Обмен липидов

1. Обмен липидов

2.

МОБИЛИЗАЦИЯ ЖИРОВ
Мобилизации жиров (липолиз) – это гидролиз
собственных ТАГ до глицерола и жирных кислот.
Гидролиз внутриклеточного жира осуществляется под действием
гормончувствительной липазы - ТАГ-липазы.
Образовавшийся диацилглицерол другие тканевые липазы
(диацилглицероллипаза, моноацилглицероллипаза) гидролизуют до
глицерола и жирных кислот.

3. Катаболизм липидов. Внутриклеточный липолиз.

Catecholamines
катехоламины
Клеточная
Cell
membrane
мембрана
АденилатAdenylate
cyclase
циклаза
АТФ
ATP
Жирные
и
Plasmaкислоты
fatty acids
глицерин
плазмы
& glycerol
цАМФ
cAMP
Гормон-чувствит.
липаза
Протеинкиназа
Protein kinase
Гормон-чувствит.
липаза
HSL = Hormone Sensitive Lipase
Гормон-чувствит.
липаза Р
Triglycerides
Триглицериды

4. Катаболизм липидов. Окисление глицерина.

Глицерин
глицеролкиназа
АТФ
АДФ
Глицерол-3фосфат
глицерол-3-фосфат
дегидрогеназа
НАД
НАДН2
Дигидроксиацетонфосфат
триозофосфатизомераза
Глицеральдегид-3фосфат
Гликолиз

5. Окисление глицерола

При окислении глицерола до СО2 и
Н2О выделяется 22 молекулы АТФ
1 НАДН2 = 3 АТФ
Гликолиз от ГАФ до ПВК = 5 АТФ
(2СФ+ НАДН2–3)
ПВК переходит в ацетил КоА – НАДН2
=3 АТФ
Ацетил КоА идет в ЦТК = 12 АТФ
- 1 АТФ на глицеролкиназу

6.

β- ОКИСЛЕНИЕ 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.
Реакции β-окисления и окисления ацетил-КоА в ЦТК и
дыхательной цепи служат одним из основных источников
энергии для синтеза АТФ.
β-Окисление жирных кислот происходит только в
аэробных условиях!!!
Протекает в матриксе митохондрий клеток многих тканей:
печени, почках, сердечной и скелетной мышцах.

7. Бета –окисление ЖК

• β-окисление включает следующие
основные этапы:
• 1) активация жирной кислоты в
цитоплазме клетки
• 2) транспорт активированной ЖК в
митохондрии
• 3) последовательность реакций βокисления

8. Активация жирной кислоты в цитоплазме

АЦИЛ + НSКоА + АТФ АЦИЛ КоА + АМФ + РРн
Е : ацил КоА синтетаза

9. Транспорт в митохондрию

+
H2C-N
(CH3)3
O
HC-O C
R
CH2
COOH
ацил-карнитин
В.С.Гулевич

10. Lipid Catabolism. Oxidation of Fatty Acids.

Транспорт
жирных
кислот
матрикс
Lipid
Catabolism.
Oxidation
of вFatty
Acids.
митохондрий.
Наружная мембрана
митохондрии
Цитозоль
Внутренняя мембрана
митохондрии
Межмембранное
пространство
Матрикс
Карнитин:
ацилтрансфераза II
Карнитин
Карнитин
АЦИЛКарнитин
АЦИЛКарнитин
Карнитин:
ацилтрансфераза I
Транспортер

11.

РЕАКЦИИ β- ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В
МАТРИКСЕ МИТОХОНДРИЙ

12.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ β- ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ
КИСЛОТ
1 виток β-окисления жирных кислот дает 17 АТФ:
1 НАДН2→3 АТФ
1 ФАДН2→2 АТФ
1 ацетил-КоА→12 АТФ
n
число атомов углерода в жирной кислоте
n/2 кол-во образовавшихся молекул ацетил-КоА
n/2-1 кол-во циклов в спирали β-окисления ЖК
12
кол-во молекул АТФ, образующихся при окислении
ацетил-КоА в ЦТК
5 кол-во молекул АТФ, которые дают НАДН2 и ФАДН2 при окислении в ЭТЦ
- 1 затраты АТФ на активацию ЖК

13. Регуляция β- ОКИСЛЕНИЯ

Основная регуляция происходит
через КАТ 1 с помощью ингибитора
малонилКоА.
При высокоуглеводной диете
активность КАТ 1 снижена, при
голодании активность высокая.
АДФ +
АТФ -

14. Связь β- ОКИСЛЕНИЯ с ЦТК и ЦПЭ

β- ОКИСЛЕНИЕ жирных кислот
поставляет в ЦТК, ацетил КоА.
β- ОКИСЛЕНИЕ жирных кислот дает
для дыхательной цепи НАДН2 и
протоны и электроны с ФАДН2.
Таким образом, β- ОКИСЛЕНИЕ идет
только в присутствии кислорода!

15.

ОСОБЕННОСТИ β- ОКИСЛЕНИЯ
НЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

16. Карнитин содержащие препараты

L – карнитин – сжигатель жира, БАД для
спортивного питания.
Карнитон - препарат для лечения
сердечно- сосудистой патологии
ЛВ карнитин - стимулирующий препарат

17. Препарат коррекции катаболизма жирных кислот

Милдронат – (содержит мильдоний –
ингибитор карнитина) При недостатке
кислорода Бета – окисление
невозможно. Поэтому при ишемических
состояниях отключают этот процесс и
переводят метаболизм на др.
энергетические потоки – гликолиз.

18. Кетоновые тела

Ацетон
Ацетоацетат
β-гидроксибутират

19. Значение кетоновых тел

• Кетоновые тела образуются в
печени и экспортируются
в другие ткани в качестве
метаболического топлива.

20. Свойства кетоновых тел

• Высокая растворимость в воде
• Высокая доступность в ткани для
энергетического пополнения
Избыточный синтез КТ приводит к
ацидозу в крови.
Ацетон компенсаторно выделяется
при дыхании.

21. Синтез кетоновых тел

Синтез КТ происходит В
МИТОХОНДРИЯХ ПЕЧЕНИ:
1. При голодании
2. При углеводном голодании (диета)
3. При сахарном диабете
4. При напряженной мышечной
работе

22. Кетоновые тела

Причина избыточного синтеза КТ:
НЕДОСТАТОЧНОСТЬ ЩУК, который
печень использует для
ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА, поэтому Ацетил
КоА в полном объеме не может идти
в ЦТК и идет на синтез КТ.

23. Синтез и окисление кетоновых тел

Synthesis
Синтез
Oxidation
Окисление
(Liver)
(печень)
(Nonhepatic cells)
(внепеченочные
ткани)
ACETYL CoA
22Ацетил
КоА
Тиолаза
Tiolase
ACETYL CoA
22 Ацетил
КоА
-HS-CoA
-HS-КоА
Tiolase
Тиолаза
ACETOACETYL CoA
АцетоацтеилКоА
ГМГКоА –
синтаза
Acetyl
CoAКоА
Ацетил
HS-CoA
-HS-КоА
HS-CoA
-HS-КоА
β-HYDROXYβ –METHYLGLUTARYL КоА
CoA
β-гидроксиметилглутарил
ACETOACETYL CoA
АцетоацетилКоА
Succinate
Сукцинат
HMG CoA lyase
ГМГ КоА - лиаза
-Acetyl
CoAКоА
-Ацетил
NADH++H+
Succinyl CoA
Сукцинил
КоА
NAD
CO2
ACETONE
АЦЕТОН
ACETOACETATE
АЦЕТОАЦЕТАТ
β-HYDROXYBUTYRATE
β-ГИДРОКСИБУТИРАТ

24. Синтез липидов

25.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
ЛОКАЛИЗАЦИЯ В КЛЕТКЕ:
-ЦИТОПЛАЗМА (пальмитоилсинтаза синтезирует
насыщенные
ЖК до С16 – пальмитиновой к-ты)
-ЭПР (элонгаза удлиняет длинноцепочечные ЖК ;
десатураза превращает насыщенные ЖК в
ненасыщенные )

26. Синтез жирных кислот

• Синтез жирных кислот происходит после
приема пищи богатой углеводами.
• Субстрат для синтеза ЖК – Ацетил КоА
Транспорт Ацетил КоА в цитоплазму
происходит с помощью цитрата.
• Цитрат имеет возможность выходить из
митохондрии, так как ЦТК ингибирован
избытком АТФ ( регуляторный фермент
изоцитрат ДГ)

27. Транспорт ацетил КоА в цитоплазму

МИТОХОНДРИЯ
Ацетил КоА + ЩУК + Н2О ЦИТРАТ + НSКоА
Е: цитратсинтаза
Так как, регуляторная реакция ЦТК изоцитратдегидрогеназа
аллостерически ингибирована избытком АТФ цитрат с
помощью переносчиков переходит в цитоплазму.
ЦИТОПЛАЗМА
ЦИТРАТ + АТФ + НSКоА Ацетил КоА + ЩУК + АДФ
Е: цитратлиаза

28.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ (ЦП)
Карбоксилирование ацетил-КоА с
образованием малонил-КоА
Активность фермента ацетил-КоА-карбоксилазы
определяет скорость всех последующих реакций синтеза
жирных кислот.
Регуляция: ИНСУЛИН, ЦИТРАТ – активируют, ГЛЮКАГОН,
ВЖК – ингибируют.

29.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Строение мульферментного комплекса- ПАЛЬМИТОИЛСИНТАЗЫ
Пальмитоилсинтаза - димер из двух полипептидных цепей. Каждая
субъединица содержит 8 доменов: 7 активных центров и ацилпереносящий
белок. Каждая субъединица имеет две SH-группы: одна SH-группа
принадлежит цистеину, другая - остатку фосфопантотеновой кислоты
(производное вит. В5).

30.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
1. Перенос ацетильной группы ацетил-КоА на
тиоловую группу цистеина

31.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
2. Остаток малонила от малонил-КоА переносится на
сульфгидрильную группу ацилпереносящего белка

32.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
3. Ацетильная группа конденсируется с остатком
малонила по месту отделившегося СО2

33.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
4. Кетоацильный остаток восстанавливается, донор
атомов водорода - НАДФН2

34.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
5. Дегидратация β-гидроксиацильного остатка

35.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
6. Транс-еноильный остаток восстанавливается, донор
атомов водорода - НАДФН2

36.

СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
7. Завершается первый этап синтеза перемещением
радикала бутирила на свободную SH-группу цистеина
Затем остаток бутирила подвергается тем же превращениям и
снова удлиняется на 2 углеродных атома, происходящих из
малонил-КоА. Аналогичные циклы реакций повторяются до тех пор,
пока не образуется радикал пальмитиновой кислоты.

37.

ЭЛОНГАЦИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Элонгаза использует малонил-КоА в качестве донора
углеродных атомов, и НАДФН2- в качестве
восстановителя.

38.

ДЕСАТУРАЦИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ в ЭДПР
Десатурация- включение двойных связей в
радикалы жирных кислот.
Основные жирные кислоты, образующиеся в организме человека в
результате десатурации – пальмитоолеиновая (С16:1Δ9) и олеиновая
(С18:1Δ9).

39. Синтез ТАГ

Печень
ГЛИЦЕРОЛ + АТФ ГЛИЦЕРОЛ-3-Ф + АДФ
Е: глицеролкиназа
Адипоциты
глюкоза ДАФ + НАДН+Н ГЛИЦЕРОЛ-3-ф + НАД
Е: 3-ф-глицерол ДГ
3-ф-глицерол + 2 ацилКоА фосфатидная к-та + 2 НSКоА
Е: ацилтрансфераза

40. Синтез ТАГ и фосфолипидов

Фосфатидная кислота
Фосфатидат
фосфатаза
+НОН
-Н3РО4
ЦТФ
ЦДФ + Фн
Присоединение
органического
основания
(этаноламина,
холина, серина,
инозитола и др.
1,2-диглицерид
Ацилтрансфераза
Органич.
основание
Глицерофосфолипид
Нейтральный жир

41. Липотропные и антилипотропные вещества.

ЛИПОТРОПНЫЕ ВЕЩЕСТВА
ВЕЩЕСТВА
(защищают печень от
Жировой дистрофии )
АНТИЛИПОТРОПНЫЕ
(вызывают жировую дистрофию
печени )
-холин,
- С-четыреххлористый
метионин,
-хлороформ,
-серин,
-этанол,
-витамин B5 (пантотеновая кислота), -фосфор (P)
-витамин B6 (пиридоксин),
-мышьяк (As),
-витамин B12 (кобаламин)
-свинец (Pb),
ГЕПАТОПРОТЕКТОРЫ
-оротовая кислота , В3
(мегадозы),

42.

СИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА
Субстрат для синтеза
холестерола- ацетил-КоА
Активация синтеза холестерина происходит при
поступлении в организм пищи, богатой углеводами (так
как при этом возрастает содержание ацетил-КоА).

43.

СИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА
ОСНОВНЫЕ СТАДИИ СИНТЕЗА ХОЛЕСТЕРИНА:
• синтез мевалоната (С6)
• синтез сквалена из мевалоната (С30)
• циклизация сквалена и образование
холестерина (С27)

44.

СИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА: ОБРАЗОВАНИЕ
МЕВАЛОНАТА
Регуляторная
реакция синтеза
холестерина

45. Регуляция синтеза холестерина

Гидроксиметилглутарил КоА
редуктаза (ГМГ редуктаза)
Дефосфорилированная форма –
активная (гормон инсулин)
Фосфорилированная форма –
неактивная (гормон глюкагон)
Экзогенный холестерин - ингибитор

46. Анаболизм липидов. Синтез холестерина

2 ацетил-КоA
Ацетоацетил-КоA
Ацетил-КoA
-HS-КoA
ГМГ-КоА
Mevalonic
acid
Мевалоновая
кислота
2 ATP
2ADP
CO2
Изомеризация,
конденсация
Сквален (C30 )
Окисление
циклизация
Ланостерол
-3CH3(деметилирование)
Холестерол

47. Лекарственные препараты

С возрастом снижается регуляция
ГМГредуктазы экзогенным ХС,
начинает появляться
ГИПЕРХОЛЕСТЕРОЛЕМИЯ
приводящая к атеросклерозу.
Статины – ингибируют ГМГ редуктазу
(МЕВАКОР, МЕВАСТАТИН,
ФЛУВАСТАТИН)

48. Центральная роль ацетилКоА в липидном обмене

49. Схема превращения глюкозы в нейтральный жир

ГЛЮКОЗА -гликолиз
ДАФ
Глицерол-3-фосфат
Пируват
Ацетил-КоА
Жирные
кислоты
Фосфатидная кислота
+НОН
-H3PO4
1,2-диглицерид
НЕЙТРАЛЬНЫЙ ЖИР

50.

Регуляторные факторы обмена липидов
Пища
Высокоуглеводная диета
Пищевой
холестерин
Метаболиты
Гормоны
Голодание
Липотропные
и антилипотропные
вещества
-Малонил-КоА,
-Цитрат
-Длинноцепоч.
Ацил-КоА
-Инсулин,
-Адреналин,
-Глюкагон,
-Кортизол,
-Тироксин