Липиды: обмен, переваривание, окисление

1. Лекция №12. "ОБМЕН ЛИПИДОВ, ПЕРЕВАРИВАНИЕ ЛИПИДОВ. ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ"

Военно-медицинская академия
Кафедра клинической биохимии и лабораторной
диагностики
Лекция №12.
"ОБМЕН ЛИПИДОВ, ПЕРЕВАРИВАНИЕ
ЛИПИДОВ. ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ"
СПб 2002
1

2. План лекции

1. Переваривание липидов.
2. Внутриклеточный липолиз. Окисление жирных кислот.
3. Обмен глицерина.
4. Метаболизм кетоновых тел.
СПб 2002
2

3. Введение

Липиды – разнородные по химическому строению вещества,
характеризующиеся различной растворимостью в органических
растворителях и, как правило, нерастворимые в воде.
ФУНКЦИИ:
1.
Энергетика (1г=9,3 ккал);
2.
Пластичность;
3.
Транспортная;
СПб 2002
.
.
.
Теплоизоляция;
Депонирование;
Регуляторная.
3

4. Общая структура липидов

СН2-О-СО-R1
CH-O-CO-R2
CH2-O-CO-R3
R1, R3 – насыщенные жирные кислоты;
R2 – ненасыщенные жирные кислоты;
R2:
C15H29COOH – пальмитоолеиновая; 1(СН=СН)
С17Н33СООН – олеиновая; 1(СН=СН)
С17Н31СООН – линолевая; 2(СН=СН)
С17Н29СООН – линоленовая; 3(СН=СН)
С19Н31СООН – арахидоновая; 4(СН=СН)
Лейкотриены (Лт)
Тромбоксаны (Тх)
Простациклины (Пц)
Простагландины (Пг)
(витамин F)
СПб 2002
4

5. Классификация липидов

ЛИПИДЫ
СЛОЖНЫЕ
ПРОСТЫЕ
Жиры
Воска
Фосфолипиды
Гликолипиды
Фосфатидилхолины
Фосфатидилэтаноламины
Фосфатидилсерины
Глицеролфосфолипиды
СПб 2002
Стерины,
стериды
Цереброзиды
Сульфатиды
Ганглиозиды
Фосфатидилинозиты
Плазмалогены
Сфингомиелины
5

6. Фосфатидилсерин

СН2-О-СО-R1
CH-O-CO-R2
COO
CH2-O-(P)-O-CH2-CH
NH3
Фосфатидилхолин
СН2-О-СО-R1
CH-O-CO-R2
+ СН3
CH2-O-(P)-O-CH2-CH2-N-СН3
СН3
Фосфатидилэтаноламин
СН2-О-СО-R1
CH-O-CO-R2
+
CH2-O-(P)-O-CH2-CH2-NH3
-
СПб 2002
6

7. Ненасыщенные ЖК, входящие в состав триглицеридов растительных масел.

Масло/кислота Олеиновая Линолевая Линоленовая
(С18 1 =)
(С18 2 =)
(С18 3 =)
Горчичное
Кукурузное
Льняное
Оливковое
Подсолнечное
Рапсовое
Соевое
СПб 2002
Хлопковое
25 - 28
44 - 45
13 - 29
54 - 81
24 - 40
20 - 25
20 - 30
30 - 35
14 - 20
41 - 48
15 - 30
15
46 -72
14
44 - 60
42 - 44
3
44
1
2 - 3
5 - 14
34 - 44
7

8. Переваривание липидов

Активация липазы поджелудочной железы
Пролипаза
(неактивная)
Желчные
кислоты
Колипаза
(из стенки duodenum)
Активный
комплекс
Липаза-Колипаза
СПб 2002
8

9.

Состав жёлчи
Желчные кислоты
ФЛ
ХС
Билирубин
Белки
Неорганические в-ва
50 – 70%
20 – 25%
5%
2%
1%
<1,5%
Переваривание фосфолипидов
Фосфолипаза А1
СН2-О-СО-R1
CH-O-CO-R2 Фосфолипаза А2
О
СН3
+
CH2-O-P-O-CH2-CH2-N-СН3
О
Фосфолипаза С
Фосфолипаза D СН3
СПб 2002
9

10.

Желчные кислоты
ОН
СН3
СН3
СН3
СО-NH
|
(CH2)2
|
SO3
Таурин
ПУЛ
2,5 – 3,5 г/сут
Таурохолат
НО
ОН
ОН
СН3
СН3
СН3
СО-NH
|
CH2
|
СОО
Глицин
СН3
НО
СПб 2002
ОН
Гликохолат
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ:
1.
Эмульгирование жиров;
2.
Активация липазы;
3.
Образование мицелл для
всасывания жирных кислот;
10

11.

Действие липазы на триглицериды
(в сутки 100-120 гр)
СН2-О-СО-R1
CH-O-CO-R2
CH2-O-CO-R3
триглицерид
Активный
комплекс
Липаза-Колипаза
Желчные
кислоты
СН2-ОН
CH-O-CO-R2
CH2-OН
Моноглицерид
R1СООNa
R3СООNa
Эмульгированные натриевые мыла жирных кислот
СПб 2002
11

12.

Мицелла
СН2-ОН
CH-O-CO-С17Н33
Таурохолат
Гликохолат
-
CH2-OН
-
моноглицерид
-
Холестерин
-
Глицерин (г) (Хэ)
-
Мг
желчные
кислоты
-
СПб 2002
- жирные кислоты
12

13.

Всасывание мицеллы.
Кишечная ворсинка
Энтероцит
выход желчных кислот
Просвет
кишечника
- - мицелла
- Лимфатический
сосуд
in ductus lymphaticus
Артерия
СПб 2002
in venae portae
13

14. Ресинтез триглицеридов и фосфолипидов (в энтероцитах)

СН2-ОН
СН2-ОН
CH-OН
CH-OН
CH2-OН АТФ
Глицерин
СН2-О-СО-R1
CH-O-CO-R2
R1-CO-S-KoA
CH2-O-(Р)
АДФ CH2-O-(Р) R2-CO-S-KoA
Глицерофосфат
СН2-О-СО-R1
CH-O-CO-R2
CH2-O-CO-R3
Триглицерид
R
-S
O
C
3-
Фосфатидная к-та
oA
-K
Фн
HsKoA
о
ин
ЦТФ!
РР
ЦДФ-диглицерид
серин-(Р)
ЦМФ
Фосфатидил
серин
)
(Р
л
то
ЦМФ
и
з
Фосфатидил
инозит
Фосфатидил
этаноламин
3”S”-аденозилметионин
3”S”-аденозингомоцистеин
СПб 2002
СО2
Фосфатидил
холин
14

15. ХМ-хиломикроны (липопротеид)

Белок - 2%
Фл – 8%
Тг – 83%
Хс+Хэ – 7%
эндогенные
Адипоциты
Тг
R1
3
R2 R
Хм
липопротеид
липаза
V. portae
Хм
Хм
липопротеид
липаза
Хм
R1
3
R2 R
Тг
СПб 2002
15

16. Внутриклеточный липолиз (гепатоциты, адипоциты, кардиомиоциты)

Внутриклеточный липолиз
ад
р
ен
ал
ин
(гепатоциты, адипоциты, кардиомиоциты)
G
R
AC
2АТФ
цАМФ
Протеинкиназа(н)
Протеинкиназа(а)
Тг-липаза(н)
Тг-липаза(а)
АТФ АДФ
Тг
Кровь, связь с
альбуминами
Дг
Дг-липаза
R1СООН
R3COOH
R2СООН
Мг
Мг-липаза
Глицерин
СПб 2002
16

17. Этапы b-окисления

Этапы окисления
I Активирование жирных кислот (цитозоль)
R-COOH + АТФ + HsKoA Ю R-СO SKoA+
АЦИЛ-КоА
АЦИЛ-КоА-СИНТАЗА
АМФ + ФФн
СН3
+
СН3-N-CH2-CH-CH2-COOH
СН3
ОН КАРНИТИН
R-СO SKoA
СПб 2002
Ю
СН3
+
СН3-N-CH2-CH-CH2-COOH
СН3
О-СO R
КАРНИТИН-АЦИЛ
КоА - ТРАНСФЕРАЗА
АЦИЛКАРНИТИН
Ю
+
II Транспорт в Mt
+ HSKoA
В Mt, где распадается на
R-СO SKoA и карнитин,
17

18.

III окисление (Мt) – четное количество атомов
R
CH2
CH2
CO~SKoA
1
Ю
Н2О
R
CH
Ю
CH
CO~SKoA 2
ФАД ФАД-Н2
R
CHOH
CH2
CO~SKoA
3
Ю
HSKoA
R
C=O
Ю
CH2
CO~SKoA 4
НАД НАД-Н2
1
2
СПб 2002
ацил-КоА-дегидрогеназа;
еноил-КоА-гидратаза;
R
CO~SKoA
СН3
CO~SKoA
повтор
этапов
до
бутирилаКоА
3 гидроксиацил-КоА дегидрогеназа
4
тиолаза;
18

19.

СН3
CH2
CH2
CO~SKoA
1
Ю
Н2О
СН3
CH
Ю
CH
CO~SKoA 2
бутирил- ФАД ФАД-Н2
КоА
СН3
CHOH
CH2
CO~SKoA
3
Ю
кротонилКоА
HSKoA
СН3
C=O
Ю
CH2
CO~SKoA 4
гидроксибутирил- НАД НАД-Н2
КоА
ацетоацетилКоА
СН3
CO~SKoA
СН3
CO~SKoA
Пальмитоил – КоА + 7ФАД + 7НАД + 7H2O + 7HS-КоА --- 8 Ацетил – КоА + 7ФАДН2 + НАДН2
1
2
СПб 2002
бутирил-КоА-дегидрогеназа;
кротонил-КоА-гидратаза;
3
4
гидроксибутирил-КоА-дегидрогеназа ;
тиолаза;
19

20. Энергетический эффект

При каждом цикле окисления образуется 1 ФАДН2 (2 АТФ) и
1 НАДН2 (3АТФ).
- Пальмитиновая кислота пройдет 7 циклов окисления, что даст
образование 5 х 7 = 35 АТФ.
- При окислении пальмитиновой кислоты образуется 8 АцКоА,
которые в цикле Кребса дадут 8 х 12 = 96 АТФ.
Энергетический эффект окисления 1молекулы пальмитиновой
кислоты составит 35 + 96 – 1 = 130 АТФ.

21.

III окисление (Мt) - нечетное количество атомов
СН3
CH2
CH2
СН2
CO~SKoA
Ю
***
Ю
СН3
СН2
CO~SKoA
СН3-CO~SKoA пропионилКоА
1
АТФ АДФ
СООН
CH-СH3
CO~SKoA
метилмалонилКоА
В12
Ю
валерилКоА
«СО2»(вит.Н)
2
СООН
CН2
CH2
CO~SKoA
Ю
Цикл
Кребса
сукцинил-КоА
1
2
пропионил-КоА-карбоксилаза;
метилмалонил-мутаза;
СПб 2002
21

22. Обмен глицерина

Глицерин
АТФ
АДФ
Синтез
фосфолипидов
Синтез
триглицеридов
Глицерофосфат
Глюконеогенез
Окисление
Анаэробное
Аэробное
(до СО2 и Н2О)
20-22 АТФ
Лактат
СПб 2002
22

23. Энергетический эффект аэробного окисления глицерина

СН2-ОН
CH-OН
CН2-OН
1
СН2-ОН НАД НАДН СН2-ОН
------------ СН -ОН -----------СН =О ------ ГАФ
АТФ АДФ СН2-О(Р)
СН2-О(Р)
(глиц-3-ф)
(ДАФ)
ГАФ ---- гликолиз (до ПВК) ---2 АТФ
ПВК ----- АцКоА
---3 АТФ
АцКоА -- цикл Кребса
--- 12 АТФ
Внемитохондриальный НАДН2 ---- (2 АТФ или 3 АТФ) х 2
Итог:
17 + 4 (или + 6) – 1 = 20 или 22 АТФ

24. Метаболизм кетоновых тел (печень)

1. СН3-СНОН-СН2-СООН; гидроксимасляная кислота
2. СН3-СО-СН2-СООН; ацетоуксусная кислота
3. СН3-СО-СН3; ацетон
Биосинтез кетоновых тел:
тиолаза
1)
2 СН3СО~SKoA Ю СН3-СО-СН2-СО~SKoA
HSKoA
2)
СН3
CО
+
CH2
CO~SKoA
ацетоацил КоА
СПб 2002
ацетоацил КоА
СН3
CO~SKoA
оксиметил
глутарил-КоА
синтаза
Ю
HSKoA
СН3
гидроксиCH2
метилНО-С-СН3
глутарил-КоА
CH2
CO~SKoA
24

25. 2 СН3СО~SKoA

3)
СН3
CH2
НО-С-СН3
CH2
CO~SKoA
гидрокси метилглутарил-КоА
бета-ГМГ
лиаза
СН3
C=О ацетоуксусная кислота
CH2
COОН
ацетилKoA
СО2
СН3-С-СН3
О
ацетон
НАД-Н2
НАД
СН3-С-ОН
СН2-СООН
гидроксимасляная
кислота
УТИЛИЗАЦИЯ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ
СООН
CH2
+
CH2
CO~SKoA
СН3
C=О
CH2
COОН
СООН
CH2
CH2
COОН
сукцинат
сукцинил-КоА ацетоуксусная
кислота
Содержание КТ в крови:
30 мг/л – норма;
300-500 мг/л – при голодании;
3-4 г/л – при сахарном диабете;
Цикл Кребса
СПб 2002
+
СН3
C=О
CH2
CO~SKoA
ацетоацетилКоА
тиолаза
HSKoA
2 СН3СО~SKoA
25