Metabolizm

kwasów tłuszczowych

14 - 24 atomów węgla
Nienasycone w konfiguracji cis

Rola kwasów tłuszczowych

• materiał budulcowy fosfolipidów i glikolipidów

• białka kowalencyjne związane z kwasami tłuszczowymi, mogą odpowiednio

umiejscawiać się w błonach lipidowych

• kwasy tłuszczowe są materiałem energetycznym

• pochodne kwasów tłuszczowych pełnią funkcje hormonów i

międzykomórkowych informatorów.

Triacyloglicerole – cząsteczkowy magazyn energii

• Triacyloglicerole są magazynami skondensowanej energii, ponieważ
występują w postaci w postaci zredukowanej. Mają one charakter silnie
niepolarny, dzięki czemu są magazynowane praktycznie w postaci
bezwodnej,

• Utlenienie

1 g kwasu tłuszczowego

wyzwala około

37,7 kJ

, natomiast z

tej samej masy

cukrowców

lub

białek

uzyskuje się około

16,7 kJ

.

• Przeciętnie człowiek o masie około 70 kg ma zapas paliwa w formie
triacylogliceroli równoważny

418680 kJ

, w formie białek

104670 kJ

(głównie mięśnie), w formie glikogenu

2512 kJ

oraz

167,5 kJ

w postaci

glukozy.

• Triacyloglicerole stanowią około 11 kg masy jego ciała. Gdyby energia
ta była przechowywana w formie glikogenu, to człowiek ważyłby o 55 kg
więcej.

•

Miejscem gromadzenia się

triacylogliceroli w organizmie

ssaków jest

cytoplazma komórek

tłuszczowych

.

Małe kropelki triacylogliceroli

koagulują, tworząc duże struktury

globularne, które mogą zajmować

większość objętości całej

komórki.

Hydroliza triacylogliceroli

•

Pierwszym krokiem w wykorzystywaniu tłuszczowców

jako źródła energii jest ich hydroliza katalizowana przez

lipazy

.

• Aktywność lipaz znajdujących sie w komórkach
tłuszczowych jest

regulowana hormonalnie

.

•

Adrenalina, noradrenalina, glukagon

oraz

hormon adrenokortykotropowy

stymulują

cyklazę adenylanową

, znajdująca się w komórkach tłuszczowych.

Zwiększone dzięki temu stężenie cyklicznego AMP stymuluje następnie kinazę
białek, która z kolei aktywuje lipazę przez jej fosforylację.
•

Cykliczny AMP

spełnia role przekaźnika drugiego rzędu w regulacji lipolizy w

komórkach tłuszczowych
•

Insulina

zmniejsza lipolizę przez inhibicje cyklazy adenylanowej.

•

Glicerol powstały w wyniku lipolizy ulega fosforylacji i utlenieniu do

fosforanu dihydroksyacetonu, który jest przekształcany w

aldehyd 3-

fosfoglicerynowy

.

• Produkt fosforylacji glicerolu może wchodzić na tor przemian

glikolizy

lub

glukoneogenezy

ulegając przekształceniu odpowiednio do

pirogronianu

lub

glukozy

.

Doświadczenie Knoppa (1904 r.)

Fenylopropionian

(kwas o nieparzystej ilości atomów węgla)

benzoesan

kwasy tłuszczowe są rozkładane przez

utlenianie atomu węgla w pozycji

β

kwasy tłuszczowe są rozkładane przez utlenianie węgla w pozycji

β

•

Utlenianie kwasów tłuszczowych

odbywa się w

mitochondriach

.

• Przed wniknięciem do matriks
mitochondrialnej, kwasy
tłuszczowe ulęgają aktywacji
polegającej na utworzeniu wiązania
tioestrowego miedzy grupami
tiolową koenzymu A i karboksylowa
kwasu.

• Źródłem energii niezbędnej do
przebiegu tej syntezy jest ATP.

• Aktywacja przebiega na zewnętrznej błonie mitochondrialnej i jest

katalizowana przez

syntetazę acylo-CoA

(

tiokinazę kwasów

tłuszczowych

).

Rola karnityny w metabolizmie

kwasów tłuszczowych

•

Cząsteczki acylo-CoA o długich łańcuchach nie przenikają łatwo przez

wewnętrzna błonę mitochondrialną, potrzebny jest specjalny mechanizm
transportu.
• Aktywowane kwasy tłuszczowe o długich łańcuchach przekraczają wewnętrzna
błonę mitochondrialną po sprzężeniu z karnityną, amfoteryczną pochodna lizyny.

•

Grupa acylowa zostaje

przeniesiona z atomu siarki
koenzymu A na grupę
hydroksylowa karnityny, tworząc

acylokarnitynę

.

• Reakcje katalizuje

acylotransferaza
(palmitoilotransferaza) karnitynowa

•

Następuje transport

acylokarnityny z udziałem

translokazy

(nośnika) przez

wewnętrzna błonę
mitochondrialna.

•

Po matriksowej stronie

błony grupa acylowa
zostaje przeniesiona na
CoA. Reakcje katalizuje

acylotransferaza
karnitynowa II

.

• Karnityna powraca do
cytozolu z udziałem

translokazy

,

β

-oksydacja kwasów tłuszczowych

Nasycony łańcuch tłuszczowy acylo-CoA ulega rozkładowi w

powtarzającej się sekwencji czterech reakcji:

•

utlenienia przez dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD),

• uwodnienia,

• utlenienia sprzężonego z redukcja NAD

+

• tiolizy przez CoA

W rezultacie każdego cyklu tych reakcji łańcuch

węglowodorowy grupy acylowej jest

krótszy o dwa atomy

węgla

oraz powstaje

FADH

2

,

NADH

i

acetylo-CoA

.

Reakcje zachodzące podczas rozkładu kwasów
tłuszczowych przebiegają w kolejności:

utlenienie

,

uwodnienie

,

utlenienie

,

tioliza

.

•

Pierwsze trzy cykle podczas rozkładu

palmitynianu.

• Z karboksylowego końca kwasu
tłuszczowego w kolejnych cyklach są
usuwane jednostki dwuwęglowe.

„Tłuszcze spalają się w płomieniach cukrowców

”

•

Jeśli rozkład cukrowców i tłuszczów jest

odpowiednio zrównoważony, to

acetylo-

CoA

, powstający podczas utleniania

kwasów tłuszczowych, wchodzi w

cykl

kwasu cytrynowego

.

• Wejście

acetylo-CoA

w ten cykl zależy

od dostępności

szczawiooctanu

, bo po

przereagowaniu z nim tworzy się cytrynian.
•

Acetylooctan

i

3-hydroksymaślan

są

ważnym ilościowo źródłem energii,
wykorzystywanym jako paliwo w procesie
oddychania.

Mięsień sercowy i kora nerki

wykorzystują acetylooctan preferencyjnie
nawet w stosunku do glukozy, natomiast
glukoza jest głównym związkiem
odżywczym dla tkanki mózgowej i
czerwonych krwinek.

Acetylooctan można uważać za

rozpuszczalna w wodzie, a wiec zdatną
do transportu formę jednostki
acetylowej

.

•

Jeżeli występuje

niedobór cukrowców

albo są one wadliwie

wykorzystywane, to stężenie szczawiooctanu ulega zmniejszeniu.
• W okresie

głodu

lub w przypadkach

cukrzycy

szczawiooctan jest

zużywany do syntezy glukozy w glukoneogenezie.
• W takich warunkach acetylo-CoA jest kierowany do tworzenia
acetylooctanu oraz D-3-hydroksymaślanu. Acetylooctan, D-3-
hydroksymaslan i aceton określa się czasami jako

ciała ketonowe

.

W oddechu osób mających we krwi duże stężenie acetylooctanu daje wyczuć
się zapach

acetonu

.

106 ATP

Synteza kwasów tłuszczowych

Synteza kwasu tłuszczowego rozpoczyna się od

karboksylacji

acetylo-

CoA, co prowadzi do uzyskania

malonylo-CoA

. Ta nieodwracalna reakcja

katalizowana przez

karboksylazę acetylo-CoA

jest decydującym etapem

w biosyntezie kwasów tłuszczowych

.

Karboksylaza acetylo-CoA

zawiera grupę prostetyczną biotynę

• W procesie rozkładu kwasów tłuszczowych

fosfopantoteina

spełnia funkcję

składnika koenzymu A

Intermediaty niezbędne w syntezie kwasów tłuszczowych łączą się poprzez grupę
SH

fosfopantoteiny

związanej z resztą serynową

ACP

(pojedynczy polipeptyd,

zbudowany z 77 reszt aminokwasów, nazywany białkowym nośnikiem grup
acetylowych).

acetylo-

CoA +

ACP

acetylo-ACP

+ CoA

malonylo-

CoA

+ ACP

malonylo-CoA

+ CoA

Układ enzymatyczny, który katalizuje syntezę
długołańcuchowych, nasyconych kwasów
tłuszczowych z acetylo-CoA, malonylo-CoA oraz z
NADPH, nazywamy

syntazą kwasów

tłuszczowych

.

W reakcjach biosyntezy jest wykorzystywany
NADPH, a w reakcjach rozkładu, prowadzących
do uzyskania energii - NADH