Обмен липидов 3ч

1.

ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России
кафедра биохимии им. Г. Я. Городисской
ОСНОВНЫЕ ЛИПИДЫ ОРГАНИЗМА,
ПЕРЕВАРИВАНИЕ, ВСАСЫВАНИЕ, ТРАНСПОРТ.
МОБИЛИЗАЦИЯ И КАТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ,
РЕГУЛЯЦИЯ ПРОЦЕССОВ.
Профессор кафедры биохимии
им. Г. Я. Городисской,
д.б.н., Копытова Татьяна Викторовна

2.

ЧАСТЬ 3. ВНУТРИТКАНЕВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ
ЛИПИДОВ. МОБИЛИЗАЦИЯ ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛОВ.
БЕТА-ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ. КЕТОНОВЫЕ
ТЕЛА.

3.

СОДЕРЖАНИЕ
1. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ И МОБИЛИЗАЦИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ ЛИПИДОВ В
ЖИРОВОЙ ТКАНИ. ГОРМОНЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ ЛИПАЗА. РОЛЬ ИНСУЛИНА,
ГЛЮКАГОНА И АДРЕНАЛИНА В РЕГУЛЯЦИИ СИНТЕЗА И МОБИЛИЗАЦИИ
ЖИРОВ.
2. ОКИСЛЕНИЕ ГЛИЦЕРОЛА В ТКАНЯХ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
ОКИСЛЕНИЯ ГЛИЦЕРОЛА ДО УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА И ВОДЫ.
3. БЕТА-ОКИСЛЕНИЕ СВОБОДНЫХ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РЕАКЦИЙ. СВЯЗЬ С ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПЬЮ.
ОСОБЕННОСТИ БЕТА-ОКИСЛЕНИЯ НЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ.
4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПОЛНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПАЛЬМИТИНОВОЙ И
СТЕАРИНОВОЙ ЖИРНЫХ КИСЛОТ.
5. КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА: ПРЕДСТАВИТЕЛИ, ОБРАЗОВАНИЕ В ПЕЧЕНИ И
ДАЛЬНЕЙШЕЕ ОКИСЛЕНИЕ В ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ТКАНЯХ.
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЭТОГО ПРОЦЕССА.

4.

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ И МОБИЛИЗАЦИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ ЛИПИДОВ
В АБСОРБТИВНЫЙ ИПЕРИОД В РЕЗУЛЬТАТЕ ЛИПОГЕНЕЗА
ПРОИСХОДИТ РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ЛИПИДОВ В ЖИРОВОЙ
ТКАНИ В ВИДЕ ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛОВ (ТАГ) .
ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛЫ ЯВЛЯЮТСЯ ФОРМОЙ ХРАНЕНИЯ
КАК НАСЫЩЕННЫХ ТАК И МОНОНЕНАСЫЩЕННЫХ
ЖИРНЫХ КИСЛОТ.
ЛИПОЛИЗ - РАСПАД ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛОВ ИЛИ
МОБИЛИЗАЦИЯ ЖИРА ИДЕТ В ЖИРОВЫХ КЛЕТКАХ
ПОСТОЯННО И ОБЫЧНО СОХРАНЯЕТСЯ РАВНОВЕСИЕ
МЕЖДУ ЛИПОЛИЗОМ И ЛИПОГЕНЕЗОМ.
ДАЖЕ В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ ОРГАНИЗМА ПЕЧЕНЬ, СЕРДЦЕ, СКЕЛЕТНЫЕ
МЫШЦЫ И ДРУГИЕ ТКАНИ (КРОМЕ ЭРИТРОЦИТОВ И НЕЙРОЦИТОВ) БОЛЕЕ
50% ЭНЕРГИИ ПОЛУЧАЮТ ИЗ ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ,
ПОСТУПАЮЩИХ ИЗ ЖИРОВОЙ ТКАНИ БЛАГОДАРЯ ФОНОВОМУ
ЛИПОЛИЗУ. ПО МЕРЕ УМЕНЬШЕНИЯ РЕЗЕРВОВ ГЛЮКОЗЫ КЛЕТКИ ВСЕ
БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ ПОЛУЧАЮТ ИЗ ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ. ТАКИМ
ОБРАЗОМ, НАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ ВЫПОЛНЯЮТ РОЛЬ
СВОЕОБРАЗНОГО БУФЕРА ЭНЕРГИИ В ОРГАНИЗМЕ.

5.

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ И МОБИЛИЗАЦИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ ЛИПИДОВ
Источники триацилглицеролов в жировой ткани:
- Хиломикроны (осуществляют транспорт экзогенных жиров)
- ЛПОНП (осуществляют транспорт собственных ТАГ организма,
синтезированных в печени из глюкозы)
- Синтез ТАГ в адипоцитах жировой ткани из глюкозы.
ЛИПОЛИЗ ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛОВ В ЖИРОВОЙ ТКАНИ
Процесс осуществляется под действием
гормончувствительной липазы – ТАГ-липазы.
Образовавшийся диацилглицерол другие тканевые липазы
(диацилглицероллипаза, моноацилглицероллипаза)
гидролизуют ТАГ до глицерола и жирных кислот.

6.

РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ТАГ-ЛИПАЗЫ
Глюкагон и адреналин
через
аденилатциклазную
систему активируют
протеинкиназу А, которая
фосфорилирует и
активируют ТАГ-липазу
Инсулин препятствует активации ТАГ-липазы
- активирует фосфопротеинфосфатазу,
которая дефосфорилирует ТАГ-липазу
- активирует фосфодиэстеразу, которая
гидролизует цАМФ, останавливая каскадную
активацию ТАГ-липазы

7.

ОКИСЛЕНИЕ ГЛИЦЕРОЛА В ТКАНЯХ
-1 АТФ
3 АТФ
5 АТФ
3 АТФ
12 АТФ
Энергетический выход окисления 1 молекулы глицерола
до конечных продуктов составит 22 молекулы АТФ.

8.

БЕТА-ОКИСЛЕНИЕ СВОБОДНЫХ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
β-Окисление - специфический путь катаболизма жирных кислот, при
котором от карбоксильного конца жирной кислоты последовательно
отделяется по 2 атома углерода в виде ацетил-КоА.
ЭТАПЫ ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ:
• активация жирной кислоты в цитоплазме клетки
• транспорт ацильной группы в митохондрии
• последовательность реакций β-окисления
ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ТРЕБУЕТ НАЛИЧИЯ:
- свободных жирных кислот
- витаминоподобного соединения – карнитина,
- окисленных эквивалентов НАД+ и ФАД+
- ферментов активации жирной кислоты, переноса ацил КоА через
мембрану митохондрии, одного витка β-окисления

9.

БЕТА-ОКИСЛЕНИЕ СВОБОДНЫХ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
АКТИВАЦИЯ ЖИРНОЙ КИСЛОТЫ
Ацилкарнитинтрансфераза 1 в
межмембранном пространстве
присоединяет активированный
остаток жирной кислоты к карнитину.
Ацилкарнитин транспортируется в
митохондрии ферментом транслоказой
Ацилкарнитинтрансфераза 2
освобождает активированную
жирную кислоту и карнитин на
внутренней мембране
митохондрий

10.

РЕАКЦИЯ БЕТА-ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

11.

ОСОБЕННОСТИ БЕТА-ОКИСЛЕНИЯ НЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
β-Окисление этих кислот идёт обычным путём до тех пор, пока
двойная связь не окажется между третьим и четвёртым атомами
углерода. Затем фермент еноил-КоА изомераза перемещает двойную
связь из положения 3-4 в положение 2-3 и изменяет цис-конформацию
двойной связи на транс-, которая требуется для β-окисления.
В этом цикле β-окисления первая реакция
дегидрирования не происходит, так как двойная связь в
радикале жирной кислоты уже имеется, следовательно
не образуется ФАДН2. Этим объясняется разный
энергетический эффект у окисления пальмитиновой
кислоты С16 и пальмитолеиновой кислоты С16 (на 2 АТФ
меньше).

12.

ОСОБЕННОСТИ БЕТА-ОКИСЛЕНИЯ НЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

13.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ β-ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Формулы расчета АТФ:
насыщенной жирной кислоты
ненасыщенной жирной кислоты
[5(n/2 -1] + 12 x n/2] -1
[[5(n/2 -1] + 12 x n/2] -1] -2
n – число атомов углерода в жирной кислоте
n/2 – количество образовавшихся молекул ацетил-КоА
n/2-1 – количество циклов (виток) β-окисления ЖК
12 – количество молекул АТФ, образующихся при
окислении ацетил-КоА в ЦТК
5 – количество молекул АТФ, которые дают НАДН2 (3) и
ФАДН2 (2) в дыхательной цепи
-1 – затраты АТФ на активацию ЖК

14.

СИНТЕЗ МАЛОНИЛ КОА - РЕГУЛЯЦИЯ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПОЛНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПАЛЬМИТИНОВОЙ ЖИРНОЙ
КИСЛОТЫ:
[5(n/2 -1] + 12 x n/2] -1
n = 16 =130 молекул АТФ,
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПОЛНОГО ОКИСЛЕНИЯ СТЕАРИНОВОЙ ЖИРНОЙ
КИСЛОТЫ
[5(n/2 -1] + 12 x n/2] -1
n = 18 =147 молекул АТФ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПОЛНОГО ОКИСЛЕНИЯ ОЛЕИНОВОЙ ЖИРНОЙ КИСЛОТЫ
[[5(n/2 -1] + 12 x n/2] -1] -2
n = 18 =145 молекул АТФ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПОЛНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПАЛЬМИТОЛЕИНОВОЙ ЖИРНОЙ
КИСЛОТЫ
[[5(n/2 -1] + 12 x n/2] -1] -2
n = 16 =128 молекул АТФ

15.

РЕГУЛЯЦИЯ СКОРОСТИ β-ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Регуляторный фермент-карнитинацилтрансфераза I: активация
при голодании и торможение при избытке углеводов и высокой
концентрации малонил-КоА.
Аллостерические регуляторы
-
АТФ/АДФ
-
НАД+/НАДН2
наличие субстрата – жирных кислот, поступающих в митохондрии

16.

КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА
Кетоновые тела – продукты неполного окисления жирных кислот,
альтернативные глюкозе субстраты окисления, которые
образуются в митохондриях печени.
Содержание кетоновых тел в
сыворотке крови человека в
норме 0,03- 0,6 мМ/л
Концентрация кетоновых тел в
крови увеличивается при низком
соотношении инсулин/глюкагон:

17.

КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА
ОБРАЗУЮТСЯ В ПЕЧЕНИ, ОКИСЛЯЮТСЯ В ПЕРЕФЕРИЧЕСКИХ ТКАНЯХ В
АЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ.
ВМЕСТЕ С ЖИРНЫМИ КИСЛОТАМИ ЯВЛЯЮТСЯ ОСНОВНЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ
СУБСТРАТАМИ СЕРДЦА (АЦЕТОУКСУСНАЯ КИСЛОТА БЕТА-ОКСИМАСЛЯНАЯ
КИСЛОТА)
АЦЕТОН ПРЕДОТВРАЩАЕТ КЕТОАЦИДОЗ
ПРИЧИНЫ ИЗБЫТОЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
ДЛИТЕЛЬНОЕ ГОЛОДАНИЕ
ФИЗИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
ДИЕТА С ИЗБЫТОЧНЫМ
ПОСТУПЛЕНИЕМ ЖИРОВ
ИЗМЕНЕНИЕ
ГОРМОНАЛЬНОГО СТАТУСА
БЕРЕМЕННОСТЬ
ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 1 ТИПА
АЛКОГОЛИЗМ
ХРОНИЧЕСКАЯ ПОЧЕЧНАЯ
НЕДОСТАТОЧНОСТЬ
ГЛИКОГЕНОЗЫ

18.

БИОСИНТЕЗ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ (в митохондриях печени)

19.

РЕГУЛЯЦИЯ БИОСИНТЕЗА КЕТОНОВЫХ ТЕЛ
Регуляторный фермент синтеза кетоновых тел
бета-гидрокси-метил-глутарил (ГМГ) - КоА синтаза.
• синтез ГМГ-КоА-синтазы увеличивается при повышении
концентрации жирных кислот в крови (голодание, физическая
работа)
• ГМГ-КоА-синтаза ингибируется высокими концентрациями
свободного кофермента А
Кетоновые тела являются водорастворимыми кислотами. Их
избыточное количество в тканях может вызывать кетоацидоз, что
приводит к:
• нарушению транспорта кислорода, функционирования
гемоглобина, нарушению конформации белков и Na/К баланса,
• мембранотропному эффекту (ацетон- органический
растворитель, нарушается целостность мембран при его
высокой концентрации).

20.

КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА – СУБСТРАТЫ ОКИСЛЕНИЯ

21.

МЕХАНИЗМ КЕТОЗА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СОСТОЯНИЯХ
ПРИ ГОЛОДАНИИ СООТНОШЕНИЕ ИНСУЛИН/ГЛЮКАГОН НИЗКОЕ И ПОЭТОМУ В
ПЕЧЕНИ АКТИВНО ИДЕТ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ, ДЛЯ КОТОРОГО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ
ОКСАЛОАЦЕТАТ. В СВЯЗИ С ЭТИМ, ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ, ПОСТУПАЮЩИЕ В
БОЛЬШОМ КОЛИЧЕСТВЕ В ПЕЧЕНЬ, НЕ СГОРАЮТ В ЦТК, А УХОДЯТ В СИНТЕЗ
КЕТОНОВЫХ ТЕЛ.
ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ МЫШЕЧНОЙ НАГРУЗКЕ РЕЗЕРВЫ ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ
ИСТОЩАЮТСЯ, РАЗВИВАЕТСЯ ТЕНДЕНЦИЯ К ГИПОГЛИКЕМИИ И
СЕКРЕТИРУЕТСЯ ГЛЮКАГОН, КОТОРЫЙ УСИЛИВАЕТ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ. ПРИ
ЭТОМ КОЛИЧЕСТВО ОКСАЛОАЦЕТАТА СНИЖАЕТСЯ, И ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ,
ПОПАВШИЕ В ПЕЧЕНЬ, БУДУТ ОКИСЛЯТЬСЯ С ОБРАЗОВАНИЕМ КЕТОНОВЫХ
ТЕЛ.
ПРИ БОГАТОЙ ЖИРАМИ ДИЕТЕ, ОСОБЕННО У ДЕТЕЙ, ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ НЕ
УСПЕВАЮТ ВКЛЮЧИТЬСЯ В СОСТАВ ТАГ И ЛПОНП И ЧАСТИЧНО ПЕРЕХОДЯТ В
МИТОХОНДРИИ, ЧТО УВЕЛИЧИВАЕТ СИНТЕЗ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ.
ПРИ АЛКОГОЛЬНОМ ОТРАВЛЕНИИ СУБСТРАТОМ ДЛЯ СИНТЕЗА КЕТОНОВ
ЯВЛЯЕТСЯ АЦЕТИЛ-SКОА, СИНТЕЗИРУЕМЫЙ ПРИ ОБЕЗВРЕЖИВАНИИ ЭТАНОЛА.
ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ 1 ТИПА (ИНСУЛИНЗАВИСИМОМ) В ГЕПАТОЦИТЕ
ГЛЮКОЗЫ МОЖЕТ БЫТЬ МНОГО, Т.К. ГЛЮКОЗА ПРОНИКАЕТ В НЕГО ЧЕРЕЗ ГЛЮТ2 БЕЗ УЧАСТИЯ ИНСУЛИНА. ОДНАКО, ТОЧНО ТАКЖЕ КАК ПРИ ГОЛОДАНИИ,
СООТНОШЕНИЕ ИНСУЛИН/ГЛЮКАГОН НИЗКОЕ, И ОКСАЛОАЦЕТАТ ОЧЕНЬ
АКТИВНО УХОДИТ НА СИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ, ЧТО ТОРМОЗИТ ЦТК И ОТПРАВЛЯЕТ
АЦЕТИЛ-SKOA НА ОБРАЗОВАНИЕ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ.