Обмен липидов. (Часть 1)

1. КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ БИОХИМИИ

Лекция по биохимии
Тема:
«Обмен
липидов-1»
Краснодар
2017

2. Липиды –

это органические
соединения, различные
по составу и строению,
которые не способны
растворяться в воде, но
хорошо растворяющиеся
в органических
растворителях

3. Функции липидов

•структурная (липиды мембран);
•энергетическая;
•резервная (жир в подкожной жировой
клетчатке и сальниках);
•защитная (механическая и
термическая защита, изоляция
нервных волокон);
•регуляторная (гормоны,
жирорастворимые витамины);
•участие в зрительных процессах.

4.

Классификация липидов
липиды
воска
простые
сложные
(спирт + жк)
(спирт + жк +
дополнительный
компонент)
предшественники
и производные
стериды
нейтральные
жиры
гликолипиды
(спирт+ жк +
углевод)
протеолипиды
(липид +
белок)
. жирные кислоты
. холестерин
. жирорастворимые
витамины
. стероидные
гормоны
фосфолипиды
(спирт+ жк +
фосфорная к-та +
аминоспирт)
. кетоновые тела

5. Классификация простых липидов

Простые липиды: сложные эфиры жирных
кислот с различными спиртами
Ацилглицеролы (нейтральные жиры) сложные эфиры трехатомного спирта
глицерина и высших жирных кислот.
Воска - сложные эфиры одноатомных или
двухатомных длиноцепочечных спиртов и
высших жирных кислот
Стериды - сложные эфиры циклического
спирта холестерола и высших жирных кислот

6. Строение простых липидов

СН2 O CО R1
СН O CО R2
СН2 O СО R3
триацилглицерол
(нейтральный жир)

7. Классификация фосфолипидов

фосфолипиды
глицеролфосфолипиды
фосфатидилхолин
(лецитин)
фосфатидилинозитол
сфингофосфолипиды
фосфатидилэтаноламин
(кефалин)
фосфатидилсерин
плазмалогены
сфингомиелин

8. Строение глицеролфосфолипидов

СН2 O
CО R1
СН2 O
CО R1
СН O
CО R2
СН O
CО R2
OH
OH
СН2 O P OH
СН2 O P O СН2 СН NH2
фосфатидная кислота
COOH
O
O
фосфатидилсерин
СН2 O
CО R1
СН2 O
CО R1
СН O
CО R2
СН O
CО R2
OH
СН2 O P O СН2 СН2 NH2
O
фосфатидилэтаноламин
OH
CH3
СН2 O P O СН2 СН2 N+ CH3
O
фосфатидилхолин
CH3

9. Строение сфингофосфолипидов

HN СО R
H3C (CН2)12 СН СН
СН
СН
O
OH
HO
сфингомиелин
СН2
P O
CH3
O СН2 СН2 N+ CH3
CH3

10. Классификация гликолипидов

гликолипиды
глицеролгликолипиды
сфингогликолипиды
ганглиозиды
олигоцерамиды
цереброзиды
глюкоцереброзиды
галактоцереброзиды
цереброзидсульфатиды

11. Строение сфингогликолипидов

HN СО R
HN СО R
H3C (CН2)12 СН СН
СН
СН2
СН
H3C (CН2)12 СН СН
СН 2ОН
O
СН 2ОН
O
HO
OH
глюкоцереброзид
СН2
СН
OH
O
OH
СН
O
OH
HO
OH
галактоцереброзид
HN СО R
H3C (CН2)12 СН СН
СН
СН2
СН
OH
O
СН 2ОН
HO
цереброзидсульфатид
O
SO3H
OH
OH

12. Жирные кислоты тканей человека

Название
кислоты
Сn : m
ω
Структура кислот
Насыщенные
Миристиновая
Пальмитиновая
Стеариновая
14 : 0
16 : 0
СН3–(СН2)12–СООН
СН3–(СН2)14–СООН
18 : 0
СН3–(СН2)16–СООН
Моноеновые
Пальмитолеиновая
Олеиновая
16 : 1Δ9
СН3–(СН2)5СН=СН(СН2)7–СООН
18 : 1Δ9
СН3–(СН2)7СН=СН(СН2)7–СООН
Полиеновые
Линолевая
18 : 2Δ 9, 12
6
Линоленовая
18 : 3 Δ 9, 12, 15
3
Арахидоновая
20 : 4 Δ 5, 8,11, 14
6
СН3–(СН2)4СН=СН-СН2-СН=СН(СН2)7–СООН
СН3–СН2 -СН=СН-СН2-СН=СН-СН2СН=СН-(СН2)7–СООН
СН3–(СН2)4СН=СН-СН2 -СН=СН-СН2СН=СН-СН2-СН=СН-(СН2)3–СООН

13. Растворимость липидов

Гидрофобные липиды –ТАГ, воска,
эфиры холестерина
Дифильные липиды – фосфолипиды,
гликолипиды, свободный
холестерин, свободные жирные
кислоты

14. Переваривание нейтрального жира

15. Условия переваривания липидов:

1. активность липазы
(температура, оптимум рН,
активаторы)
2. степень эмульгированности
жира (наличие эмульгаторов)

16. Строение желчных кислот

17. Переваривание фосфолипидов

фосфолипаза А1
СН2 O CO R1
СН O CO R2
СН2 O PO3H
фосфолипаза А2
фосфолипаза D
N
фосфолипаза С
R1–COOH – насыщенная жк
R2–COOH – ненасыщенная жк

18. Переваривание стеридов

19. Формы всасывания продуктов переваривания липидов

Свободное всасывание –
короткоцепочечные жирные кислоты (до
С10) и глицерин
Смешанные мицеллы
(с жёлчными кислотами, ФЛ
и β-МАГ) – длинноцепочечные жирные кислоты (> С10)
Хиломикроны – ресинтезированный
нейтральный жир, фосфолипиды,
холестерин

20. Ресинтез нейтрального жира

21.

Строение хиломикрона

22. Типы липопротеинов

Типы липопротеинов
Функции
ХилоЛПОНП
микроны
(ХМ)
Транспорт Транспорт
экзогенных эндогенлипидов
ных
липидов
Место
Эпителий
Клетки
образования тонкого
печени
кишечника
Плотность,
г/мл
Диаметр
частиц, нм
Основные
апопротеины
ЛППП
ЛПНП
ЛПВП
Промежу- Транспорт Удаление
точная
холестери- избытка
форма
на в ткани холестерина
Кровь
Кровь (из
ЛПОНП и
ЛППП)
Клетки
печени
0,92-0,98
0,96-1,00
1,00-1,06
1,06-1,21
>120
30-100
21-100
7-15
В-48
С-II
E
В-100
С-II
E
В-100
А-I
С-II
E
В-100
E

23. Состав липопротеинов

состав липопротеинов, %
липопротеин ТАГ Х + ЭХ
апоФЛ
протеины
ХМ
85
5
2
3
ЛПОНП
55
17
10
18
ЛППП
28
38
11
23
ЛПНП
7
50
22
21
ЛПВП
3
20
50
27

24.

Роль липопротеинлипазы
R3 COOH
СН2O СО R1
СН O СО R2
3 Н2 О
R1 COOH
R2 COOH
липопротеинлипаза
СН2OH
СН OH
СН2O СО R3
СН2OH
триглицерид
(ТАГ)
глицерол
В составе ХМ или
ЛПОНП

25.

Роль липопротеинлипазы

26. Синтез триацилглицеролов в печени и жировой ткани

27.

СН2 O CO R
СН O CO R
R CO ~ SKoA
2 НS-КоА
трансфераза
СН2 O CO R
СН O CO R
СН2 O CO R
СН2 O OH
диацилглицерол
триацилглицерол
жировая ткань депонирование
печень - в составе ЛПОНП
выходят в кровь

28. Мобилизация триацил-глицеролов

СН2 O CO R
СН O CO R
СН2 O CO R
Мобилизация
триацилглицеролов
триацилглицерол
(ТАГ)
ТАГ-липаза
Р
Н2О
R-COOH
СН2 O CO R
СН O CO R
СН2 OH
диацилглицерол
(ДАГ)
в кровь

29.

СН2 O CO R
СН O CO R
СН2 OH
диацилглицерол
(ДАГ)
СН2 OH
ДАГ-липаза
Н2О
СН O CO R
R-COOH
СН2 OH
МАГ-липаза
Н2О
моноацилглицерол
(МАГ)
в кровь
R-COOH
СН2 OH
СН OH
СН2 OH
глицерол

30. Регуляция обмена нейтрального жира

Инсулин активирует
депонирование
нейтрального жира
Глюкагон и адреналин
усиливают мобилизацию за
счёт активации ТАГ-липазы
(триацилглицеридлипазы)

31. Активация жирных кислот

НS-КоА
R COOH
АТФ
АМФ + РРi
ацил-КоАсинтетаза
2 R
CO ~ SKoA
ацил-КоА

32. Транспорт жирных кислот в митохондрии

+
N (СН 3)3
НS-КоА
СН 2
СН2
R
CO ~ SKoA +
ацил-КоА
СН OH
СН2
COOH
цитоплазма
ацилкарнитинтрансфераза
цитоплазматическая
карнитин
НS-КоА
СН OH
СН2
COOH
карнитин
COOH
N (СН 3)3
СН2
СН2
CO~ SKoA +
ацил-КоА
СН 2
+
+
R
СН О ОС R
ацил-карнитин
матрикс
митохондрии
N (СН3 ) 3
N (СН3 )3
ацилкарнитинтрансфераза
митохондриальная
СН О ОС R
СН2
COOH
ацил-карнитин

33. β-Окисление жирных кислот

R
СН2 СН2 CO ~ SKoA
ацил-КоА
дегидрогеназа
ФАД
ФАДН2
R
СН СН CO ~ SKoA
еноил-КоА
гидратаза
R
Н2 О
СН СН2 CO ~ SKoA
OH
гидроксиацил-КоА
2 АТФ

34.

R CH СН2 CO ~ SKoA
OH
дегидрогеназа
гидроксиацил-КоА
НАД+
НАДН + Н+
3 АТФ
R С СН2 CO ~ SKoA
O
тиолаза
R CO~ SKoA
ацил-КоА (nС-2)
кетоацил-КоА
НS-KoA
CH3 CO ~ SKoA
ацетил-КоА
следующий цикл β-окисления
ЦТК
12 АТФ

35. Общая схема цикла β–окисления жирных кислот

дегидрогеназа
2 АТФ
гидратаза
дегидрогеназа
3 АТФ
тиолаза
12 АТФ

36. Энергетический итог β-окисления

энергетический выход = n/2 . 12 + (n/2 - 1) . 5 - 1, где
n – количество С-атомов в жирной кислоте;
n/2 – количество молекул ацетил-КоА,
образованных в процессе β-окисления;
12 – количество АТФ, синтезирующихся при
окислении ацетил-КоА в ЦТК;
(n/2 – 1) – количество циклов β-окисления;
5 – количество молекул АТФ, образованных в
каждом цикле за счёт двух реакций
дегидрирования;
1 – затрата 1 молекулы АТФ на активацию
жирной кислоты

37. Окисление ненасыщенных жирных кислот

Цис-транс-
…
β-окисление

38. Источники и пути использования ацетил-КоА

ПВК
ЖК
( окисление)
кетогенные
АК
кетоновые
тела
ацетил-КоА
ЦТК
холестерин
жирные
кислоты
кетоновые
тела

39. Строение пальмитоилсинтетазы

Е2
Е3
Е4
Е5
Е1
АПБ SH
Е6
SH
Е1 - трансфераза
Е2 - трансфераза
Е3 - синтаза
Е4 - редуктаза
Е5 - гидратаза
Е6 - редуктаза

40. Биосинтез пальмитиновой кислоты

CH3 СО ~ SКоА + СО2 + АТФ
ацетил-КоА
ацетил-КоАкарбоксилаза
кофермент биотин
HOOC СН2 СО ~ SКоА + АДФ + Рi
малонил-КоА

41. Схема биосинтеза пальмитиновой кислоты

42. Схема биосинтеза пальмитиновой кислоты

43. Суммарное уравнение биосинтеза пальмитиновой кислоты

44. Регуляция биосинтеза и окисления жирных кислот

Глюкагон и адреналин:
• увеличивают скорость β-окисления,
• снижают скорость синтеза жирных
кислот
Инсулин:
• снижает скорость β-окисления,
• увеличивает скорость синтеза
жирных кислот

45. Удлинение жирных кислот

H3C (CН2)14 СО ~ SKoA
пальмитоил-КоА
НАДФН+Н+
HOOC CН2 СО ~ SKoA
малонил-КоА
конденсация
элонгаза
(ферментный
комплекс)
восстановление
дегидратация
восстановление
H3C (CН2)16 СО ~ SKoA
стеарил-КоА
деацилаза
Н2О
НS-КоА
H3C (CН2)16 COOH
стеариновая кислота (стеарат)

46. Биосинтез непредельных жирных кислот

H3C (CН2)14 СО ~ SKoA
пальмитоил-КоА
О2 + НАДФН+Н+
десатураза
2 Н2О + НАДФ+
H3C (CН2)5 СН СН (CН2)7 СО~ SKoA
пальмитоолеил-КоА
деацилаза
Н2О
НS-КоА
H3C (CН2)5 СН СН (CН2)7 COOH
пальмитоолеиновая кислота
(пальмитоолеат)

47. Синтез кетоновых тел

2 ацетил-КоА
СН3 CO ~ SKoA + СН3 CO ~ SKoA
тиолаза
НS-КоА
CH3 ОС СН 2 CO ~ SKoA
ацетоацетил-КоА
СН3 CO ~ SKoA
Н2О
ГМГ-КоА-синтаза
НS-КоА
OH
HOOC СН 2 С
СН 2
CH3
CO ~ SKoA
3-гидрокси-3-метил-глутарил-КоА
(ГМГ-КоА)

48.

OH
HOOC СН 2 С
СН 2
CH3
CO ~ SKoA
3-гидрокси-3-метил-глутарил-КоА
(ГМГ-КоА)
ГМГ-КоА-лиаза
СН3 CO ~ SKoA
O
H3C
дегидрогеназа
С
СН 2 COOH
НАДФН+Н+
НАДФ
ацетоацетат
спонтанно
СО 2
+
O
OH
H3C СН СН 2 COOH
-гидроксибутират
в КРОВЬ
в КРОВЬ
H3C
С
СН 3
ацетон
выводится из организма

49. Окисление кетоновых тел

50. Биологическая роль кетоновых тел

являются альтернативным
глюкозе источником
энергии (особенно для
мышечной ткани, особенно
при голодании и сахарном
диабете)

51. Источники и пути использования холестерина

стериды пищи
(0,3-05 г/сут)
синтез в организме
(1 г/сут)
фонд
холестерина
(140 г)
клеточные
мембраны
биологически
важные вещества:
желчные кислоты;
стероидные
гормоны;
провитамин D3

52. Переваривание стеридов

эфир
холестерина
Н 2О
холестеролэстераза
R-COOH
холестерин

53. Биосинтез холестерина

1 стадия – синтез
мевалоновой кислоты
2 стадия – конденсация
3 стадия - циклизация

54. Биосинтез холестерина

2 ацетил-КоА
СН3 CO ~ SKoA + СН3 CO ~ SKoA
тиолаза
НS-КоА
CH3 ОС СН 2 CO ~ SKoA
ацетоацетил-КоА
СН3 CO ~ SKoA
Н2О
ГМГ-КоА-синтаза
НS-КоА
OH
HOOC СН 2 С СН 2
CH3
CO ~ SKoA
3-гидрокси-3-метил-глутарил-КоА
(ГМГ-КоА)

55.

OH
HOOC СН 2 С СН 2 CO ~ SKoA
3-гидрокси-3-метил-глутарил-КоА
CH3
(ГМГ-КоА)
+
редуктаза
НАДФН+Н
НS-КоА
НАДФ+
OH
HOСН 2 СН 2 С СН 2 COОН
CH3
мевалоновая кислота
3 АТФ
СО2
СН3 С
СН 2
CH2
CH2 O
изопентенилР Р пирофосфат (C5)

56. Этап конденсации

С5 + С5
С10
геранилпирофосфат
С10 + С5
С15
фарнезилпирофосфат
С15 + С15
С30
сквален

57. Этап циклизации

58. Судьба холестерина

выведение
холестерина из
печени
80% в кишечник
желчные
кислоты +
свободный
холестерин
20% в кровь
ЛПОНП
(свободный
холестерин)
ЛПВП
(эфиры
холестерина)

59.

выведение
холестерина из
организма
желчные кислоты (0,5-0,7 г)
стериды кала (0,5-0,7 г)
17-кетостероиды мочи (до 0,05 г)
стериды кожного сала (до 0,1 г)

60. Образование желчных кислот

61. Желчные кислоты

вторичные
парные