METABOLIZM LIPIDÓW

cz. I

dr Aleksandra Król

Zakład Biochemii Medycznej

Lipidy

– heterogenna grupa związków, pokrewnych kwasom tłuszczowym,

cechuje je: względna nierozpuszczalność w wodzie oraz rozpuszczalność w
rozpuszczalnikach niepolarnych, takich jak eter, chloroform i benzen.

Znaczenie biomedyczne lipidów:

• są wydajnym źródłem energii

• stanowią izolator termiczny

• utrzymują narządy w stałym położeniu

• są składnikiem budulcowym błon biologicznych

• biorą udział w przekaźnictwie sygnałów (hormony steroidowe, wtórne
przekaźniki– diacyloglicerol, fosfatydyloinozytol)

• biorą udział w zjawiskach immunologicznych (eikozanoidy)

• są substratem w biosyntezie niektórych witamin

• połączenia tłuszczów z białkami (lipoproteiny) służą jako środek transportu
lipidów w osoczu

• karotenoid – retinol, wrażliwy na światło, odgrywa główną rolę w procesie
widzenia

LIPIDY

Lipidy proste – estry kwasów tłuszczowych z różnymi

alkoholami:

•

tłuszcze właściwe

(glicerydy) – estry kwasów tłuszczowych z

glicerolem

•

woski

- estry kwasów tłuszczowych z długołańcuchowymi

alkoholami monohydroksylowymi

Lipidy złożone - estry kwasów tłuszczowych, zawierające

dodatkowe grupy funkcyjne:

•

fosfolipidy

– zawierają resztę kwasu fosforowego

glicerofosfolipidy – alkoholem jest glicerol
sfingofosfolipidy – alkoholem jest sfingozyna

•

glikolipidy

– zawierają węglowodany i sfingozynę

cerebrozydy
gangliozydy

•

inne lipidy złożone

– sulfolipidy, aminolipidy, lipoproteiny, lipidy

izoprenoidowe (sterydy i karotenoidy)

PODZIAŁ LIPIDÓW

Kwasy tłuszczowe (KT)

- są łańcuchami węglowodorowymi o różnej

długości i stopniu nasycenia, zakończonymi grupami karboksylowymi.

•

Posiadają zwykle parzystą liczbę atomów węgla (14-24), powstają z
jednostek dwuwęglowych.

•

Cząsteczka KT ma charakter amfipatyczny – posiada fragment
hydrofobowy (łańcuch węglowodorowy) i hydrofilny (grupa
karboksylowa).

• Łańcuch węglowodorowy może być nasycony lub nienasycony (kwasy

jednonienasycone – monoenowe, wielonienasycone – polienowe).

•

W miarę wzrostu liczny atomów węgla w cząsteczce rośnie
temperatura topnienia; obecność i wzrost liczby wiązań podwójnych
obniża temperaturę topnienia. KT są tym bardziej płynne im krótsze
mają łańcuchy i im są bardziej nienasycone.

•

Niemal wszystkie KT mają łańcuchy proste (wyjątek: kwas fitonowy).

•

Nienasycone kwasy tłuszczowe (NKT) mogą występować w dwóch
formach stereoizomerycznych: cis i trans.

•

Wszystkie podwójne wiązania w naturalnie występujących kwasach
tłuszczowych są w konfiguracji

cis

cis

.

.

KWASY TŁUSZCZOWE

W naturalnych tłuszczach zwierzęcych

izomery trans występują w ok. 3-5% w

stosunku do izomerów cis. Izomery trans

powstają w wyniku przemysłowej obróbki

tłuszczu. Występują one w wielu

półsyntetycznie otrzymywanych stałych

tłuszczach roślinnych - takich jak margaryna i

masło roślinne, które są otrzymywane w

wyniku częściowego uwodorniania

naturalnych tłuszczów roślinnych.

IZOMERY CIS I TRANS NKT

Zmiana konfiguracji z cis na trans powoduje, że zmienia się kształt
cząsteczki. Reszty kwasów tłuszczowych o konfiguracji trans mają
kształt liniowy, zaś o konfiguracji cis mają kształt litery "V", co
radykalnie wpływa na ich metabolizm.

Tłuszcze zawierające postać trans kwasów tłuszczowych są szkodliwe
dla zdrowia, doprowadzają do miażdżycy tętnic, należy ograniczyć ich
spożycie.

Izomery trans wpływają niekorzystnie na profil lipidowy człowieka -
powodują spadek poziomu „dobrego cholesterolu” HDL i podnoszą
poziom tzw. „złego cholesterolu” LDL.

Numeracja atomów węgla w kwasach tłuszczowych:

KWASY TŁUSZCZOWE

H

3

C – (CH

2

)

n

– CH

2

– CH

2

– C

O

H

O

ω

3

2

1

β

α

—

— —

Cząsteczka kwasu tłuszczowego ma charakter amfipatyczny –
posiada zarówno fragment hydrofobowy (łańcuch węglowodorowy),
jak i hydrofilowy (grupa karboksylowa zdolna do dysocjacji).

Nazwa

zwyczajow

a kwasu

Nazwa

systematycz

na kwasu

Symbol
kwasu

Wzór

chemiczny

kwasu

Temperatur

a topnienia

Masłowy

Butanowy

C 4:0

CH

3

(CH

2

)

2

CO

OH

- 7,9

Laurynowy

Dodekanowy

C 12:0

CH

3

(CH

2

)

10

COO

H

44,2

Mirystyno

wy

Tetradekano

wy

C 14:0

CH

3

(CH

2

)

12

COO

H

53,9

Palmityno

wy

Heksadekano

wy

C 16:0

CH

3

(CH

2

)

14

COO

H

63,0

Stearynow
y

Oktadekanow
y

C 18:0

CH

3

(CH

2

)

16

COO

H

69,6

Arachidow

y

Eikosanowy

C 20:0

CH

3

(CH

2

)

18

COO

H

75,3

Behenowy

Doeikosanow

y

C 22:0

CH

3

(CH

2

)

20

COO

H

79,9

NASYCONE KWASY TŁUSZCZOWE

Ważniejsze nienasycone kwasy tłuszczowe to:

•

kwasy jednonienasycone (monoenowe):

• kwasy dwunienasycone (dienowe):

• kwasy trójnienasycone (trienowe):

•

kwasy czteronienasycone (tetraenowe):

•

kwasy pięcionienasycone (pentaenowe):

NIENASYCONE KWASY TŁUSZCZOWE



kw

a

s

p

a

lm

it

o

o

le

in

o

w

y

1

6

C

(

ω

-

7

)



kw

a

s

o

le

in

o

w

y

1

8

C

(

ω

-9

)



kw

a

s

lin

o

lo

w

y

1

8

C

(

ω

-6

)



kw

a

s

α

-l

in

o

le

n

o

w

y

1

8

C

(

ω

-

3

)



kw

a

s

γ

-l

in

o

le

n

o

w

y

1

8

C

(

ω

-

6

)



k

w

a

s

a

ra

ch

id

o

n

o

w

y

2

0

C

(

ω

-6

)



kw

a

s

ik

o

za

p

e

n

ta

e

n

o

w

y

2

0

C

(ω

-3

)

N

ie

n

a

sy

co

n

e

k

w

a

sy

tł

u

sz

cz

o

w

e

d

zi

e

lim

y

n

a

g

ru

p

y

n

ie

w

ie

le

ró

żn

ią

ce

si

ę

w

ła

śc

iw

o

śc

ia

m

i

b

io

lo

g

ic

zn

y

m

i.

P

o

d

zi

a

ł

za

le

ży

o

d

b

u

d

o

w

y

c

h

e

m

ic

zn

e

j

–m

ie

js

ca

w

y

st

ą

p

ie

n

ia

p

ie

rw

sz

e

g

o

w

ią

za

n

ia

p

o

d

w

ó

jn

e

g

o

.

W

y

ró

żn

ia

m

y

k

w

a

sy

z

g

ru

p

y:

•

O

m

e

g

a

3

–

w

ią

za

n

ie

p

o

d

w

ó

jn

e

n

a

m

ie

js

cu

3

,

•

O

m

e

g

a

6

–

w

ią

za

n

ie

p

o

d

w

ó

jn

e

n

a

m

ie

js

cu

6

,

•

O

m

e

g

a

9

–

w

ią

za

n

ie

p

o

d

w

ó

jn

e

n

a

m

ie

js

cu

9

.

NIENASYCONE KWASY TŁUSZCZOWE

Kwasy omega 6 odznaczają się wyższą aktywnością biologiczną.

Niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe (NNKT)

–

egzogenne kwasy tłuszczowe, niezbędny element diety
człowieka, gdyż nie są syntetyzowane przez organizm,
muszą być przyjmowane z pożywieniem. Są potrzebne do
tworzenia ważnych związków (np.prostaglandyn).

NNKT z rodziny omega-3:

 kwas α-linolenowy -

źródłem są tłoczone na zimno oleje: lniany i

rzepakowy, nasiona lnu i rzepaku, siemię lniane, orzechy
włoskie, kiełki pszenicy.

 kwas dokozaheksaenowy (DHA)
 kwas eikozapentaenowy (EPA)

–

oba kwasy nasz organizm może

wytworzyć z kwasu α-linolenowego. Źródłem DHA i EPA są ryby
morskie, tj. makrela, łosoś, halibut, dorsz, śledź, sardynka.

NNKT z rodziny omega-6:

 kwas linolowy

–

żródłem są

tłoczone na zimno oleje: sojowy i

kukurydziany, nasiona słonecznika, dyni, sezamu i większość
orzechów.

 kwas γ-linolenowy
 kwas arachidonowy

– oba kwasy organizm może wytwarzać z

kwasu linolowego.

NIEZBĘDNE NIENASYCONE KWASY TŁUSZCZOWE

Niezbędne

nienasycone

kwasy

tłuszczowe

(niezbędne

dla

prawidłowego rozwoju młodych organizmów i zachowania zdrowia u
osób dorosłych):

•

są składnikiem budulcowym wszystkich

błon komórkowych

;

•

są prekursorem w syntezie

eikozanoidów

(kwas arachidonowy), do których

należą:

prostaglandyny

(hormony tkankowe o szerokim działaniu fizjologicznym);

tromboksany

(syntetyzowane w płytkach krwi, powodują skurcz naczyń i

agregację płytek);

leukotrieny

(mediatory prozapalne);

lipoksyny

(silne

właściwości przeciwzapalne - efekt antagonistyczny do leukotrienów);

•

biorą udział w

metabolizmie cholesterolu

i jego transporcie - ponad połowa

estrów cholesterolu występuje w postaci połączeń z kwasem linolowym, co
ułatwia ich rozprowadzanie w organizmie, obniżając poziom cholesterolu we
krwi;

•

biorą udział w

transporcie wody i elektrolitów

przez błony komórkowe;

•

regulują

wydalanie jonów sodu

z organizmu.

Największą wartością i aktywnością biologiczną odznaczają się kwasy

tłuszczowe należące do rodziny omega-3. Prawidłowy stosunek kwasów 
tłuszczowych z rodziny omega-6 do kwasów z rodziny omega-3 powinien
wynosić (<5:1).

ROLA NIENASYCONYCH KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

Większość lipidów spożywamy w postaci triacylogliceroli, które muszą

być rozłożone do kwasów tłuszczowych, aby mogły być wchłonięte
przez nabłonek jelita. Jelitowe enzymy zwane lipazami rozkładają
trójglicerydy do wolnych kwasów tłuszczowych i
monoacyloglicerolu.

• Proces trawienia tłuszczów rozpoczyna się w

jamie ustnej

. Gruczoły

Ebnera, położone na grzbiecie języka, wytwarzają

lipazę językową

.

•

Trawienie kontynuowane jest w żołądku.

Żołądek

wydziela

lipazę

żołądkową

, aktywną w obojętnym pH. Tu działa też

lipaza ślinowa

.

Obie lipazy hydrolizują

triacyloglicerole

zawierajace krótko- (lipaza

ślinowa)

i

długołańcuchowe

kwasy

tłuszczowe

do

1,2-

diacyloglicerolu

i

wolnych kwasów tłuszczowych

. Są szczególnie

potrzebne w okresie noworodkowym, w którym aktywność lipazy
trzustkowej jest mała.

TRAWIENIE LIPIDÓW

a

c

y

l

a

c

y

l

a

c

y

l

a

c

y

l

a

c

y

l

O

H

li

p

a

z

a

H

2

O

K

T

tr

ia

c

y

lo

g

li

c

e

r

o

l

1

,2

-

d

ia

c

y

lo

g

li

c

e

ro

l

Proces trawienia kontynuowany jest w

jelitach

pod wpływem

lipazy

i

fosfolipazy

; enzymy te działają jedynie na powierzchni tłuszczu. W celu

zwiększenia powierzchni tłuszczu dostępnej dla enzymu, woreczek
żółciowy wydziela

żółć

.

Sole kwasów żółciowych

– biologiczne

detergenty, zmniejszają napięcie powierzchniowe kulek tłuszczu, co
prowadzi do ich emulsyfikacji (duże kulki rozpadają się na mniejsze,
wzrasta powierzchnia kontaktu lipidu z enzymem).

Żółć:

•

wytwarzana w hepatocytach wątroby w sposób ciągły

•

magazynowana w pęcherzyku żółciowym

•

emulguje tłuszcze

•

zobojętnia miazgę żołądkową

(pH bardziej zasadowe)

•

z żółcią wydalane są: cholesterol, kwasy żółciowe, leki, toksyny, miedź,
rtęć, cynk, barwniki żółciowe.

Jeśli produkcja soli żółciowych jest niewystarczająca z powodu

choroby wątroby, spore ilości tłuszczu są wydalane z kałem. Taki
stan to biegunka tłuszczowa.

TRAWIENIE LIPIDÓW

Sok trzustkowy

zawiera liczne enzymy:

•

lipazy trzustki

(rozbijają triacyloglicerole na glicerol i

kwasy tłuszczowe)

•

esterazę cholesterolową

(hydrolizuje estry

cholesterolu do cholesterolu i kwasów tłuszczowych)

•

fosfolipazę A

2

(hydrolizuje glicerofosfolipidy do

lizofosfolipidów)

Sok jelitowy

wydzielany przez gruczoły dwunastnicze i

jelitowe zawiera:

•

fosfolipazę soku jelitowego

(rozkłada fosfolipidy do

glicerolu, kwasów tłuszczowych, kwasu fosforowego i
zasady, takiej jak cholina)

TRAWIENIE
LIPIDÓW

Wchłanianie odbywa się w jelicie cienkim.

Produkty trawienia lipidów wchłaniane są z

miceli

utworzonych

przez sole kwasów żółciowych (cząsteczki lipidów otoczone przez
cząsteczki kwasów żółciowych).

micela

W micelach znajdują się: 1-monoacyloglicerole,
2-monoacyloglicerole, kwasy tłuszczowe,
cholesterol, fosfatydylocholina, sole kwasów
żółciowych.

Z rozpuszczalnymi w wodzie micelami, produkty trawienia lipidów dostają się
do wnętrza

enterocytów

– komórek jelita cienkiego, które biorą udział we

wchłanianiu z jelita cienkiego do krwi.

W warunkach fizjologicznych ponad 98% lipidów zawartych w pokarmach jest
wchłanianych w jelitach.

WCHŁANIANIE LIPIDÓW

• Sole kwasów żółciowych

– są wchłaniane w jelicie i przechodzą

do krążenia jelitowo-wątrobowego.

• Fosfolipidy

– są rozkładane przez trzustkową fosfolipazę A2 do

kwasów tłuszczowych i lizofosfolipidów, które są resorbowane
przez nabłonek jelita.

• Estry cholesterolu

– są hydrolizowane przez trzustkową

hydrolazę estrów cholesterolu, uwolniony cholesterol przedostaje
się do rąbka szczoteczkowego.

• 1-monoacyloglicerole

– są hydrolizowane przez lipazę do

glicerolu i kwasów tłuszczowych.

• 2-monoacyloglicerole

– ulegają przemianie do triacylogliceroli

• Długołańcuchowe kwasy tłuszczowe

mogą być użyte do

resyntezy triacylogliceroli.

• Wolny glicerol

– ulega wchłonięciu do krążenia wrotnego lub

wykorzystany jest do resyntezy triacylogliceroli.

W komórkach jelitowych zachodzi

resynteza lipidów

, które po

połączeniu z białkiem, są wydzielane w formie

lipoprotein

(chylomikronów) do układu chłonnego i krwiobiegu.

WCHŁANIANIE LIPIDÓW

Tłuszcze wchłonięte z pokarmów oraz syntetyzowane w wątrobie

i tkance tłuszczowej muszą być transportowane między
różnymi tkankami i narządami, aby mogły być zużywane i
magazynowane.

Ze względu na hydrofobowy charakter lipidów mogą one być

transportowane w środowisku wodnym, jakim jest krew, dzięki
tworzeniu rozpuszczalnych kompleksów z białkami.

Długołańcuchowe kwasy tłuszczowe wiążą się z albuminami,

krótkołańcuchowe rozpuszczają się w osoczu, natomiast inne
lipidy transportowane są w

kompleksach lipoproteinowych

,

które w osoczu krwi występują w kilku rodzajach różniących się
wielkością i składem.

LIPOPROTEINY

LIPOPROTEINY

Lipoproteiny

mają budowę sferyczną.

Wnętrze to
silnie hydrofobowy rdzeń złożony z
niepolarnych
triacylogliceroli i estrów cholesterolu. Rdzeń
otoczony jest hydrofilną powłoką z lipidów,
posiadających grupy polarne oraz białek
zwanych

apoproteinami

.

Apoproteiny zapewniają lipoproteinom
rozpusz -
czalność.
Apoproteiny mogą być ściśle związane z
częścią
lipidową, nie można ich wtedy usunąć, lub
mogą
być swobodnie przenoszone do innych
lipoprotein.

Ultrawirowanie osocza rozdziela lipoproteiny na cztery frakcje o różnej gęstości:

• chylomikrony (CM)

• lipoproteiny o bardzo niskiej gęstości (VLDL)

• lipoproteiny o niskiej gęstości (LDL)

• lipoproteiny o wysokiej gęstości (HDL)

CHYLOMIKRONY

fosfolipidy



T

–

tr

ia

c

y

lo

g

li

c

e

ro

l

C

–

c

h

o

le

s

te

ro

l

S

k

ła

d

c

h

y

lo

m

ik

ro

n

ó

w

:

•

b

ia

łk

a

2

%

•

fo

s

fo

li

p

id

y

3

-8

%

•

e

s

tr

y

c

h

o

le

s

te

ro

lu

1

-

3

%

•

c

h

o

le

s

te

ro

l

1

-2

%

•

tr

ó

jg

li

c

e

ry

d

y

8

5

-9

4

%

•

C

h

y

lo

m

ik

ro

n

y

t

o

l

ip

o

p

ro

te

in

y

z

b

u

d

o

w

a

n

e

z

rd

ze

n

ia

tr

ig

lic

e

ry

d

o

w

e

g

o

(o

k.

9

0

%

)

o

ra

z

o

to

cz

k

i

zł

o

żo

n

e

j

z

fo

sf

o

lip

id

ó

w

,

n

ie

w

ie

lk

ie

j

ilo

śc

i

ch

o

le

st

e

ro

lu

i

a

p

o

lip

o

p

ro

te

in

y

(

a

p

o

B

-4

8

,

a

p

o

A

,

a

p

o

C

II

I

o

ra

z

a

p

o

E

).

•

S

ą

lip

o

p

ro

te

in

a

m

i

n

a

jn

iż

sz

e

j

g

ę

st

o

śc

i

i

n

a

jw

ię

k

sz

e

j

śr

e

d

n

ic

y

,

za

w

ie

ra

ją

n

a

jw

ię

ce

j

lip

id

ó

w

i

n

a

jm

n

ie

j

a

p

o

p

ro

te

in

.

•

Po

w

st

a

ją

w

ś

ci

a

n

ie

j

e

lit

a

c

ie

n

ki

e

g

o

.

•

S

ą

t

ra

n

sp

o

rt

o

w

a

n

e

p

rz

e

z

lim

fę

d

o

k

rw

i,

a

z

n

ią

d

o

t

ka

n

k

i

tł

u

sz

cz

o

w

e

j

i

m

ię

śn

i.

•

P

rz

e

n

o

sz

ą

l

ip

id

y

p

o

ch

o

d

ze

n

ia

p

o

ka

rm

o

w

e

g

o

:

tr

ig

lic

e

ry

d

y

,

ch

o

le

st

e

ro

l

i

je

g

o

e

st

ry

z

j

e

lit

a

d

o

tk

a

n

e

k

o

b

w

o

d

o

w

y

ch

.

•

N

a

p

o

w

ie

rz

ch

n

i

śr

ó

d

b

ło

n

ka

n

a

cz

y

ń

w

ło

so

w

a

ty

ch

t

ka

n

e

k

p

o

za

w

ą

tr

o

b

o

w

y

ch

(

m

ię

śn

i

i

tk

a

n

ki

tł

u

sz

cz

o

w

e

j)

,

lip

a

za

lip

o

p

ro

te

in

o

w

a

h

y

d

ro

liz

u

je

w

ię

k

sz

o

ść

t

ri

a

cy

lo

g

lic

e

ro

li.

•

U

w

o

ln

io

n

e

kw

a

sy

tł

u

sz

cz

o

w

e

i

g

lic

e

ro

l

w

ch

ła

n

ia

n

e

są

d

o

ko

m

ó

re

k

,

a

ch

y

lo

m

ik

ro

n

y

p

rz

e

ch

o

d

zą

st

o

p

n

io

w

o

w

ch

y

lo

m

ik

ro

n

y

re

sz

tk

o

w

e

–

r

e

m

n

a

n

ty

,

u

su

w

a

n

e

z

k

rw

i

p

rz

e

z

w

ą

tr

o

b

ę

.

• VLDL są produkowane przez wątrobę. Zawierają

triacyloglicerole pochodzenia endogennego. Przenoszą
lipidy z wątroby do tkanek peryferyjnych. Wydzielone do
krwi wymieniają apoproteiny i lipidy z innymi
lipoproteinami. Lipidy w nich zawarte są trawione przez
lipazę lipoproteinową, co powoduje zmniejszenie ich
średnicy i zwiększenie gęstości, przez co następuje
przemiana VLDL do LDL.

•

LDL transportują cholesterol z wątroby do innych
narządów: nerek, mięśni, kory nadnerczy. Zawierają
większość cholesterolu osoczowego. Odkładają wolny
cholesterol na powierzchni błon komórkowych.

•

HDL syntetyzowane są w wątrobie i ścianie jelita. Pełnią
rolę czynnika oczyszczającego osocze z cholesterolu.
Głównymi lipidami HDL są fosfolipidy.

POZOSTAŁE LIPOPROTEINY OSOCZA

LIPOPROTEINY OSOSCZA

Prawidłowe wartości stężenia lipidów w osoczu:

• TC (cholesterol całkowity) < 200 mg/dl

• LDL < 135 mg/dl

• HDL > 45 mg/dl dla kobiet i > 40 mg/dl dla mężczyzn

• TG (trójglicerydy) < 200 mg/dl

Hiperlipidemie:

• hipercholesterolemia – TC ≥ 200 mg/dl i TG < 200 mg/dl

• hipertrójglicerydemia – TG ≥ 200 mg/dl i TC < 200

mg/dl

• hiperlipidemia mieszana – TC ≥ 200 mg/dl i TG ≥ 200

mg/dl

LIPIDOGRAM

Dorosły człowiek pobiera w ciągu doby 60g-150g lipidów, ponad 90% z nich to

triacyloglicerole

. Pozostałe to

cholesterol i jego estry

,

fosfolipidy

i

wolne kwasy tłuszczowe.

Lipoliza

to rozkład hydrolityczny triacylogliceroli i innych estrów kwasów

tłuszczowych w tkance tłuszczowej, prowadzący do powstania kwasów
tłuszczowych i glicerolu, które uwolnione do krwioobiegu wychwytywane są
przez większość tkanek (poza mózgiem i erytrocytami).

•

Katalizowana jest w

adipocytach

przez enzym:

lipazę hormonowrażliwą

.

•

Lipaza regulowana jest na drodze interkonwersji przez

adrenalinę

,

noradrenalinę

,

glukagon

i

adrenokortykotropinę

(

indukują lipolizę

)

oraz

insulinę

(

hamuje lipolizę

).

•

Uwolnione kwasy tłuszczowe przenikają przez błonę komórkową adipocytów i
docierają do krwi; nie są rozpuszczalne w osoczu, wiążą się z albuminą
osoczową (przenośnik).

•

Po utlenieniu stają się dostępnym

źródłem energii

dla tkanek obwodowych.

•

Erytrocyty i komórki nerwowe

nie mogą zużywać kwasów tłuszczowych

do celów energetycznych.

LIPOLIZA WEWNĄTRZKOMÓRKOWA

R

1

R

2

R

3

w

ią

za

n

ie

e

s

tr

o

w

e

T

R

IA

C

Y

L

O

G

L

IC

E

R

O

L

G

L

IC

E

R

O

L

li

p

a

z

y

+

3

H

2

O

+

K

W

A

S

Y

T

Ł

U

S

Z

C

Z

O

W

E

LIPOLIZA

REGULACJA LIPOLIZY WEWNĄTRZKOMÓRKOWEJ

Regulacja przez interkonwersję: aktywacja lub deaktywacja pewnych
białek poprzez reakcje fosforylacji i defosforylacji. Hormony indukują
cyklazę adenylową. Podwyższenie stężenia cAMP aktywuje przez
fosforylację lipazę hormonowrażliwą.

Tr

ia

c

y

lo

g

li

c

e

ro

le

K

w

a

s

y

tł

u

s

zc

zo

w

e

L

ip

id

y

b

ło

n

o

w

e

C

h

o

le

s

te

ro

l

C

ia

ła

k

e

to

n

o

w

e

A

c

e

ty

lo

-

C

o

A

S

y

n

te

za

k

w

a

s

ó

w

tł

u

s

zc

z

o

w

y

c

h

fo

s

fo

ry

la

c

ja

o

k

s

y

d

a

c

y

jn

a

β

-

o

k

s

y

d

a

c

ja

C

y

k

l

K

re

b

s

a

SCHEMAT METABOLIZMU LIPIDÓW

Źródłem kwasów tłuszczowych jest ich biosynteza oraz lipoliza

acylogliceroli i estrów cholesterolu. Procesy te zachodzą w
cytosolu.

Rozpad kwasów tłuszczowych jest procesem

utleniania (-oksydacji) i zachodzi w mitochondriach.

Kwasy tłuszczowe przeznaczone do utleniania muszą być więc
przetransportowane do wnętrza mitochondrium.

Etapy β-oksydacji:

•

aktywacja kwasu tłuszczowego poprzez estryfikację z CoA-SH,

•

transport acylo-Co-A przez błonę mitochondrialną,

•

reakcje procesu β-oksydacji:

-utlenienie (z udziałem FAD),

-hydratacja,

-utlenienie (z udziałem NAD

+

),

-tioliza (tiolityczne rozerwanie wiązania z udziałem drugiej
cząsteczki CoA-SH).

ROZPAD KWASÓW TŁUSZCZOWYCH (-OKSYDACJA)

Etapy β-oksydacji:

•

aktywacja

kwasu

tłuszczowego

poprzez

estryfikację z CoA-SH,

•

transport acylo-Co-A przez błonę mitochondrialną,

•

reakcje procesu β-oksydacji:

-utlenienie (z udziałem FAD),

-hydratacja,

-utlenienie (z udziałem NAD

+

),

-tioliza (tiolityczne rozerwanie wiązania z udziałem

drugiej cząsteczki CoA-SH).

ROZPAD KWASÓW TŁUSZCZOWYCH (-OKSYDACJA)

Zanim dojdzie do utlenienia kwasu tłuszczowego, musi on

zostać przekształcony w aktywny metabolit poprzez
przyłączenie CoA-SH. Proces ten wymaga energii
gromadzonej w ATP i obecności enzymu - syntetazy
acylo-CoA (tiokinazy).

R

-C

-O

H

+

C

o

A

-

S

H

O װ

O װ

s

y

n

te

ta

za

a

c

y

lo

-C

o

A

(t

io

k

in

a

za

)

A

T

P

A

M

P

+

P

P

i

2

P

i

R

-C

-S

-C

o

A

p

ir

o

fo

s

fa

ta

za

AKTYWACJA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

Etapy β-oksydacji:

• aktywacja kwasu tłuszczowego poprzez estryfikację z

CoA-SH,

•

transport

acylo-Co-A

przez

błonę

mitochondrialną,

•

reakcje procesu β-oksydacji:

-utlenienie (z udziałem FAD),

-hydratacja,

-utlenienie (z udziałem NAD

+

),

-tioliza (tiolityczne rozerwanie wiązania z udziałem

drugiej cząsteczki CoA-SH).

ROZPAD KWASÓW TŁUSZCZOWYCH (-OKSYDACJA)

•

Kwasy tłuszczowe o krótkim łańcuchu (do C10)

–

przenikają bezpośrednio do wnętrza mitochondrium. Są
aktywowane przez przyłączenie CoA-SH, kosztem energii z
rozpadu ATP, przy udziale mitochondrialnej syntetazy acylo~S-
CoA. Powstaje odpowiedni mitochondrialny acylo~S-CoA.

•

Kwasy tłuszczowe o długim łańcuchu (C12 i więcej)

– nie

mogą bezpośrednio wnikać do mitochondrium. Ich aktywacja
zachodzi w cytosolu, przez przyłączenie CoA-SH, pod wpływem
cytosolowej syntetazy acylo~S-CoA. Powstaje odpowiedni
cytosolowy acylo~S-CoA.

Błona mitochondrialna jest nieprzepuszczalna dla cytosolowego
acylo~S-CoA. W komórce istnieje więc system transportu reszt
acylowych z cytosolu do macierzy mitochondrialnej.

Przenośnikiem acylo~S-CoA jest karnityna, a transport nosi
nazwę czółenka karnitynowego (mostek karnitynowy).

TRANSPORT ACYLO-CoA PRZEZ BŁONĘ MITOCHONDRIALNĄ

MOSTEK KARNITYNOWY

H 3 C N C H 2 C H C H 2

C H 3

C H 3

O H

C O O 

+

R

C

S C o A

O

+

H 3 C N C H 2 C H C H 2

C H 3

C H 3

O

C O O 

+

C

R

O

+

H S C o A

carnitine

fatty acyl carnitine

Carnitine Palmitoyl

Transferase

k

a

rn

it

y

n

a

a

c

y

lo

k

a

rn

it

y

n

a

a

c

y

lo

tr

a

n

s

fe

ra

z

a

k

a

rn

it

y

n

o

w

a

Karnityna

–

organiczny związek
chemiczny,
syntetyzowany w
wątrobie, nerkach i
mózgu z lizyny i
metioniny. Pełni rolę
w transporcie
kwasów tłuszczowych
z cytosolu do
mitochondrium.

Mostek karnitynowy

polega na przenoszeniu reszt

acetylowych z cytosolowego acylo~S-CoA na karnitynę
z wytworzeniem acylokarnityny. Reakcja jest
katalizowana przez

acylotransferazę karnitynową I

.

Wiązanie między karnityną a grupą acylową jest
wiązaniem wysokoenergetycznym.

Acylokarnityna przy udziale

translokazy

, przenika do

macierzy mitochondrialnej, gdzie grupa acylowa zostaje
przeniesiona na mitochondrialny CoA-SH, wytworzony
zostaje mitochondrialny acylo~S-CoA. Reakcja
katalizowana jest przez

acylotransferazę

karnitynową II

. Uwolniona karnityna powraca do

cytosolu.

MOSTEK KARNITYNOWY

Tr

a

n

s

p

o

rt

a

c

y

lo

-C

o

A

z

c

y

to

s

o

lu

d

o

m

it

o

c

h

o

n

d

ri

u

m

a

c

y

lo

-C

o

A

+

k

a

rn

it

y

n

a

a

c

y

lo

-

C

o

A

+

k

a

rn

it

y

n

a

a

c

y

lo

k

a

rn

it

y

n

a

a

c

y

lo

k

a

rn

it

y

n

a

a

c

y

lo

k

a

rn

it

y

n

a

k

a

rn

it

y

n

a

k

a

rn

it

y

n

a

k

a

rn

it

y

n

a

tr

a

n

s

lo

k

a

z

a

a

c

y

lo

tr

a

n

s

fe

ra

za

k

a

rn

it

y

n

o

w

a

I

a

c

y

lo

tr

a

n

s

fe

ra

za

k

a

rn

it

y

n

o

w

a

I

I

MOSTEK KARNITYNOWY

z

e

w

n

ę

tr

z

n

a

b

ło

n

a

m

it

o

c

h

o

n

d

ri

a

ln

a

w

e

w

n

ę

tr

zn

a

b

ło

n

a

m

it

o

c

h

o

n

d

ri

a

ln

a

Etapy β-oksydacji:

• aktywacja kwasu tłuszczowego poprzez estryfikację z

CoA-SH,

• transport acylo-Co-A przez błonę mitochondrialną,

•

reakcje procesu β-oksydacji:

-utlenienie (z udziałem FAD),

-hydratacja,

-utlenienie (z udziałem NAD

+

),

-tioliza (tiolityczne rozerwanie wiązania z udziałem
drugiej cząsteczki CoA-SH).

ROZPAD KWASÓW TŁUSZCZOWYCH (-OKSYDACJA)

-oksydacja

to dwuetapowy proces utleniania kwasów

tłuszczowych.

Każdy etap składa się z wielu reakcji.

•

Pierwszy etap polega na wielokrotnie powtarzanych
reakcjach utleniania łańcucha węglowodorowego kwasu
tłuszczowego przy węglu  i na rozpadzie utlenianego

substratu na fragmenty dwuwęglowe. Łańcuch węglowy jest
rozrywany pomiędzy atomami węgla  i  (stąd -oksydacja).

Każdy cykl -oksydacji powoduje skrócenie łańcucha kwasu

tłuszczowego o kolejny fragment dwuwęglowy.

Produktem -oksydacji jest wiele cząsteczek acetylo~S-CoA.

•

Drugi etap to utlenianie reszt acetylowych w cyklu kwasów
trikarboksylowych do CO

2

i H

2

O. Oba procesy dostarczają ATP.

-oksydacja zachodzi w macierzy mitochondrialnej.

-OKSYDACJA

p

a

lm

it

o

il

o

-

C

o

A

k

o

le

jn

e

u

s

u

w

a

n

ie

je

d

n

o

s

te

k

d

w

u

w

ę

g

lo

w

y

c

h

SCHEMAT -OKSYDACJI



-oksydacja kwasów tłuszczowych nasyconych o

parzystej liczbie atomów węgla

– w wyniku

zachodzących wielokrotnie czterech reakcji dochodzi do
całkowitego rozpadu kwasu tłuszczowego na n
cząsteczek acetylo~S-CoA (n=liczba par atomów węgla)

-OKSYDACJA

p

a

lm

it

o

il

o

-C

o

A

(

1

6

C

):

1

2

3

4

5

6

7

8

8 acetylo-CoA



p

a

lm

it

o

il

o

-C

o

A

+

7

F

A

D

+

7

N

A

D

+

+

7

C

o

A

+

7

H

2

O

8

a

c

e

ty

lo

-C

o

A

+

7

F

A

D

H

2

+

7

N

A

D

H

+

7

H

+

7 cykli



-oksydacja kwasów tłuszczowych nasyconych o nieparzystej

liczbie atomów węgla -

w wyniku utlenienia kwasu

tłuszczowego o nieparzystej liczbie atomów węgla powstają
cząsteczki acetylo-CoA i

1 cząsteczka trójwęglowa: propionylo-

CoA

.

Propionylo-CoA nie podlega dalszej -oksydacji, wymaga

specyficznych przekształceń do bursztynylo~S-CoA, który włącza
się do cyklu kwasów trikarboksylowych i ulega przekształceniu w
szczawiooctan (zużywany jako substrat w glukoneogenezie).

-OKSYDACJA

b

io

ty

n

a

w

it

a

m

in

a

B

1

2

B

u

rs

zt

y

n

y

lo

-

C

o

A

M

u

ta

za



-oksydacja kwasów tłuszczowych nienasyconych –

utlenianie kwasów tłuszczowych nienasyconych do
acetylo~CoA wymaga udziału

dodatkowych enzymów

.

Kwasy tłuszczowe z jednym podwójnym wiązaniem –

izomeraza akonitazowa.

Kwasy tłuszczowe z większą liczbą wiązań podwójnych –

reduktaza

, usuwająca niektóre wiązania podwójne drogą

redukcji.

-OKSYDACJA

Bilans energetyczny utleniania nasyconych kwasów

tłuszczowych (na przykładzie kwasu palmitynowego):

• - 2 cząsteczki ATP

potrzebne do aktywacji palmitynianu do

palmitoilo-CoA (jedna cząsteczka ATP ulega hydrolizie do
AMP i PPi, co jest równoznaczne z rozszczepieniem dwóch
wiązań wysokoenergetycznych)

• 35 cząsteczek ATP

z utlenienia FADH

2

i NADH + H

+

(powstałych w 7 obrotach cyklu β-oksydacji) w łańcuchu
oddechowym:

(2 ATP + 3 ATP) x 7 = 35 ATP

• 96 cząsteczek ATP

z utlenienia 8 cząsteczek acetylo-CoA

w cyklu Krebsa:

12 ATP x 8 = 96 ATP

EFEKT ENERGETYCZNY -OKSYDACJI

Z

y

s

k

n

e

tt

o

:

1

2

9

c

zą

s

te

c

ze

k

A

T

P

n

a

1

c

zą

s

te

c

zk

ę

p

a

lm

it

y

n

ia

n

u

UTLENIANIE GLICEROLU

N

A

D

+

N

A

D

H

+

H

+

A

T

P

A

D

P

+

P

i

k

in

a

za

g

li

c

e

ro

lo

w

a

g

li

c

e

ro

lo

-3

-f

o

s

fo

ra

n

g

lu

k

o

z

a

p

ir

o

g

ro

n

ia

n

g

lu

k

o

n

e

o

g

e

n

e

za

g

li

k

o

li

za

a

c

e

ty

lo

-

C

o

A

C

O

2

C

o

A

-S

H

(d

o

m

in

u

ją

c

y

k

ie

ru

n

e

k

p

rz

e

m

ia

n

y

g

li

c

e

ro

lu

)

glicerol

fo

s

fo

d

ih

y

d

ro

k

s

y

a

c

e

t

o

n

dehydrogenaza

glicerolo-3-fosforanowa

fo

s

fo

d

ih

y

d

ro

k

s

y

a

c

e

t

o

n

G

li

c

e

ro

l,

j

a

k

o

p

ro

d

u

k

t

li

p

o

li

zy

p

o

w

s

ta

je

g

łó

w

n

ie

w

a

d

ip

o

c

y

ta

c

h

,

a

le

n

ie

m

o

że

b

y

ć

w

n

ic

h

m

e

ta

b

o

li

zo

w

a

n

y,

p

o

n

ie

w

a

ż

k

o

m

ó

rk

i

te

n

ie

p

o

s

ia

d

a

ją

k

in

a

zy

g

li

c

e

ro

lo

w

e

j.

T

ra

n

s

p

o

rt

o

w

a

n

y

j

e

s

t

z

k

rw

ią

d

o

w

ą

tr

o

b

y,

g

d

zi

e

j

e

s

t

s

u

b

s

tr

a

te

m

p

rz

e

d

e

w

s

zy

s

tk

im

w

g

lu

k

o

n

e

o

g

e

n

e

zi

e

.

Jeśli poziom acetylo-CoA powstającego w mitochondriach wątroby

w wyniku β-oksydacji jest dużo wyższy niż możliwości jego
wykorzystania w cyklu kwasu cytrynowego, zostaje uruchomiony
proces

biosyntezy ciał ketonowych

, zwany

KETOGENEZĄ

.

Do ciał ketonowych zalicza się:

aceton, acetooctan i -

hydroksymaślan

.

Powstają one z

reszt acetylowych w wątrobie

, są zużywane

jako substraty energetyczne w innych narządach.

Przepływ ciał ketonowych z wątroby do tkanek jest rezultatem

aktywnego mechanizmu enzymatycznego wytwarzającego te
związki w wątrobie oraz bardzo małej aktywności enzymów
odpowiedzialnych za ich zużywanie w tym narządzie.

W warunkach fizjologicznych, przy prawidłowej diecie, ilość ciał

ketonowych powstających w wątrobie jest mała. Narasta w
okresie

głodu

i u

chorych na cukrzycę

.

KETOGENEZA

Reszty acetylowe powstałe w wyniku oksydacyjnej dekarboksylacji

pirogronianu, -oksydacji kwasów tłuszczowych oraz przemian szkieletów

węglowodorowych niektórych aminokwasów utleniają się w cyklu kwasów
trikarboksylowych do CO

2

i H

2

O, albo służą za substrat w syntezie

kwasów tłuszczowych i cholesterolu.

W okresie głodu brakuje substratu do glikolizy, zmniejsza się produkcja

pirogronianu i szczawiooctanu. Reszty acetylowe nie mogą włączyć się do
cyklu kwasów trikarboksylowych z powodu braku szczawiooctanu.
Niedobór glukozy ogranicza szlak pentozofosforanowy, zmniejsza tym
samym produkcję NADPH+ H

+

, potrzebnego do wytwarzania kwasów

tłuszczowych i cholesterolu.

W przebiegu cukrzycy spowodowanej niedoborem insuliny glukoza, mimo że

jest dostarczana, nie może być przetwarzana. Prowadzi to do niedoboru
pirogronianu, szczawioctanu i NADPH+H

+

.

W warunkach głodzenia i cukrzycy

jedynym możliwym szlakiem

przemiany acetylo~S-CoA staje się ketogeneza.

KETOGENEZA

KETOGENEZA

C

H

3

–

C

–

S

–

C

o

A

a

c

e

ty

lo

~

S

-C

o

A

a

c

e

ty

lo

~

S

-

C

o

A

a

c

e

to

a

c

e

ty

lo

~

S

-

C

o

A

C

H

3

–

C

–

S

–

C

o

A

O

+

O

C

o

A

-S

H

ti

o

la

za

a

c

e

ty

lo

~

S

-C

o

A

β

-h

y

d

ro

k

s

y

-β

-

m

e

ty

lo

g

lu

ta

ry

lo

~

S

-

C

o

A

(

H

M

G

~

S

-C

o

A

)

C

H

3

–

C

–

C

H

2

–

C

–

S

–

C

o

A

O

O

-

O

O

C

–

C

H

2

–

C

–

C

H

2

–

C

–

S

–

C

o

A

O

O

H

C

H

3

C

o

A

-S

H

s

y

n

ta

za

β

-

h

y

d

ro

k

s

y

-β

-

m

e

ty

lo

g

lu

ta

ry

lo

-

C

o

A

(

H

M

G

~

S

-C

o

A

)

C

H

3

–

C

–

S

–

C

o

A

O

H

2

O

Biosynteza ciał ketonowych z acetylo~S-CoA zachodzi w mitochondriach
wątroby.
W pierwszym etapie, katalizowanym przez tiolazę, powstaje
acetoacetylo~S-CoA.
Do niego przyłącza się kolejna reszta octanowa z acetylo~S-CoA.
Powstaje HMG~S-CoA.

KETOGENEZA

-

O

O

C

–

C

H

2

–

C

–

C

H

2

–

C

–

S

–

C

o

A

O

O

H

C

H

3

H

M

G

~

S

-C

o

A

li

a

za

H

M

G

-C

o

A

C

H

3

–

C

–

S

–

C

o

A

O

a

c

e

ty

lo

~

S

-C

o

A

-

O

O

C

–

C

H

2

–

C

–

C

H

3

O

O

H

a

c

e

to

o

c

ta

n

N

A

D

+

N

A

D

H

+

H

+

d

e

h

y

d

ro

g

e

n

a

za

β

-

h

y

d

ro

k

s

y

m

a

ś

la

n

o

w

a

β

-

h

y

d

ro

k

s

y

m

a

ś

la

n

C

O

2

s

a

m

o

is

tn

a

d

e

k

a

rb

o

k

s

y

la

c

ja

C

H

3

–

C

–

C

H

3

O

a

c

e

to

n

W kolejnych etapach, liaza HMG~S-CoA powoduje rozpad HMG~S-CoA na
acetooctan i acetylo~S-CoA. Acetooctan może zostać przekształcony w
-hydroksymaślan lub ulec samoistnej dekarboksylacji w wytworzeniem acetonu.

CH

3

- C – CH

2

–

C

H

O

O

-

• Ciała ketonowe dyfundują z mitochondriów wątroby do krwi, są transportowane do

tkanek docelowych, są rozpuszczalne w wodzie, nie wymagają przenośników.

• Ciała ketonowe służą jako wartościowy materiał energetyczny dla tkanek

pozawątrobowych. Są wychwytywane przez mięśnie szkieletowe, mięsień sercowy,
korę nerki.

• Źródłem energii dla mózgu i krwinek czerwonych w warunkach prawidłowych jest

glukoza, jednakże mózg przystosowuje się do wykorzystania acetooctanu u
cukrzyków i podczas głodu.

• Aceton jest nieprzydatny w metabolizmie i jest wydalany z moczem oraz

wydychany z powietrzem przez płuca.

• W celu włączenia ciał ketonowych w przemianę energetyczną w tkankach

pozawątrobowych, acetooctan jest przekształcany do acetylo-CoA i utleniany w
cyklu kwasu cytrynowego (ale nie w wątrobie).

• Jeśli wytwarzanie ciał ketonowych przekracza ich pozawątrobowe wykorzystanie,

dochodzi do zwiększonego stężenia tych związków w osoczu (ketonemia), a w
końcu do ich wydalenia z moczem (ketonuria).

• Oba zjawiska występują po dłuższym okresie głodzenia oraz w przypadku

nieskutecznego leczenia cukrzycy.

KATABOLIZM CIAŁ KETONOWYCH

ROZKŁAD CIAŁ KETONOWYCH

-

O

O

C

–

C

H

2

–

C

H

–

C

H

3

O

H

a

c

e

to

o

c

ta

n

N

A

D

+

N

A

D

H

+

H

+

d

e

h

y

d

ro

g

e

n

a

za

β

-

h

y

d

ro

k

s

y

m

a

ś

la

n

o

w

a

β

-

h

y

d

ro

k

s

y

m

a

ś

la

n

-

O

O

C

–

C

H

2

–

C

–

C

H

3

O

C

H

3

–

C

–

C

H

2

–

C

–

S

–

C

o

A

O

a

c

e

to

a

c

e

ty

lo

~

S

-C

o

A

O

C

o

A

-

tr

a

n

s

fe

ra

za

β

-

k

e

to

k

w

a

s

o

w

a

b

u

rs

zt

y

n

i

a

n

b

u

rs

zt

y

n

y

lo

-

C

o

A

C

H

3

–

C

–

S

–

C

o

A

O

2

x

a

c

e

ty

lo

~

S

-

C

o

A

ti

o

la

za

C

o

A

-S

H

Rozkład ciał ketonowych polega na:

• utlenieniu -hydroksymaślanu

przez dehydrogenazę -hydroksy-

maślanową do acetooctanu.
Acetooctan pod działaniem tiokinazy
zamienia się w 2 cząsteczki
acetylo~S-CoA.

• przeniesieniu z bursztynylo~S-CoA
przez transferazę CoA na acetooctan.
Powstaje acetoacetylo~S-CoA, który
rozpada się pod wpływem tiolazy
na 2 cząsteczki acetylo~S-CoA.

Reszty acetylowe są włączane do
cyklu kwasów trikarboksylowych.

•

Zachodzi przede wszystkim w

wątrobie, tkance tłuszczowej, nerce,

płucach, mózgu oraz w gruczole mlekowym w okresie laktacji

.

•

Jest zlokalizowana w

cytosolu

komórki (w przeciwieństwie do

utleniania kwasów tłuszczowych, które ma miejsce w macierzy
mitochondrialnej).

•

Substratami dla tego procesu są

acetylo-CoA

i

NADPH + H

+

,

a

dawcą energii jest

ATP

.

•

Źródłem acetylo-CoA są: oksydacyjna, dekarboksylacja pirogronianu,
β-oksydacja kwasów tłuszczowych, rozpad ciał ketonowych i szkieletów
węglowodorowych niektórych aminokwasów

.

•

Źródłem NADPH + H

+

jest szlak pentozofosforanowy i dekarboksylacja

jabłczanu przez enzym jabłczanowy.

•

Syntezę kwasów tłuszczowych de novo katalizuje

syntaza kwasów

tłuszczowych

– kompleks enzymów o siedmiu aktywnościach

enzymatycznych, połączonych w łańcuch polipeptydowy.

•

Rosnący łańcuch kwasu tłuszczowego ulega wydłużeniu przez kolejne
dobudowywanie dwuwęglowych jednostek, pochodzących z acetylo-
CoA.

•

Wydłużanie jest zahamowane po zsyntetyzowaniu palmitynianu (C16).

•

Reakcje dalszego wydłużania i wprowadzania wiązań podwójnych są
prowadzone przez inne układy enzymatyczne.

BIOSYNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

Procesy generujące acetylo-CoA zachodzą w mitochondrium,

natomiast biosynteza kwasów tłuszczowych w cytosolu. Ponieważ
błona

mitochondrialna

jest

nieprzepuszczalna

dla

mitochondrialnego acetylo-CoA, istnieje specjalny mechanizm
transportu acetylo-CoA, zwany

mostkiem cytrynianowym.

TRANSPORT ACETYLO-CoA DO CYTOSOLU

s

zc

za

w

io

o

c

ta

n

c

y

tr

y

n

ia

n

m

it

o

c

h

o

n

d

ri

u

m

s

y

n

ta

za

c

y

tr

y

n

ia

n

o

w

a

H

2

O

C

o

A

-S

H

c

y

tr

y

n

ia

n

c

y

to

s

o

l

a

c

e

ty

lo

-C

o

A

c

y

to

s

o

lo

w

y

A

T

P

s

zc

za

w

io

o

c

ta

n

A

T

P

-l

ia

za

c

y

tr

y

n

ia

n

o

w

a

C

o

A

-S

H

A

D

P

+

P

i

m

it

o

c

h

o

n

d

ri

a

ln

y

a

c

e

ty

lo

-C

o

A

Etapy biosyntezy kwasów tłuszczowych:

•

Karboksylacja acetylo-CoA do malonylo-CoA z udziałem
karboksylazy acetylo-CoA.

•

Cykle elongacji łańcucha kwasów tłuszczowych, prowadzone przez
syntazę kwasów tłuszczowych, na które składają się:
-

Kondensacja

acetylo-ACP i malonylo-ACP

enzym:

syntaza β-ketoacylowa

- Redukcja

acetoacetylo-ACP do β-hydroksybutyrylo-ACP

enzym:

reduktaza β-ketoacylowa

- Odwodnienie

β-hydroksybutyrylo-ACP do krotonoilo-ACP

enzym:

dehydrataza β-hydroksyacylo-ACP

- Redukcja

krotonoilo-ACP do butyrylo-ACP

enzym:

reduktaza enoilowa

BIOSYNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

Każda (z wyjątkiem jednej) grupa acetylowa zużywana w

biosyntezie kwasów tłuszczowych jest karboksylowana
(wiąże CO

2

) z wytworzeniem malonylo~S-CoA. Reakcja

ta jest katalizowana przez karboksylazę acetylo~S-CoA
(koenzymem jest karboksybiotyna).

KARBOKSYLACJA ACETYLO-CoA

a

c

e

ty

lo

-C

o

A

m

a

lo

n

y

lo

-C

o

A

b

io

ty

n

a

POWSTAWANIE ŁAŃCUCHA KWASU TŁUSZCZOWEGO

s

y

n

ta

za

k

e

to

a

c

y

lo

w

a

a

c

e

ty

lo

-

tr

a

n

s

fe

ra

z

a

m

a

lo

n

y

lo

-

tr

a

n

s

fe

ra

za

re

d

u

k

ta

z

a

e

n

o

il

o

w

a

d

e

h

y

d

ra

ta

za

re

d

u

k

ta

z

a

k

e

to

a

c

y

lo

w

a

A

C

P

ti

o

e

s

te

ra

z

a

re

d

u

k

ta

z

a

k

e

to

a

c

y

lo

w

a

A

C

P

m

a

lo

n

y

lo

-

tr

a

n

s

fe

ra

z

a

a

c

e

ty

lo

-

tr

a

n

s

fe

ra

z

a

d

e

h

y

d

ra

ta

z

a

re

d

u

k

ta

z

a

e

n

o

il

o

w

a

s

y

n

ta

za

k

e

to

a

c

y

lo

w

a

C

y

s

S

H

S

H

P

a

n

P

a

n

S

H

S

H

C

y

s

p

o

d

z

ia

ł

p

o

d

je

d

n

o

s

te

k

1

2

S

y

n

ta

z

a

k

w

a

s

ó

w

tł

u

s

z

c

z

o

w

y

c

h

j

e

st

d

im

e

re

m

o

d

w

ó

ch

i

d

e

n

ty

cz

n

y

ch

p

o

d

je

d

n

o

st

ka

ch

p

o

lip

e

p

ty

d

o

w

y

ch

1

i

2

,

sk

ła

d

a

ją

cy

ch

si

ę

z

si

e

d

m

iu

a

k

ty

w

n

o

śc

i

ka

ta

lit

y

cz

n

y

ch

i

b

ia

łk

a

p

rz

e

n

o

sz

ą

ce

g

o

a

cy

l

-

A

C

P

(

a

n

g

.

a

cy

l

c

a

rr

ie

r

p

ro

te

in

).

R

ó

w

n

o

cz

e

śn

ie

w

y

tw

a

rz

a

n

e

s

ą

d

w

a

ł

a

ń

cu

ch

y

a

cy

lo

w

e

.

Syntaza kwasów tłuszczowych

rozpoczyna działanie od jednej

cząsteczki acetylo-CoA i wydłuża ją z użyciem reszt
malonylowych w siedmiu cyklach reakcji do palmitynianu.

Podczas każdego cyklu odłącza się CO

2

, dlatego łańcuch kwasu

tłuszczowego wydłuża się za każdym razem o jednostki
dwuwęglowe.

Pierwszym etapem elongacji kwasów tłuszczowych jest związanie

się substratów z ACP:

a

c

e

ty

lo

-

tr

a

n

s

fe

ra

za

m

a

lo

n

y

lo

-

tr

a

n

s

fe

ra

za

C

H

3

–

C

–

S

–

C

o

A

O

C

H

3

–

C

–

S

–

A

C

P

O

A

C

P

-S

H

C

o

A

-

S

H

a

c

e

ty

lo

-C

o

A

a

c

e

ty

lo

-A

C

P

-

O

O

C

–

C

H

2

–

C

–

S

–

C

o

A

O

A

C

P

-S

H

C

o

A

-

S

H

m

a

lo

n

y

lo

-

C

o

A

m

a

lo

n

y

lo

-

A

C

P

-

O

O

C

–

C

H

2

–

C

–

S

–

A

C

P

O

BIOSYNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

SUMARYCZNA REAKCJA BIOSYNTEZY KT

8 acetylo-CoA + 14 NADPH + 14 H

+

+ 7 ATP

kwas palmitynowy + 8 CoA-SH + 14 NADP

+

+ 7 ADP + 7 P

i

+ 7 H

2

O

•

P

ro

d

u

kt

e

m

s

y

n

ta

zy

k

w

a

só

w

t

łu

sz

cz

o

w

y

ch

j

e

st

w

p

e

łn

i

n

a

sy

co

n

y

1

6

-w

ę

g

lo

w

y

k

w

a

s

tł

u

sz

cz

o

w

y

–

k

w

a

s

p

a

lm

it

y

n

o

w

y.

•

W

sz

y

st

ki

e

–

z

w

y

ją

tk

ie

m

d

w

ó

ch

p

ie

rw

sz

y

ch

a

to

m

ó

w

w

ę

g

la

(

lic

zą

c

o

d

k

o

ń

ca

m

e

ty

lo

w

e

g

o

),

w

b

u

d

o

w

u

ją

s

ię

d

o

k

w

a

su

p

a

lm

it

y

n

o

w

e

g

o

p

o

p

rz

e

z

m

a

lo

n

y

lo

-C

o

A

.

N

a

to

m

ia

st

p

ie

rw

sz

a

p

a

ra

a

to

m

ó

w

w

ę

g

la

p

o

ch

o

d

zi

b

e

zp

o

śr

e

d

n

io

z

a

ce

ty

lo

-C

o

A

.

-OKSYDACJA A BIOSYNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

β-oksydacja KT

Synteza KT

Lokalizacja

macierz

mitochondrialna

cytosol

Enzymy

oddzielne

polipeptydy

kompleksy

polipeptydowe

Charakter reakcji

utlenianie

redukcja

Nośniki reszt

acylowych

koenzym A

ACP i cysteina

Akceptor/donor

elektronów

NAD

+

i FAD

NADPH + H

+

Produkt/donor

jednostek

węglowych

acetylo-CoA

malonylo-CoA

ACYLOGLICEROLE

Acyloglicerole należą do tłuszczów właściwych, stanowią większość

lipidów organizmu. Ze względu na budowę należą do estrów:

• składnik alkoholowy – glicerol

• składnik kwasowy – jednokarboksylowe kwasy tłuszczowe

Triacyloglicerole

są estrami alkoholu trójwodorotlenowego –

glicerolu i trzech kwasów tłuszczowych.

Są głównymi lipidami

tłuszczu zapasowego organizmu i tłuszczu zawartego w
pokarmach.

Trzy reszty acylowe cząsteczki triacyloglicerolu mogą się różnić

długością swych łańcuchów oraz liczbą podwójnych wiązań, czego
konsekwencją

jest

duża

liczba

możliwych

kombinacji

pojedynczych cząsteczek.

Nienasycone kwasy tłuszczowe przeważnie znajdują się przy

środkowym atomie węgla glicerolu.

TRIACYLOGLICEROLE

H

2

C – OH

HO – C – H

H

2

C – OH

O

O H

2

C – O – C – R

1

R

2

– C – O – C – H

H

2

C – O – C – R

3

O

Glicerol
Triacyloglicerol

Biosynteza triacylogliceroli

zachodzi w

wątrobie, nerce,

jelicie, mięśniach, tkance tłuszczowej i w gruczole
mlekowym w okresie laktacji.

• Syntetyzowane w komórkach tłuszczowych są

przechowywane w cytosolu jako zapasowy materiał
energetyczny

• Powstałe w wątrobie wbudowywane są do kompleksów

lipoproteinowych i z krwią transportowane są do innych
tkanek

SYNTEZA TRIACYLOGLICEROLI

•

Triacyloglicerole są syntetyzowane z

glicerolo-3-fosforanu i acylo-

CoA.

•

Pierwszy etap syntezy triacylogliceroli to powstanie

glicerolo-3-

fosforanu.

•

Glicerolo-3-fosforan może powstać poprzez:

- fosforylację glicerolu – tylko w wątrobie, jelicie, nerkach oraz
gruczole mlekowym w okresie laktacji, gdyż występuje tam kinaza
glicerolowa, która katalizuje aktywację glicerolu. Wolny glicerol
powstały w wyniku lipolizy, jest transportowany do wątroby. Tam, pod
wpływem kinazy glicerolowej jest przetwarzany do glicerolo-3-
fosforanu, dawcą fosforanu jest ATP

- redukcję fosfodihydroksyacetonu - w

mięśniach i w tkance

tłuszczowej większość glicerolo-3-fosforanu pochodzi ze związku
pośredniego glikolizy – fosfodihydroksyacetonu.

SYNTEZA TRIACYLOGLICEROLI

•

Glicerolo-3-fosforan jest estryfikowany dwiema resztami kwasów
tłuszczowych, pochodzącymi z dwóch cząsteczek acylo~S-CoA.

•

W wyniku połączenia cząsteczki acylo-CoA z glicerolo-3-
fosforanem powstaje najpierw

kwas lizofosfatydowy

(1-

acyloglicerolo-3-fosforan), a z niego

kwas fosfatydowy

(1,2-

diacyloglicerolofosforan).

SYNTEZA TRIACYLOGLICEROLI

g

li

c

e

ro

lo

-3

-

fo

s

fo

ra

n

H

2

C

–

O

H

O

H

–

C

H

H

2

C

–

O

–

P

H

2

C

–

O

H

O

H

–

C

H

g

li

c

e

ro

l

d

e

h

y

d

ro

g

e

n

a

za

g

li

c

e

ro

lo

-3

-

fo

s

fo

ra

n

o

w

a

k

in

a

z

a

g

li

c

e

ro

lo

w

a

N

A

D

+

N

A

D

H

+

H

+

A

T

P

A

D

P

H

2

C

–

O

–

C

–

R

O

H

–

C

H

H

2

C

–

O

–

P

O

a

c

y

lo

tr

a

n

s

fe

ra

z

a

g

li

c

e

ro

lo

-3

-

fo

s

fo

ra

n

o

w

a

C

o

A

–

S

–

C

–

R

O

a

c

y

lo

-C

o

A

k

w

a

s

l

iz

o

fo

s

fa

ty

d

o

w

y

C

o

A

-S

H

H

2

C

–

O

–

C

–

R

R

–

C

–

O

–

C

H

H

2

C

–

O

–

P

O

k

w

a

s

f

o

s

fa

ty

d

o

w

y

O

C

o

A

–

S

–

C

–

R

O

a

c

y

lo

-C

o

A

C

o

A

-S

H

a

c

y

lo

tr

a

n

s

fe

ra

z

a

1

-a

c

y

lo

g

li

c

e

ro

lo

-3

-

fo

s

fo

ra

n

o

w

a

G

L

IK

O

L

IZ

A

P

O

K

A

R

M

SYNTEZA TRIACYLOGLICEROLI

fo

s

fo

d

ih

y

d

ro

k

s

y

a

c

e

to

n

H

2

C

–

O

H

•

W kolejnym etapie, po usunięciu reszty fosforanowej
powstaje

1,2-diacyloglicerol

(DAG), który w reakcji

acylacji przekształca się w

triacyloglicerol

(TAG).

•

Energia niezbędna do syntezy triacyloglicerolu pochodzi
z hydrolizy wiązań tioestrowych w acylo-CoA.

SYNTEZA TRIACYLOGLICEROLI

SYNTEZA TRIACYLOGLICEROLI

H

2

C

–

O

–

C

–

R

R

–

C

–

O

–

C

H

H

2

C

–

O

–

P

O

k

w

a

s

f

o

s

fa

ty

d

o

w

y

O

H

2

C

–

O

–

C

–

R

R

–

C

–

O

–

C

H

H

2

C

–

O

H

O

1

,2

-d

ia

c

y

lo

g

li

c

e

ro

l

O

H

2

O

P

i

fo

s

fa

ta

z

a

fo

s

fa

ty

d

a

n

o

w

a

H

2

C

–

O

–

C

–

R

R

–

C

–

O

–

C

H

H

2

C

–

O

–

C

–

R

O

tr

ia

c

y

lo

g

li

c

e

ro

l

O

O

C

o

A

–

S

–

C

–

R

O

a

c

y

lo

-C

o

A

C

o

A

-S

H

a

c

y

lo

tr

a

n

s

fe

ra

z

a

d

ia

c

y

lo

g

li

c

e

ro

lo

w

a