой кислоты
Биосинтез насыщенных жирных кислот
Отличия биосинтеза жирных кислот от их окисления Процесс протекает в цитоплазме клетки Идет с потреблением энергии за счет АТФ Требует НАДФН Н+, который образуется в пентозофосфатном пути окисления глюкозы или при работе малик-фермента Необходимо «стартовое» соединение малонил-КоА
NADH + H+ NAD+ 1-й этап Перенос ацетильных остатков из митохондрий в цитозоль Цитозоль Митохондрия Глюкоза Пируват Пируват Оксалоацетат Малат Оксалоацетат Цитрат Цитрат Ацетил - КоА Ацетил - КоА NADРH + H+ NADР+ Цитратсинтаза Цитрат- лиаза Малик-фермент
В цитоплазме ацетил–КоА карбоксилируется и превращается в малонил–КоА – второй субстрат, необходимый для образования жирной кислоты. 2-й этап Синтез малонил-КоА Ацетил – КоА карбоксилаза Биотин Малонил - КоА О НООС – СН2 - С ~ S-KoA + АДФ + Рi Ацетил - КоА О Н3С – С ~ S-KoA + CO2 + ATФ
3-й этап Синтез пальмитиновой кислоты Пальмитоилсинтаза ( Е-синтаза жирных кислот) 1 HS - KoA HOOC – CH2 – CО ~ SKoA Малонил-КоА HS - KoA O Н3С – С - SKoA Ацетил – КоА O – S – C – CH3 – S – C – СН2 – COOH O Ацетилмалонил - Е - SH остаток цистеина - SH остаток тиоэта- ноламина
Синтез пальмитиновой кислоты СО2 Реакция конденсации O – S – C – CH3 – S – C – СН2 – COOH O Ацетилмалонил - Е Ацетоацетил - Е – SH – S – C – CH2 – C – CH3 O O 2
Синтез пальмитиновой кислоты Реакция восстановления NADPH + H+ Ацетоацетил - Е – SH – S – C – CH2 – CН – CH3 OН O β – Гидроксибутирил - Е – SH – S – C – CH2 – C – CH3 O O NADP+ 3 Синтез пальмитиновой кислоты Пентозофосфатный путь Малик - фермент
Синтез пальмитиновой кислоты H2O Реакция дегидратации – SH – S – C – CH2 – CН – CH3 OН O β – Гидроксибутирил - Е – SH – S – C – CH = CН – CH3 O Кротонил - Е 4
Синтез пальмитиновой кислоты – SH – S – C – CH = CН – CH3 O Кротонил - Е Реакция восстановления 5 NADP+ – SH – S – C – CH2 – CН2 – CH3 O Бутирил - Е NADPH + H+ Пентозофосфатный путь Малик - фермент
Синтез пальмитиновой кислоты – SH – S – C – CH2 – CН2 – CH3 O Бутирил - Е I цикл 6 Малонил - КоА НSKoA – S – C – CH2 – CН2 – CH3 – S – C – CH2 – COOH O O НООС – СН2 – C ~ SKoA O
Ацетил - КоА + 7 Малонил – КоА + 14 (NADHPH + H+) C15H31COOH + 7 CO2 + 8 HS – KoA + 14 NADP+ +7 H2O Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты Пальмитиновая кислота используется для синтеза других жирных кислот - насыщенных (миристиновой, стеариновой) и моноеновых (пальмитоолеиновой, олеиновой)
Биосинтез триацилглицеролов
Глюкоза Н2С – ОН | С = О | Н2С – О – РО3Іˉ Дигидрокси- ацетонфосфат NADH + H+ NAD + Глицерол – 3 фосфат-дегидрогеназа Н2С – ОН | НС – ОН | Н2С – ОН Глицерол Глицеролкиназа АТФ АДФ В жировой ткани и печени Н2С – ОН | НС – ОН | Н2С – О – РО3Іˉ Глицерол -3- фосфат E1 E2 O ||R1C~ SKoA HS - KoA O ||R2C~ SKoA HS - KoA В кишечнике и печени Синтез триацилглицеролов в кишечнике, печени и жировой ткани
O || O H2C – O – CR1 || | R2C – O - CH | H2C – O – PO3Іˉ Фосфатидная кислота В печени используется на синтез фосфолипидов Фосфатаза O || O H2C – O – CR1 || | R2C – O - CH | H2C – ОН ДАГ ( диацилглицерол) Е3 O || O H2C – O – CR1 || | R2C – O - CH O | || H2C – O – CR3 ТАГ ( триацилглицерол) Жировая ткань- депонирование Печень - в составе ЛПОНП выходят в кровь. Кишечник-в составе ХМ незр. выходят в лимфу Н2О Н3РО4 O ||R3C~ SKoA HS - KoA Синтез триацилглицеролов в кишечнике, печени и жировой ткани
Этапы β – окисления олеиновой кислоты
Биосинтез насыщенных жирных кислот
Отличия биосинтеза жирных кислотот их окисления Процесс протекает в цитоплазме клеткиИдет с потреблением энергии за счет АТФТребует НАДФН Н+, который образуется в пентозофосфатном пути окисления глюкозы или при работе малик-ферментаНеобходимо «стартовое» соединение малонил-КоА
Происхождение субстратов для синтеза жирных кислот и ТАГ ЦИТОЗОЛЬ
1-й этап Перенос ацетильных остатков из митохондрий в цитозоль Цитозоль Глюкоза Пируват Малик-фермент NADH + H+NAD+Малат Оксалоацетат Ацетил - КоА Митохондрия Пируват Оксалоацетат Ацетил - КоА Цитратсинтаза Цитрат
Жирные кислоты синтезируются из ацетил – КоА, который образуется при аэробном окислении глюкозы. Роль переносчика ацетильных групп из митохондрий выполняет цитрат, который в цитоплазме расщепляется на ацетил- КоА и оксалоацетат.Н2С – СООН НО – С – СООН Н2С – СООН АТФ Цитратлиаза СООН С = О + Н3С – С ~ SKoA Оксалоацетат СООН
В цитоплазме ацетил–КоА карбоксилируется и превращается в малонил–КоА – второй субстрат, необходимый для образования жирной кислоты. Н3С – С ~ S-KoA + CO2 + ATФАцетил – КоА карбоксилазаНООС – СН2 - С ~ S-KoA + АДФ + Рi
Ацетил – КоА SH остаток цистеина - SH остаток тиоэта- ноламина HOOC – CH2 – CО ~ SKoA Малонил-КоА
Синтез пальмитиновой кислоты Ацетилмалонил - Е– S – C – CH3 S – C – СН2 – COOH Реакция конденсации S – C – CH2 – C – CH3
Пентозофосфатный путь Малик - фермент– S – C – CH2 – C – CH3 – S – C – CH2 – CН – CH3 O O O O O O Ацетоацетил - Е β – Гидроксибутирил - Е
β – Гидроксибутирил - Е Кротонил - Е – S – C – CH2 – CН – CH3– S – C – CH = CН – CH3 OН
Пентозофосфатный путь Малик - фермент Реакция восстановления – S – C – CH = CН – CH3 – S – C – CH2 – CН2 – CH3
Бутирил - Е Малонил - КоА НООС – СН2 – C ~ SKoA – S – C – CH2 – CН2 – CH3 – S – C – CH2 – COOH
– S – C – CH2 – CH2 – CH3 Бутирилмалонил - Е– S – С – СН2 – СООH – S – C – СН2 – С - CH2 – CH2 – CH3 Ацетобутирил - Е
– S – C – СН2 – С - CH2 – CH2 – CH3 Ацетобутирил - Е Пальмитоил - Е Пальмитиновая кислота (пальмитат)
Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислотыАцетил - КоА + 7 Малонил – КоА + 14 (NADHPH + H+)C15H31COOH + 7 CO2 + 8 HS – KoA + 14 NADP+ +7 H2O Пальмитиновая кислота используется для синтеза других жирных кислот - насыщенных (миристиновой, стеариновой) и моноеновых (пальмитоолеиновой, олеиновой)
Регуляция активност ацетил – КоА - карбоксилазы ЦитратНеактивные протомеры Ацетил – КоА карбоксилазы Активная (Е – ОН) Ацетил –КоА карбоксилаза Адреналин Неактивная (Е – ОР)Ацетил – КоА карбоксилаза
Биосинтез триацилглицеролов
Глюкоза Дигидрокси-ацетонфосфат Глицерол Н2С – ОН | С = | Н2С – О – РО3²ˉ НС – ОН Н2С – О – РО3²ˉ
В печени используется на синтез фосфолипидовСинтез триацилглицеролов в кишечнике, печени и жировой ткани O || O H2C – O – CR1 || |R2C – O - CH O | || H2C – O – CR3ТАГ ( триацилглицерол
