Обмен триацилглицеролов и жирных кислот

1. Обмен триацилглицеролов и жирных кислот

2. 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.

3. Липиды

Липиды – это разнообразная по строению группа органических молекул, имеющих общие свойства – 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.

4. Функции липидов

СН3(CH2)nCOO-
Жирная кислота
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

5.

Строение триацилглицеролов (ТАГ)
ТАГ (жиры) являются сложными эфирами жирных кислот и
трехатомного спирта глицерола. К 3 гидроксильным группам
глицерола присоединены 3 остатка жирных кислот
O
O
H2C – O – C – R1
R2 – C – O – CH
O
H2C – O – C – R3
ТАГ – гидрофобные молекулы, различаются строением
жирнокислотных радикалов (R1, R2, R3,).

6.

Переваривание и всасывание
триацилглицеролов (ТАГ) (жиров)
Полость тонкой кишки
Переваривание жиров
(Эмульгирование, гидролиз)
Диацилглицеролы
Моноацилглицеролы
Образование мицелл
и всасывание в слизистую
оболочку кишечника

7.

Ресинтез жиров в клетках слизистой оболочки
кишечника (энтероцитах)
Слизистая оболочка тонкой кишки

8.

Строение липопротеидов плазмы крови
(ХМ, ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП, ЛПВП)
Периферические апопротеины
(например, апоА-II, апоС-II, апо-Е)
Холестерол
Триацилглицеролы
(ТАГ)
Фосфолипид
Гидрофобные
липиды
Интегральные
апопротеины
(апоВ-100 или апоВ-48)
Эфиры
холестерола

9.

Путь экзогенных жиров и хиломикронов
Лимфа
Хиломикроны
(незрелые)
Кровь
Хиломикроны
(незрелые)
ЛПВП
апоС-II
апоЕ
ХМ незр.
Стенки
капилляра
Энтероцит
ЖК
ХМ зрел.
Лизосомы
СО2 + Н2О
Мышца
С-II
Печень
ЛПЛ
ХМ ост.
ЖК
Рецепторы
ЖК
Холестерол
Аминокислоты
Глицерин
ЖК
+
Глицерол
Депо ТАГ
Жировая
ткань

10.

β – окисление жирных кислот –
специфический путь катаболизма

11. Строение триацилглицеролов (ТАГ)

1-й этап - Активация жирных кислот
R – COOH + HS-KoA + АТФ
Ацил-КоА-синтаза
Жирная кислота
R – CO – S-KoA + АМФ + PPi
Ацил-КоА

12.

1-й этап - Перенос жирных кислот через мембраны
митохондрий
Наружная мембрана
Внутренняя мембрана
Цитозоль
R – C ~S-KoA
||
O
Карнитин
Карнитинацилтрасфераза I
HS-KoA
R – C---Карнитин
||
O
*
Т
Р
А
Н
С
Л
О
К
А
З
А
Матрикс
Карнитин
R – C ~S-KoA
||
O
Карнитинацилтрасфераза II
R – C---Карнитин
||
O
HS-KoA

13.

2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот
О
β
α
||
R – CH2 – CH2 – CH2 – C ~ SKoA
– Ацил - КоА
FAD
Ацил – КоА дегидрогеназа
FADH2
О
||
R – CH2 – CH = CH – C ~ SKoA
в ЦПЭ на Q
2 АТФ
– Еноил - КоА

14. Переваривание и всасывание пищевых ТАГ

2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот
О
||
R – CH2 – CH = CH – C ~ SKoA
– Еноил - КоА
Н2О
Еноилгидратаза
ОН
О
|
||
R – CH2 – CH – CH2 – C ~ SKoA
– β – Гидроксиацил - КоА

15.

2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот
ОН
О
|
||
R – CH2 – CH – CH2 – C ~ SKoA
β – Гидроксиацил –
КоА дегидрогеназа
– β – Гидроксиацил - КоА
NAD +
NADH + H +
О
О
||
||
R – CH2 – C – CH2 – C ~ SKoA
в ЦПЭ на FMN
– β –Кетоацил - КоА
3 АТФ

16.

2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот
О
О
||
||
R – CH2 – C – CH2 – C ~ SKoA
– β –Кетоацил - КоА
HSКоА
β –Кетоацил–
КоА тиолаза
О
||
R – CH2 – CH2 – C ~ SKoA
Ацил – КоА ( nC – 2)
О
||
H3C– C ~ SKoA - Ацетил- КоА
в ЦТК – 3-й этап β-окисления
12 АТФ
Следующий цикл
β - окисления

17. Липопротеины – транспортные формы липидов

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
131 - 1 = 130 АТФ
7 х 3 = 21 АТФ

18.

Обмен жирных кислот с нечетным числом
атомов углерода
О
СН3
СН2 С
+ СO2
S-КоА
Пропионил-КоАкарбоксилаза
В7
В12
СН3 СН
α
β
О
С
S-КоА
Метил-малонил-КоА
Пропионил-КоА
Метил-малонилКоА-мутаза
СООН
СООН
\
СООН
О
СН2 СН2
α
β
С
S-КоА
Сукцинил-КоА
ЦТК

19.

Окисление полиненасыщенных жирных кислот

20.

Этапы β – окисления олеиновой кислоты

21.

Этапы β – окисления олеиновой кислоты

22. 1-й этап - Активация жирных кислот

Биосинтез насыщенных
жирных кислот

23. 1-й этап - Перенос жирных кислот через мембраны митохондрий

Отличия биосинтеза жирных кислот
от их окисления
1. Процесс протекает в цитоплазме клетки
2. Идет с потреблением энергии за счет АТФ
3. Требует НАДФН Н+, который образуется в
пентозофосфатном пути окисления глюкозы или при
работе малик-фермента
4. Необходимо «стартовое» соединение
малонил-КоА

24. 2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот

1-й этап Перенос ацетильных остатков
из митохондрий в цитозоль
Цитозоль
Глюкоза
Митохондрия
Пируват
Пируват
Оксалоацетат
NADРH + H+
Малик-фермент
NADР+
Ацетил - КоА
Малат
Цитратсинтаза
NADH + H+
NAD+
Оксалоацетат
Цитратлиаза
Цитрат
Ацетил - КоА
Цитрат

25. 2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот

2-й этап Синтез малонил-КоА
В цитоплазме ацетил–КоА карбоксилируется и
превращается в малонил–КоА – второй субстрат,
необходимый для образования жирной кислоты.
О
Ацетил – КоА карбоксилаза
Н3С – С ~ S-KoA + CO2 + ATФ
Биотин
Ацетил - КоА
О
НООС – СН2 - С ~ S-KoA + АДФ + Рi
Малонил - КоА

26. 2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот

3-й этап Синтез пальмитиновой кислоты
Ацетил – КоА
O
1
Н3С – С - SKoA
HS - KoA
- SH остаток цистеина
- SH остаток тиоэтаноламина
HOOC – CH2 – CО ~ SKoA
Пальмитоилсинтаза
( Е-синтаза жирных
кислот)
Малонил-КоА
HS - KoA
O
– S – C – CH3
– S – C – СН2 – COOH
O
Ацетилмалонил - Е

27. 2-й этап – Собственно β -окисление жирных кислот

Синтез пальмитиновой кислоты
O
– S – C – CH3
– S – C – СН2 – COOH
2
СО2
Ацетилмалонил - Е
O
Реакция конденсации
– SH
Ацетоацетил - Е
– S – C – CH2 – C – CH3
O
O

28. Суммарное уравнение β – окисления, например пальмитоил – КоА, может быть представлено таким образом:

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
– S – C – CH2 – C – CH3
Пентозофосфатный путь
Малик - фермент
3
O
Ацетоацетил - Е
O
NADPH + H+
Реакция восстановления
NADP+
– SH
– S – C – CH2 – CН – CH3
O
OН
β – Гидроксибутирил - Е

29. Синтез АТФ при полном окислении пальмитиновой кислоты.

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
– S – C – CH2 – CН – CH3
4
O
β – Гидроксибутирил - Е
OН
Реакция дегидратации
H2O
– SH
– S – C – CH = CН – CH3
O
Кротонил - Е

30.

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
– S – C – CH = CН – CH3
Пентозофосфатный путь
Малик - фермент
5
Кротонил - Е
O
NADPH + H+
Реакция восстановления
NADP+
– SH
– S – C – CH2 – CН2 – CH3
O
Бутирил - Е

31. Окисление жирных кислот с нечетным количеством углеродных атомов

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
Бутирил - Е
– S – C – CH2 – CН2 – CH3
6
O
I цикл
НООС – СН2 – C ~ SKoA
O
НSKoA
O
– S – C – CH2 – COOH
– S – C – CH2 – CН2 – CH3
O
Малонил - КоА

32. Окисление жирных кислот с одной двойной связью

Суммарное уравнение синтеза
пальмитиновой кислоты
Ацетил - 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)

33. Этапы β – окисления олеиновой кислоты

Биосинтез триацилглицеролов

34. Окисление полиненасыщенных жирных кислот

Синтез триацилглицеролов в кишечнике,
печени и жировой ткани
Глюкоза
Н2С – ОН
|
НС – ОН
|
Н2С – ОН
Н2С – ОН
|
С=О
|
Н2С – О – РО3²ˉ
Глицерол
Дигидроксиацетонфосфат
АТФ
NADH + H+
NAD +
В жировой ткани и печени
В кишечнике и
печени
АДФ
Н2С – ОН
|
НС – ОН
|
Н2С – О – РО3²ˉ
E1
Глицерол -3- фосфат
HS - KoA
E2
O
O
HS - KoA ||
||
R2C~ SKoA
R1C~ SKoA

35. Этапы β – окисления олеиновой кислоты

Синтез триацилглицеролов в кишечнике,
печени и жировой ткани
В печени используется
O
O на синтез фосфолипидов
||
||
O
H2C – O – CR1
O
H2C – O – CR1
||
|
||
|
Фосфатаза
R2C – O - CH
R2C – O - CH
|
|
H2C – ОН
H2C – O – PO3²ˉ Н3РО4
Н2О
Фосфатидная кислота
Жировая
тканьдепонирование
Е3
HS - KoA
ДАГ ( диацилглицерол)
O
||
O
H2C – O – CR1
||
|
R2C – O - CH
O
|
||
H2C – O – CR3
Печень - в составе
O
||
R3C~ SKoA
ЛПОНП
выходят в кровь.
Кишечник-в составе ХМ незр.
выходят в лимфу
ТАГ ( триацилглицерол)