Липиды. Биосинтез

1. Лекция № 13. «Биосинтез липидов»

Военно-медицинская академия
Кафедра клинической биохимии и лабораторной
диагностики
Лекция № 13.
«Биосинтез липидов»
СПб 2002
1

2. План лекции

1. Биосинтез высших жирных кислот.
2. Особенности синтеза непредельных жирных кислот.
3. Пути синтеза триглицеридов и фосфолипидов.
4. Метаболизм холестерина.
5. Обмен этанола
СПб 2002
2

3. 1. Синтез жирных кислот в организме

Обмен жирных кислот
жирные кислоты
синтез
фосфолипидов
синтез триглицеридов
окисление
ферментативное
образование
холестерина,
простогландинов,
простоциклинов
СПб 2002
синтез эфиров холестерина
неферментативное
синтез
кетоновых тел
до СО2 и Н2О
(АТФ) фермент
перекисное
окисление
липидов
3

4. Синтез жирных кислот (в цитозоле)

1. Цитратный путь
Ацетил-КоА + оксалоацетат
цитрат
т
ци
аза
и
тл
ра
(выходит из матрикса
Мt в цитозоль)
Ацетил-КоА + оксалоацетат
малатдегидрогеназа
малат (в матрикс Mt)
2. Карнитиновый путь
Ацетил-КоА + карнитин
ацетилкарнитин
(выходит из матрикса
в цитозоль, где разрушается, а карнитин
возвращается в Mt)
СПб 2002
4

5. Синтез малонила-КоА из ацетила

I этап
СО2 + АТФ + биотин-энзим
Н3РО4 + АДФ + карбоксибиотин-энзим
II этап
карбоксибиотин-энзим + СН3-СО~S-KoA
ацетил-КоА
HOOС-CH2-CO~S-KoA + биотин-энзим
малонил-КоА
СПб 2002
5

6. Синтаза жирных кислот

Пантотеновая
кислота
(витамин В3)
Н
O
N – CH – C
CH2
O
P
O
CH2
H3C-C-CH3
CH-OH
C=O
NH
(CH2)2
C=O
NH
CH2-CH2-SH
АПБ
4`-фосфопантотеин
(Фп)
Синтаза жирных кислот содержит ацил-переносящий белок
СПб 2002
6

7.

НS
мультиэнзимный
комплекс
НS
1
1
ацетил-КоААПБ-трансфераза
2
малонил-КоААПБ-трансфераза
3
3`-кетоацилАПБ-синтаза
4
3`-оксиацилАПБ-редуктаза
5
3`-гидроксиацилАПБ-дегидратаза
6
еноилАПБ-редуктаза
7
ацилАПБ-гидролаза
2
6
7
5
3
4
Мм = 2 300 000 Да
СПб 2002
7

8.

Синтаза жирных кислот
пальмитат
домен 1
6
1
5
2
4
Р -пантетеин
3
ЦИС
SH
7
АСП
2
5
домен 3
SH
ЦИС
3
4
домен 2
2
малонил-КоААПБ-трансфераза
3
3`-кетоацилАПБ-синтаза
4
3`-оксиацилАПБ-редуктаза
5
3`-гидроксиацилАПБ-дегидратаза
6
еноилАПБ-редуктаза
7
ацилАПБ-гидролаза
1
6
ацетил-КоА
малонил-КоА
СПб 2002
ацетил-КоААПБ-трансфераза
АСП
SH
SH
7
1
8

9. Этапы синтеза жирных кислот(цитозоль)

НS
НS
НS
мультиэнзимный
комплекс
НS
ацетил-КоААПБ-трансфераза
CH3CO-S
CH3C-CH2CO-S
O ацетоацетил
Ацетил-КоА
НАДФ-Н2
HS-KoA
НАДФ-
CН3CH-CH2CO-S
OH
Малонил-КоА
HS-KoA
малонил
3`-кетоацилАПБ-синтаза
СПб 2002
Н2О
СО2
кротонил
еноилАПБ-редуктаза
малонил-КоАтрансфераза
Малонил-КоА
HS-KoA
COOH-CH2CO-S
3`-гидроксиацилАПБ-дегидратаза
HS
CH3CH=CH-CO-S
бутирил
CH3CH2CH2CO-S
гидроксибутирил
CH3CO-S
CH2CO-S
COOH
3`-кетоацилАПБ-редуктаза
HS
НS
малонил-КоААПБ-трансфераза
CH3CH2CH2CO-S
декарбоксилаза
СО2
HS
кетокапронил-S-АПБ-Е
CH3CH2CH2-CO-CH2CO-S
НАДФ-Н2
НАДФ-
деацилаза
Н2О
повторность
этапов
биосинтеза
пальмитил-S9
АПБ-Е

10. Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты: СН3-СО-S-КоА + 7НООС-СН2-СО-S-КоА + 14НАДФН2 --------- СН3-(СН2)14 СООН + 7СО2 + 8НS-КоА + 14НАДФ + 6Н2О (пальм

Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой
кислоты:
СН3-СО-S-КоА + 7НООС-СН2-СО-S-КоА + 14НАДФН2 --------СН3-(СН2)14 СООН + 7СО2 + 8НS-КоА + 14НАДФ + 6Н2О
(пальмитиновая к-та)
или
8СН3-СО-S-КоА + 7АТФ + 14НАДФН2 -------------------СН3-(СН2)14-СООН + 14НАДФ + 8НS-КоА + 7АДФ + 7Н3РО4
+ 6Н2О
СПб 2002
10

11. Синтез мононенасыщенных жирных кислот (микросомальное окисление)

оксигеназа
С15Н31СО~SKoA + НАДФ-Н2 + О2
Пальмитил-КоА
С15Н29СО~SKoA + 2Н2О + НАДФ
Ацил-КоА
Пальмитоолеил-КоА
СН3(CH2)5 – CH=CH – (CH2)7 – CO~S-KoA;
Пальмитоолеил-КоА
СПб 2002
11

12.

Синтез триглицеридов и
фосфолипидов
(в гепатоцитах, кардиомиоцитах, энтероцитах и др. клетках)
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
12

13.

Синтез холестерина
(ЭПР гепатоцитов-80%, энтероцитов-10%)
1. Синтез мевалоновой кислоты
2 CH3CO~SKoA
ГМГ-аденилсинтаза
HS-KoA
CH3CO-CH2CO~SKoA
ацетоацетил-КоА
Ацетил-КоА
HS-KoA
CH3-COOH
OH-C-CH3
CH2CO~SKoA
3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА
ГМГ-КоАредуктаза
СПб 2002
НАДФ-Н2
НАДФ
OH
HOOC-CH2-C-CH2-CH2OH + 2 НАДФ + HS-KoA
CH3
мевалоновая кислота
13

14.

2. Синтез сквалена из мевалоновой кислоты
OH
HOOC-CH2-C-CH2-CH2OH
CH3
мевалоновая кислота
Ю
***
3 АТФ
Ю
3 АДФ
O–Р
HOOC-CH2-C-CH2-CH2O – Р – О – Р
CH3
3`-фосфо-5-пирофосфатомевалоновая кислота
СО2
Фн
СН3
С
Н2С
СН3
С
О–Р–О–Р
изопентенилпирофосфат
(С5)
диметилаллилпирофосфат
(С5`)
ФФн
геранил
пирофосфат
(С10)
фарнезил
пирофосфат
(С15)
СПб 2002
О–Р–О–Р
Н3С
О–Р–О–Р
изопентенилпирофосфат
ФФн
О–Р–О–Р
2 ФФн
НАДФ-Н2
НАДФ-
+
фарнезил
(С15)
14
сквален (С30)

15.

сквален
(С30)
В природе
превращается в
циклическую
структуру
сквален
(С30)
СПб 2002
15

16.

3. Синтез холестерина из сквалена
микросомальное
окисление
2 стадии
скваленоксидоциклаза
НАДФ-Н2 НАДФ«О2»
Н2О
сквален (С30)
цитохром
Р450
несколько
стадий
3 СН3
НО
ланостерин
(С30)
НАДФ-Н2 НАДФ«О2»
Н2О
НО
СПб 2002
холестерин (С27)
плохо выходит
из клеток
16

17.

4. Синтез эфиров холестерина из Фл и Х
ЛХАТ
Фосфатидилхолин + Холестерин
ЛХАТ – лецитин-холестерин-ацилтрансфераза
Лизофосфатидилхолин + Эфир
холестерина
(ацил-холестерин, где R – С17Н33СООН, или
С17Н31СООН)
Кровь:
3,5 – 6,6 ммоль\л
ЭХ – 70%
Х – 30%
СН2-О-СО-С17 Н31
CH-OН
О
СН3
+
CH2-O – P – O-CH2-CH2-N-СН3
_
О
СН3
О
СО – С17Н31 (линолевая)
Лизофосфатидилхолин (яд змей)
эфир холестерина
СПб 2002
17

18. Холестерин

4. Метаболизм холестерина
Пища
(экзогенный)
Синтез
липопротеидов
Биосинтез
(эндогенный)
Холестерин
Канцерогены
Желчные
кислоты
Биомембраны
Провитамин D3
(холинациферол)
СПб 2002
Стероидные
гормоны
18

19.

Обмен этанола
(печень)
1. Цитозоль
АДГ
СН3СН2ОН
этанол
СН3 – НС=О
ацетальдегид (идет в митохондрии)
НАД
НАД-Н2
2. Mt
АДГ
СН3 – НС=О
СН3СOОH
ацетальдегид
НАД
H2O
СН3СOОH + H-SKoA + АТФ
уксусная
кислота
Кетоновые тела
(ацетон)
СПб 2002
НАД-Н2
ацетил
трансфераза
уксусная
кислота
СН3СO~SKoA + АДФ + Фн
СН3СO~SKoA
ацетил-КоА
ацетил-КоА
Биосинтез
жирных кислот
(ожирение)
19