Обмен липидов: β – окисление жирных кислот

1.

Обмен липидов
β – окисление жирных кислот

2. β – окисление жирных кислот

• Жирные кислоты – богатый источник энергии
• Окисляются в аэробных условиях
• Процесс происходит в матриксе митохондрии и
зависит также от активности цикла Кребса и
Цепи Переноса Электронов
• Около трети энергетических потребностей
организма удовлетворяется за счет окисления
жирных кислот
• Например, сердечная мышца активно
использует окисление жирных кислот

3. 1-й этап - Активация жирных кислот

Активация жирных кислот происходит в цитоплазме клеток
R – COOH + HS-KoA + АТФ
Ацил-КоА-синтаза
Жирная кислота
R – CO – S-KoA + АМФ + PPi
Ацил-КоА

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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 ЖК
12 АТФ
Следующий цикл
β - окисления

9. 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

10. Синтез АТФ при полном окислении пальмитиновой кислоты.

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

11.

Метаболизм кетоновых тел
Кетоновые тела
образуются,
когда окисление
жирных кислот
происходит
активнее, чем
работа цикла
Кребса,
вследствие чего
накапливается
избыток
Ацетил-КоА

12. Окисление жирных кислот с нечетным количеством углеродных атомов

Метаболизм кетоновых тел
2

13. Окисление жирных кислот с одной двойной связью

Метаболизм кетоновых тел
Продукция кетоновых тел усиливается при:
• Длительная интенсивная мышечная работа
• Длительном голодании
• Сахарном диабете – развитие
кетоацедемической комы
• Кетонемия у детей до 7 лет – рвота на фоне
высокой температуры при ОРВИ.

14. Этапы β – окисления олеиновой кислоты

Биосинтез насыщенных
жирных кислот

15. Окисление полиненасыщенных жирных кислот

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

16. Этапы β – окисления олеиновой кислоты

Происхождение субстратов для синтеза
жирных кислот и ТАГ
ТАГ
ЦИТОЗОЛЬ
Глюкоза
Глюкозо – 6 - фосфат
NADP+
ПФПуть
Глюкозо – 6
фосфат ДГ
Фруктозо– 6 - фосфат
Глицерол – 3
фосфат
ДАФ
АТФ
Митохондриальная Пируват
мембрана
ПДК
Ацетил - КоА
Оксалоацетат
NADPН+Н+
NADP+
Малат
ГАФ
Жирная кислота
Оксалоацетат
Пальмитоилсинтетаза
Малик - фермент
Цитрат
Малат
АцетилЦитратлиаза
КоА
Цитрат
Ацетил - КоА
Малонил КоА
Карбоксилаза
Изоцитрат
↓↓V
Фумарат
Сукцинат
↑ NADN/NAD+
Изоцитратдегидрогеназа
↑ АТФ/АДФ α - Кетоглутарат
Холестерол
↓ Vцтк Сукцинил - КоА

17. Этапы β – окисления олеиновой кислоты

Синтез жирной кислоты
Жирные кислоты синтезируются из ацетил – КоА,
который образуется при аэробном окислении глюкозы. Роль
переносчика ацетильных групп из митохондрий выполняет
цитрат, который в цитоплазме расщепляется на ацетилКоА и оксалоацетат.
СООН
Н2С – СООН
НО – С – СООН
Н2С – СООН
С = О + Н3С – С ~ SKoA
Цитратлиаза
АТФ
HS – KoA
СН2
АДФ
Pi
СООН
Цитрат
О
Оксалоацетат

18. Метаболизм кетоновых тел

1-й этап Перенос ацетильных остатков
из митохондрий в цитозоль

19. Метаболизм кетоновых тел

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

20. Метаболизм кетоновых тел

Синтаза жирных кислот

21. Биосинтез насыщенных 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
( АПБ – ацилпереносящий
белок)
Малонил-КоА
HS - KoA
O
– S – C – CH3
– S – C – СН2 – COOH
O
Ацетилмалонил - АПБ

22.

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

23. Происхождение субстратов для синтеза жирных кислот и ТАГ

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

24.

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

25. 1-й этап Перенос ацетильных остатков из митохондрий в цитозоль

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

26.

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
Бутирил - АПБ
– 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

27. Синтаза жирных кислот

Синтез пальмитиновой кислоты
O
– S – C – CH2 – CH2 – CH3
– S – С – СН2 – СООН
Бутирилмалонил - АПБ
O
7
CO2
– SH
– S – C – СН2 – С - CH2 – CH2 – CH3
O
O
Ацетобутирил - АПБ

28. 3-й этап Синтез пальмитиновой кислоты

Синтез пальмитиновой кислоты
– SH
– S – C – СН2 – С - CH2 – CH2 – CH3
O
O
Пальмитоил - Е
Н2О
Е
Пальмитиновая кислота (пальмитат)
Ацетобутирил - АПБ

29. Синтез пальмитиновой кислоты

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)

30. Синтез пальмитиновой кислоты

Регуляция активности
ацетил – КоА - карбоксилазы
Адреналин Глюкагон
АТФ
Цитрат
Пальмитоил
- КоА
Неактивные протомеры
Ацетил – КоА
карбоксилазы
Активная
(Е – ОН)
Ацетил –КоА
карбоксилаза
мРНК
↑ V транскрипции (инсулин)
ДНК
ПКА
Р
АДФ
ФПФ
Pi
H2O
Неактивная
(Е – ОР)
Ацетил – КоА
карбоксилаза

31. Синтез пальмитиновой кислоты

Биосинтез триацилглицеролов

32. Синтез пальмитиновой кислоты

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

33. Синтез пальмитиновой 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
O
||
R3C~ SKoA
Печень - в составе ЛПОНП
выходят в кровь.
Кишечник-в составе ХМ незр.
выходят в лимфу
ТАГ ( триацилглицерол)

34. Синтез пальмитиновой кислоты

Благодарю за внимание!