Катаболізм триацилгліцеролів, його регуляція. Окислення жирних кислот. Метаболізм кетонових тіл

1.

Тема 16.
Катаболізм
триацилгліцеролів, його
регуляція.
Окислення жирних кислот.
Метаболізм кетонових тіл.

2.

Тема 12
Катаболізм триацилгліцеролів, його регуляція.
Окислення жирних кислот.
Метаболізм кетонових тіл.
1. Перетравлення триацилгліцеролів, фосфоліпідів, холестеридів у кишечнику.
Роль лізофосфоліпідів. Жовчні кислоти, їх роль в перетравленні ліпідів.
Всмоктування продуктів перетравлення ліпідів. Ресинтез ліпідів у стінці
кишечника.
2. Шляхи метаболізму ліпідів: участь у побудові
та функціонуванні
біомебран, джерело енергії, попередники біологічно активних сполук, жовчних
кислот.
3. Катаболізм триацилгліцеролів: реакції; механізми регуляції активності ТАГліпази. Нейрогуморальна регуляція ліполізу за участю адреналіну, норадреналіну,
глюкагону, інсуліну.
4. Окиснення жирних кислот (β-окиснення): активація жирних кислот, роль
карнітину у транспорті жирних кислот в мітохондрії, послідовність
ферментативних реакцій.
5. Енергетика β-окислення жирних кислот.
6. Окислення гліцеролу та його енергетика.
7. Синтез кетонових тіл, їх утилізація та біологічна роль.

3.

1
Травлення ліпідів
Питання
Яка загальна назва ферментів, які
розщеплюють жири (ТАГ) ?
Де
в
організмі
насамперед
відбувається розщеплення ТАГ? Які
два продукти утворюються? Який
фермент каталізує цей процес?
Який додатковий білок необхідний?
Які функції холістеролестерази?
Які продукти утворюються?
У новонароджених концентрація
ліпази підшлункової залози низька.
Як вони здатні перетравлювати
молочний жир?

4.

1
Травлення ліпідів
Відповіді
Ліпаза розщеплює ТАГ, головне джерело енергії
Розщеплення ТАГ, насамперед починається в тонкому
кишечнику, де утворюється два продукти: 2 вільних
жирних кислоти та МАГ. Реакцію каталізує панкреатична
ліпаза. Білок коліпаза необхідний для стабілізації ліпази
на межі поділу фаз вода-жир.
Холестеролестераза гідролізує ефіри холестерина до
вільного холестерина та жирних кислот.
Лінгвальна ліпаза - травний фермент, ліпаза, що
виробляється розташованими в роті залозами. Функція
лінгвальной ліпази полягає в розщепленні жирів молока,
в основному триацилгліцеролів, у дітей грудного віку.
Оптимальною кислотністю для лінгвальной ліпази є 4-5
рН, що дорівнює кислотності шлункового соку грудних
дітей.

5.

2
Травлення ліпідів
Питання
1. Яка
фунція
гормона
холіцистокініна та секретина в
перетравлюванні ?
2. Яка роль емульгування жирів? Як
це відбувається?
3. Як і де поглинаються харчові
ліпіди?
4. Чому людям з муковісцидозом
можуть
вводити
додаткові
ферменти підшлункової залози
перед їжею?

6.

2
Травлення ліпідів
Відповіді
1.
2.
3.
4.
Холецистокінін стимулює виділення жовчі з жовчного міхура та
ферментів з підшлункової залози. Секретин стимулює виділення
жовчним міхуром розчину, що містить НСО3, який підвищує рН. (
самі по собі ліпіди їжі вивільняють гормони з ендокринних клітин
кишечника)
Емульгування – утворення дрібних крапель жиру з великих ліпідних
крапель за участю амфіфільних. гідрофобна частина амфіфільних
сполук занурується в ліпідну краплю, а полярні (гідрофільні) групи,
які мають негативний заряд, відштовхуються, розриваючи її та
стабілізуючи (зворотнє злипання неможливе).
Гліцерин і ЖК з коротким вуглецевим ланцюгом розчинні в Н2О і
добре всмоктуються в проксимальній частині тонкого кишечника.
Н3РО4 всмоктується у вигляді Na- і K-солей. Аміноспирти (холін,
етаноламін, серин) активуються,
зв'язуючись з ЦДФ, і потім
всмоктуються. Довголанцюгові жирні кислоти, МАГ, холестерол,
вітаміни А, Е, К, Д
не розчинні в Н2О і тому всмоктуються
лише в комплексі з жовчними кислотами.
У хворих на муковісцидоз зміни зі сторони травної системи в першу
чергу стосуються, підшлукової залози: застій панкреатичного секрету
та зниження його pH, як наслідок погіршення травлення. Додаткові
ферменти використовуються у таких хворих для покращення
травлення.

7.

3
Нейрогуморальна регуляція ліполізу.

8.

3

9.

3
Нейрогуморальна регуляція ліполізу.

10.

4.1
Активація жирних кислот
1. Де в клітині відбувається активація ЖК?
2. Дайте назву ферменту, який каталізує дану
реакцію та назвіть продукт реакції
?
?

11.

4.2
Транспорт жирних кислот
1. У якій формі жирні кислоти транспортуються через
мітохондріальну мембрану до матриксу мітохондрій для
подальшого окислення? Як регулюється цей процес?
2. Які кінцеві продукти ß-окислення пальмітінової кислоти?
3. Який етап окислення ЖК буде загальмовано дефіцитом біотину?

12.

4.2
Транспорт жирних кислот
1. Транспортування жирних кислот через щільну мітохондріальну мембрану здійснюється за
допомогою карнітину. У зовнішній мембрані мітохондрій знаходиться фермент карнітинпальмітоілтрансфераза I (карнітин-пальмітоілтрансфераза I), що каталізує реакцію з
утворенням ацилкарнітину (ацильна група переноситься з атома сірки КоА на гідроксильну
групу карнітину з утворенням ацилкарнітину), який дифундує через внутрішню
мітохондріальну мембрану
2. В результа окислення пальмітинової кислоти утворюється 8 ацетил-СоА, 7 НАДН2, 7 ФАДН2
3. ß-окислення ЖК з непарною кількістю вуглецю утворює пропіоніл-СоА( не ацетил-СоА).
Пропіоніл-СоА карбоксилюється до метилмалоніл СоА за допомогою біотин залежної пропіонілСоАеарбоксилази, дефіцит біотину гальмує цей процес.

13.

4.3
Реакції ß- окислення
жирних кислот
1. Дайте назву ферментам,
що каталізують дані
реакції.
2. Дайте назву речовинам та
коферментам.
3. Вкажіть реакції, які
пов’язані з Ланцюгом
переносу електронів.

14.

4.3
Реакції ß- окислення
жирних кислот

15.

5
Енергетичний вихід реакції окиснення ЖК
• У випадку окиснення пальмітинової кислоти
βокиснення буде повторюватися 7 разів. Так, в
молекулі пальмітинової кислоти 16 атомів Карбону,
значить, 16 : 2−1=7 циклів.
В результаті одного циклу β-окиснення
виділяється енергія, яка акумулюється в п'яти
молекулах АТФ (реакції 1 і 3). Всього таких циклів βокиснення для пальмітинової кислоти сім. Отже,
тільки за рахунок β-окиснення пальмітинової
кислоти утворюється:
5 АТФ×7 циклів = 35 АТФ.

16.

• Активні залишки оцтової кислоти, які утворилися в
результаті β-окиснення, включаються в ЦТК, де
окиснюються з утворенням АТФ.
• У пальмітинової кислоти 16 атомів Карбону. Отже, 16 : 2=8
молекул оцтової кислоти утворюється при повному
β-окисненні цієї кислоти.
• Одна молекула оцтової кислоти, яка окиснюється в ЦТК, дає
12 АТФ, а вісім таких молекул: 12 АТФ×8=96 АТФ.
Всього при окисненні пальмітинової кислоти до Н2О і
СО2, за рахунок 7 циклів β-окиснення і 8 ЦТК утворюється
131 АТФ: (35 АТФ+96 АТФ=131 АТФ).
Для введення карбонової кислоти в реакції β-окиснення
використовується одна молекула АТФ, тому чистий вихід
енергії для організму при окисненні пальмітинової кислоти
складає: 131 АТФ−1 АТФ=130 АТФ.

17.

5
Сумарне рівняння бета-окислення
наприклад пальмітоіл – KoA,може бути
представлено таким чином:

18.

6
Окислення гліцеролу.
Дайте назву речовинам та ферментам

19.

6
Розрахуйте енергетичний баланс
окислення гліцерину:
Ацетил-КоА
=
НАДН2
=
Субстратне фосфорилювання =
Витрати АТФ
=
Разом
=

20.

Завдання:
1.Розрахуйте енергетичний вихід
окислення
1-пальмітоїл-2,3-стеароїлгліцерину
2. Чим відрізняється окислення
насичених жирних кислот від
ненасичених? Як це відображається
на кількості АТФ?

21.

7.1
Синтез кетонових тіл
1. Ацетил –CoA, який утворюється в результаті
ß-окислення жирних кислот, використовується
в процесі кетогенезу в печінці. Які два
функціональні кетонові тіла утворюються? Яке
значення має вивільнення СоА під час
кетогенезу?
2. Яким є фізіологічний наслідок утворення
кетонових тіл швидше, ніж їх можна
використовувати?
3. Як відбувається регуляція синтезу кетонових
тіл?
4. Дайте назву речовинам та ферментам.

22.

7.1
Синтез кетонових тіл
1. Ацетоацетат та гідроксибутират є функціональними
кетоновими тілами. Ацетон – метаболічний
«глухий кут». Вивільнення СоА в кетогенезі
дозволяє продовжувати ß-окислення активованих
жирних кислот в печінці.
2. Ацетоацетат та ß-гідроксибутират добре розчинні у
воді органічні кислоти. Під час циркуляції в крові
вони іонізуються, знижуючи таким чином рН і
викликають кетоацидоз
3. Регуляторний фермент синтеза кетонових тіл –
ГМГ-КоА
синтаза.
Синтез
ГМГ-КоАсинтази збільшується при підвищенні концентрації
жирних кислот в крові, тобто при мобілізації жирів
з жирової тканини під дією глюкагона, адреналіна
при голодуванні або фізичній роботі. ГМГ-КоАсинтаза інгібується високими концентраціями
HS-KoA.

23.

7.2
Утилізація кетонових тіл
?
?
?
Як
периферичні
тканини
використовують кетонові тіла? Чому печінка
не може використовувати кетонові тіла?

24.

7.2
Утилізація кетонових тіл
Периферичні, але не печінкові
клітини експресують тіофоразу, яка
переносить СоА з сукциніл-СоА на
ацетоацетат, утворюючи ацетоацетилСоА, який розщеплюється до двох
ацетил-СоА в ЦТК. Кетонові тіла
особливо важливі для мозку при
тривалому голодані.

25.

7.2
Утилізація кетонових тіл

26.

Ситуаційна задача 1
У хворого при зондувані 12-палої
кишки виявлена затримка
відтоку
жовчі з жовчного міхура.
а) Переварюваня та всмоктування яких
компонентів їжі буде порушено?
б) Які компоненти жовчі приймають
участь у цьому процесі?
З якої
речовини вони синтезуються?
в) Яка біологічна роль цих компонентів
жовчі?

27.

Ситуаційна задача 2
У хворого на цукровий діабет
розвинувся кетоацидоз.
а) Назвіть сполуки, накопичення
яких сприяє розвитку кетоацидозу.
б) З якої речовини і в якому органі
сінтезуються кетонові тіла?
в) Вкажіть причини кетоацидозу
при цукровому діабеті.

28.

Ситуаційна задача 3
У хворого на дифтерію знижений вміст
карнітину в серцевому м'язі.
а) Який клас сполук - основне джерело
енергії для кардіоміоцитів?
б) Як зміниться їхнє окислення в цих
умовах?
в) Який процес активується при цьому?