lipidy 1

Metabolizm lipidów Jacek Kurzepa

Definicja lipidów ów Lipidy są estrami alkoholi i kwas kwasó tłuszczowych. Alkohole: H 2C

OH

HC

OH

H 2C

OH

CH3 ─ (CH2)12 ─ CH ═ CH ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ OH │ │ Sfingozyna OH NH3+

Glicerol

OH Alkohol monohydroksylowy (woski)

Cholesterol HO

Kwasy tłuszczowe – pochodne kwasu mrówkowego (H-COOH):

Nienasycone kwasy tłuszczowe Fatty acids:

Lecytyna (fosfolipid b błłon órkowych) kom komó

Lipidy – wiązanie estrowe O OH Alkohol

HO H2O

C Kwas t łuszczowy

Plazmalogen

Triacyloglicerol

Klasyfikacja lipidów Lipidy proste

KT

� Tłuszcze

KT

� Oleje

KT

� Woski

Glicerol

�

KT

Produkt metabolizmu roślinnego

Triacyolglicerol

Klasyfikacja lipidów Lipidy złożone

KT KT

� Fosfolipidy �

Glicerol

�

Glicerofosfolipidy

Kwas fosfatydowy

�

Sfingofosfolipidy

Ceramid

Sfingozyna

N Cholina

Sfingomielina

KT

Klasyfikacja lipidów �

Lipidy złożone

Sfingozyna

N

� Glikolipidy Galaktoza

gangliozyd GM1

Galaktoza

Logalakt ozamina

N-Acety

Glukoza

Galaktozyloceramid

KT

N

Galaktoza

Sfingozyna

KT

NeuAc

Podjednostka A1 toksyny cholery rozpoznaje na powierzchni komórek jelita gangliozyd GM1.

Energia

17 kJ/g

Energia

Rola biologiczna lipidów: Energetyczna

Białka Cukry

37 kJ/g

Tłuszcze

Rola biologiczna lipidów: Błony biologiczne

Rola biologiczna lipidów: Izolator termiczny i elektryczny

Rola biologiczna lipidów: Przekaźnictwo wewnątrzkomórkowe

Rola biologiczna lipidów: Funkcja specjalne Hormony steroidowe, witamina D – z cholesterolu � Eikozanoidy (tkankowe hormony) – z kwasu arachidonowego �

Cia Ciałła ketonowe

CK

SYNTE ZA

Arachidonian

SYNTE ZA

Cytrynian

Acetylo-CoA

TRAW IENIE

Eikanozydy

β-OKS YDACJ A Acetylo-CoA

RT O P NS A TR

SYNTE ZA WKT

FFA

EZA T N SY Cholesterol

METABOLIZM TAG

Glycerol

Sphingosine Glikosfingolipidy

Fosfolipidy

Lipazy – enzymy trawiące tłuszcze �

Lipazy rozkładają wiązania estrowe pomiedzy kwasami tłuszczowymi, a alkoholem (np. glicerolem). Należą do klasy hydrolaz (woda jest substratem w katalizie)

H20

H20 H20 KT

WKT

KT KT

WKT

Diacyloglicerol Monoacyloglicerol Triacyloglicerol

Glicerol

�

�

Lipazy przewodu pokarmowego Lipaza językowa

dkowa Lipaza żołą łądkowa Lipaza trzustkowa

Lipaza językowa i żołądkowa działają efektywnie jedynie w początkowym okresie życia noworodka. Niskie pH treści żołądkowej unieczynnia lipazę językową i żołądkową.

Trawienie lipidów W środowisku wodnym lipidy tworzą „kuleczki tłuszczu”

KT KT KT

Glicerol

�

�

Ze względu na fakt, iż WSZYSTKIE enzymy działają tylko w środowisku wodnym, lipazy mogą działać jedynie na powierzchni „kuleczek tłuszczu” H20

H20

H20 H20 H20

H20 H20

W celu ułatwienia trawienia lipidów produkowana jest żółć � �

Żółć jest produkowana w wątrobie, a magazynowana z pęcherzyku żółciowym, „woreczku”. Składnikiem żółci są kwasy żółciowe produkowane z cholesterolu

Kwasy żółciowe Rolą kwasów żółciowych (składników żółci) jest emulgacja lipidów co w efekcie znacznie zwiększa powierzchnię trawionych lipidów. H20

H20

H20 H20 ó łc. ż s K wa

H20 H20 H20

K wa s żó ł c

�

c. ł ó sż a Kw

Wchłanianie lipidów �

Produktami trawienia w przewodzie pokarmowym są: Mono-, diacyloglicerol � Glicerol, WKT �

Nab Nabłłonek jelitowy

Lipaza trzustkowa

Estryfikacja

CoA etaza Synt Syntetaza AcyloCoA

Kinaza glicerolowa ATP Glicerolo-3-P

ępuje TYLKO w jelitach i w ątrobie !!! Wyst Wystę wą

Lipidy po ponownym utworzeniu s ą są wydzielane do ŁONKI CH CHŁ ąc tworz tworzą chylomikrony

Brak kinazy glicerolowej w wielu tkankach powoduje, że glicerol nie mo możże być w nich wykorzystany do dalszych przemian (brak aktywacji glicerolu do glicerolo-3-P) � W takim przypadku glicerolo-3-P powstaje w wyniku przemian innych związków (np. aldehydu-3-P-glicerynowego – metabolitu glikolizy) �

Cia Ciałła ketonowe

CK

SYNTE ZA

Arachidonian

SYNTE ZA

Cytrynian

Acetylo-CoA

TRAW IENIE

Eikanozydy

β-OKS YDACJ A Acetylo-CoA

RT O P NS A TR

SYNTE ZA WKT

FFA

EZA T N SY Cholesterol

METABOLIZM TAG

Glycerol

Sphingosine Glikosfingolipidy

Fosfolipidy

Remnanty chylomikron ów chylomikronó

Lipidy s ą są transportowane w lipoproteinach VLDL

Średnica lipoprotein

LDL

HDL1 HDL2 HDL3

Chylomikrony

Struktura lipoproteiny

Fosfolipid

Triacyloglicerol

Ester cholesterolu

Wolny cholesterol

Apoproteina (AI, B-48, B100, CII, D, E)

Chylomikrony są syntetyzowane w ścianie jelit. �

Zawierają bardzo mało białka (ok.1%), dlatego są bardzo lekkie (mają małą gęstość)

�

Chylomikrony są wydzielane do chłonki, a z nią wędrują do krwi.

�

Ich rolą jest transport lipidów z przewodu pokarmowego do krążenia ustrojowego.

izm chylomikron ów Metabol Metabolizm chylomikronó

B-48 B-48

T k a n k i

Jelito

B-48 E E CII

A

CII

D

Lipoaza lipoproteinowa B-48

a

HL

ob r t Wą

B-48 E

E

CII

Cia Ciałła ketonowe

CK

SYNTE ZA

Arachidonian

SYNTE ZA

Cytrynian

Acetylo-CoA

TRAW IENIE

Eikanozydy

β-OKS YDACJ A Acetylo-CoA

RT O P NS A TR

SYNTE ZA WKT

FFA

EZA T N SY Cholesterol

METABOLIZM TAG

Glycerol

Sphingosine Glikosfingolipidy

Fosfolipidy

β-oksydacja � katabolizm kwasów tłuszczowych �

β-oksydacja jest procesem, w którym: � Kwas

tłuszczowy zostaje rozłożony do dwuwęglowych elementów (acetylo-CoA), � Powstają: NADH + H+ i FADH2, �

Zachodzi w mitochondrium komórek, � Acetylo-CoA

może bez przeszkód włączyć się w

cykl Krebsa, � NADH i FADH2 mogą przekazać elektrony i protony na łańcuch oddechowy.

Aktywacja KT w cytoplazmie �

�

Po wchłonięciu do cytoplazmy kwas tłuszczowy zostaje połączony z CoA (zaktywowany do Acylo-CoA). Zużywane są 2 wiązania wysokoenergetyczne z ATP (ATP � AMP + P + P) CoA

Transport do mitochondrium CoA

CoA

Cytoplazma chondrialna Zewnętrzna błona mito

CAT I CoA

Karnityna

Karnityna K/AK translokaza

na nętrz w e W

am błon

a rialn d n o itoch Karnityna

CAT II

CoA

Karnityna CoA

Matriks CAT – carnitine acyl transferase, other name – carnirine palmiotyl transferase (CPT)

�

Karnityna pomaga „spalić” tłuszcze

β-oxidation of even-chain FA β

α rogenaza Dehyd Dehydrogenaza ataza Hydr Hydrataza genaza Dehydro Dehydrogenaza Tiolaza

β-oksydacja „parzystego” KT Acetoacetylo-CoA

A o C

7

6

5

4

3

2

1

Zwi ązek C16 b ędzie mia Zwią bę miałł 7 cykli β-oksydacji �

Podczas cyklu powstają: 1 FADH2, � 1 NADH, � 1 acetylo-CoA. �

�

Ostatni cykl powoduje powstanie 2 acetylo-CoA

Każdy cykl β-oksydacji dostarcza: � � �

FADH2 = 2 ATP NADH = 3 ATP acetylo-CoA = 12 ATP je 129 cz ąsteczek ATP Z PALMITOYLO-CoA (C16) powsta powstaje czą 2 ATP FADH2 3 ATP NADH 12 ATP Acetylo-CoA --------------------------------------17 ATP x 7 cykli = 119 ATP + 1 acetylo-CoA z Ostatniego cyklu = 131 ATP 2 ATP do aktywacji -2 W cytoplazmie = 129 ATP

β-oksydacja „nieparzystego” KT (C17) A o C

Propionylo-CoA (C3)

Propionyl o-CoA (C3) jest zamieniany do Propionylo bursztynylo-CoA (C4) (zwi ązek po średni w (zwią poś cyklu Krebsa). Niezb ędna do tego procesu Niezbę jest witamina B12 o-CoA mo że wej ść na drog ę propionyl propionylo moż wejść drogę glukoneogenezy

W przypadku nadmiaru acetylo-CoA syntetyzowane są ciała ketonowe Acetylo-CoA

CoA

CoA C6

CoA Acetylo-CoA

Acetylo-CoA

CoA

HMG-CoA

CoA

LIAZA HMGCoA

aceton

Acetooctan (C4) ślan β-hydroksyma -hydroksymaś

Ketone bodies

Ketone bodies are utilize only in extr ahepatic tissue extra

Ciała ketonowe są syntetyzowane w mitochondriach wątroby � Mogą służyć jako materiał energetyczny jedynie w tkankach pozawątrobowych � Są syntetyzowane w dużej ilości podczas: �

� Głodu �W

cukrzycy

Oprócz procesu „spalania” KT w komórkach może zachodzić odtworzenie triacyloglicerolu � �

Triacyloglicerol jest materiałem zapasowym, Glicerolo-3-fosforan niezbędny do odtworzenia triacyloglicerolu powstaje z aldehydu-3fosfoglicerynowego pochodzącego z glikolizy (brak kiazy glicerolowej!!!).

Oprócz procesu „spalania” KT w komórkach może zachodzić odtworzenie triacyloglicerolu Lipaza lipoproteinowa

Tkanka ttłłuszczowa

CoA Estryfikacja

Syntaza AcyloCoA

G

G Glikoliza Aldehyd-3-Pglicerynowy

Glicerolo-3-P

Dziękuję za uwagę