biochemia lipo

1 rola cholesterolu

Rdzeń steroidu przypomina fenantren, do którego jest dołączony jest pierścień cyklopentanu. Cholesterol występuje zwykle jako ester cholesterolu, gdzie grupa hydroksylowa w pozycji 3 cholesterolu jest zestryfikowana długołańcuchowym kwasem tłuszczowym. Cholesterol jest najbardziej znanym steroidem ze względu na jego udział w rozwoju miażdżycy.

Występowanie:

- błony biologiczne, osocze i żółć

Funkcje cholesterolu:

- składnik błon biologicznych, osocza, żółci

- jest prekursorem wielu różnych ważnych steroidów, takich jak:

- kwasy żółciowe

- hormony kory nadnerczy

- hormony płciowe

- witaminy D

- glikozydów nasercowych

- fitosteroli w świecie roślin

- niektórych alkaloidów

Dla utrzymania bilansu cholesterolu potrzebna jest odpowiednia szybkość powstawania i wydalania.

Czynniki regulujące ilość cholesterolu w organizmie:

- endogenna synteza własna organizmu (związana z obecnością nienasyconych kwasów tłuszczowych)

- wchłanianie w jelicie (spożywana ilość nasyconych i nienasyconych kwasów tłuszczowych)

- wydalanie z żółcią

- micelle żółci:

- 5% cholesterol

- 80% kwasy tłuszczowe

- 15% fosfolipidy

- wydalanie z pokarmem

- obecność w surowicy

IV PULE CHOLESTEROLU:

I PULA – w OUN (trudno wymienialna)

II PULA – mięśnie, tkanka łączna (łatwo wymienialna)

III PULA – skóra, naczynia krwionośne (łatwo wymienialna)

IV PULA – wątroba, krew, jelita (bardzo łatwo wymienialna)
80% cholesterolu znajduje się w błonach biologicznych (lizosomalnych, jądrowych, mitochondrialnych), Cholesterol jest gromadzony w postaci pęcherzyków (zawierających estry cholesterolu), najwięcej ich jest zgromadzonych w nadnerczach, gonadach i OUN

Pula cholesterolu organizmu człowieka pochodzi ze źródeł pokarmowych (egzogennych), w zależności od diety 300–500 mg dziennie oraz z biosyntezy (cholesterol endogenny) 700–900 mg dziennie, a wg innych źródeł nawet 3 g[6]. Produkcja zachodzi we wszystkich komórkach jądrzastych, lecz głównie w wątrobie (60-70%), jelitach (15%) oraz w skórze (5%). Do zastosowań przemysłowych jest on pozyskiwany ze źródeł naturalnych, gdyż koszt jego syntezy jest za wysoki.

Endogenny cholesterol syntetyzowany jest z tego samego źródła, co kwasy tłuszczowe: z acetylo-CoA. Tworzenie tej cząsteczki z fragmentów dwuwęglowych przebiega w kilku etapach[12].

Utworzenie mewalonianu[edytuj]

Reduktaza HMG-CoA Początkowa reakcja syntezy cholesterolu z acetylo-CoA nie różni się zbytnio od tej zachodzącej w przypadku wspomnianych już kwasów tłuszczowych. Dwie cząsteczki acetylo-CoA reagują ze sobą w reakcji katalizowanej przez enzym tiolazę cytozolową. W rezultacie powstaje acetoacetylo-CoA i wolny koenzym A. Acetoacetylo-CoA może też powstać w inny sposób[12].

Acetoacetylo-CoA kondensuje z kolejną cząsteczką acetylo-CoA. Tym razem funkcję katalizatora pełni syntaza HMG-CoA. Kolejny wolny koenzym A ulega odszczepieniu, głównym produktem reakcji jest zaś 3-hydroksy-3-metyloglutarylo-CoA (β-hydroksy-β-metyloglutarylo-CoA, w skrócie HMG-CoA)[12].

Kwas mewalonowy (mewalonian to jego anion)3-hydroksy-3-metyloglutarylo-CoA ulega redukcji, dzięki czemu odłącza się ostatnia, trzecia cząsteczka koenzymu A. Równoważników redukcyjnych (atomów wodoru) dostarcza NADPH, czyli zredukowana postać fosforanu dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego. Utlenia się ona do NADP+. Proces katalizuje reduktaza HMG-CoA. W jego efekcie powstaje mewalonian[12].Wspomnieć należy, że ten właśnie etap podlega skomplikowanej regulacji zarówno naturalnej, jak i przy użyciu środków farmaceutycznych. Statyny – grupa leków obniżających poziom cholesterolu – kształtem cząsteczki przypominają substrat i prowadzą kompetycyjną inhibicję enzymu[12].

Stworzenie fragmentu pięciowęglowego[edytuj]

Izopren, od którego pochodzi jednostka pięciowęglowa

Mewalonian posiada 6 atomów węgla, powstał bowiem z 3 reszt acetylowych. Do syntezy pierścienia steroidowego używana jest jednaj grupa pięciowęglowa, tzw. jednostka izoprenoidowa nazwana tak od węglowodoru posiadającego podobny szkielet węglowy. Warto zaznaczyć, że z jednostek takich składa się wiele substancji zwanych ogólnie terpenami, jak np. kamfora, a jej polimerami są kauczuk czy gutaperka. Tak czy inaczej mewalonian musi pozbyć się jednego atomu węgla[12].

Wbrew pozorom jest to bardzo kosztowne energetycznie, a zachodzi dzięki trzem działającym po sobie kinazom. Jako pierwsza bierze w tym udział kinaza mewalonianowa, fosforylując substrat przy piątym atomie węgla – powstaje 5-fosforan mewalonianu, który zostaje ufosforylowany po raz wtóry przez kinazę fosfomewalonianową, która z kolei czyni z niego 5-difosforan mewalonianu. Ten zaś ulega trzeciemu, ostatniemu już przeniesieniu grupy ortofosforanowej, dzięki czemu utworzeniu ulega 3-fosfo-5-difosforan mewalonianu. Dzieje się to dzięki kinazie difosfomewalonianowej. Fosforylacje te zużyły trzy cząsteczki ATP, czyniąc z nich 3ADP[12].

Utworzony tym sposobem 3-fosfo-5-difosforan mewalonianu ulega dekarboksylacji, oprócz dwutlenku węgla odłączając także jedną z grup fosforanowych. W efekcie powstaje więc difosforan izopentenylu zwany także izopentenylodifosforanem. Przejście to przeprowadza dekarboksylaza difosfomewalonianowa[12].

Łączenie jednostek izoprenoidowych[edytuj]

Część cząsteczek difosforanu izopentenylu ulega izomeryzacji katalizowanej przez izomerazę izopentenylodifosforanową do difosforanu 3,3-dimetyloallilu. Cały ten proces polega po prostu na zmianie położenia wiązania podwójnego[12].

Difosforan izopentenylu i difosforan 3,3-dimetyloallilu kondensują dzięki cis-prenylotransferazie, tworząc difosforan geranylu. Związek ten posiada już 10 atomów C[12].

skwalen

Difosforan geranylu łączy się z kolejną cząsteczką difosforanu izopentenylu, dzięki czemu powstaje difosforan farnezylu o 15 atomów C. Może on wejść w kilka różnych szlaków metabolicznych, np. tworząc dolichol albo łańcuch boczny ubichinonu. By stać się w końcu cholesterolem albo innym sterydem, musi on jednak zostać połączony z drugą taką samą cząsteczką przez syntetazę skwalenu. Potrzebny jest także NADPH. W rezultacie powstaje liczący 30 atomów węgla skwalen. Mechanizm tej reakcji obejmuje utworzenie difosforanu preskwalenu, który jest redukowany i odłącza pirofosforan[12].

Cyklizacja[edytuj]

lanosterol

Spośród wielu możliwych konformacji, jakie może przyjąć skwalen, niektóre szczególnie sprzyjają cyklizacji łańcucha. Wpierw jednak epoksydaza skwalenowa przy udziale tlenu, NADPH i FAD (dinukleotydu flawinoadeninowego)[12] utlenia pierwsze wiązanie podwójne licząc od początku łańcucha (terminalne[8]), tworząc pierścień trójczłonowy charakterystyczny dla epoksydów. Powstały epitlenek nazywamy oksydoskwalenem[12] albo tlenkiem cholesterolu[8].

Następnie do akcji wkracza lanosterolocyklaza oksydoskwalenowa (cyklaza oksydoskwalen: lanosterol). Dzięki niej następuje zamknięcie się łańcucha w trzy pierścienie cykloheksanowe i 1 cyklopentanowy z przemieszczeniem grup metylowych przy C14 i C8 na odpowiednio C13 i C14 (tak więc C14 traci jedną grupę metylową i zyskuje nową). W efekcie powstaje 30-węglowy związek zwany lanosterolem[12].

Mechanizm tego przekształcenia opiera się na karbokationach. Uprotonowanie atomu węgla mającego stać się czwartej w cząsteczce cholesterolu czyni go podatnym na atak nukleofilowy atomu tworzącego położone blisko wiązanie podwójne (późniejszy C5). Ładunek dodatni gromadzi się więc na węglu sąsiednim (później 10), który przyciąga elektrony kolejnego wiązania podwójnego. W rezultacie karbokation przenosi się na przyszły C8 i sytuacja się powtarza. Przeniesienie tych trzech wiązań owocuje utworzeniem trzech pierścieni cykloheksanowych. Następnie obdarzony ładunkiem dodatnim węgiel, któremu przypisany zostanie nr 13, reaguje z przedostatnim wiązaniem podwójnym, tworząc pierścień pięcioczłonowy. Ładunek z C20 zamienia się miejscami z atomem wodoru z C17, a następnie C13. Przegrupowanie w obrębie karbokationu przenosi tam grupę metylową (będzie to C19), jej poprzednie miejsce (przy C14) zajmuje kolejna grupa metylowa złączona wcześniej z C8. Po kolejnej zmianie umiejscowienia ładunku karbokation rozpada się, przekazując kation wodoru jakiejś zasadzie i tworząc wiązanie podwójne. W ten sposób utworzona zostaje cząsteczka lanosterolu. Opisane tutaj po kolei kojne cyklizacje prawdopodobnie zachodzą jednocześnie, podobnie jak przegrupowania karbokationu i utrata H+[8]. Obróbka lanosterolu
Lanosterol posiada już grupę hydroksylową przy C3, ale dysponuje także nadmiarowymi grupami metylowymi, a jego wiązanie podwójne jest w złym miejscu. Musi więc nastąpić utlenienie wspomnianych grup do dwutlenku węgla, a wiązanie podwójne powinno zmienić pozycję. Jako kolejne stadia tego procesu zaproponowano:

14-demetylolanosterol

zymosterol

Δ7,24-cholestadienol

desmosterol

Ten zaś pod wpływem Δ7,24-reduktazy zamienia się w cholesterol[12].

Jednakże pamiętać należy, że taka możliwość stanowi jedynie jedną z kilku. Nie ustalono bowiem dotychczas jednoznacznie, w jakiej kolejności zachodzą po sobie poszczególne przemiany

LIPOPROTEINY

Związki tłuszczowe osocza, jako nierozpuszczalne w wodzie, transportowane są w kompleksie z białkami, tworząc lipoproteiny. Wyjątkiem są wolne kwasy tłuszczowe, przenoszone w osoczu przez albuminy.

Lipoproteiny stanowią heterogenną grupę cząstek, różniącą się składem lipidowym, białkowym, miejscem syntezy i metabolizmem. Podstawą klasyfikacji lipoprotein jest rozdział metoda ultrawirowania lub elektroforezy.

Podział lipoprotein ze względu na:

- wielkość

- gęstość

- szybkość wędrówki w polu elektrycznym

Lipoproteiny to cząstki – ponieważ wymieniają między sobą cząstki białkowe i lipidowe – ich masa i skład ulega zmianie.

Lipoproteiny są kompleksami białkowo-lipidowymi, w których część białkowa jest połączona z częścią lipidową za pomocą:

- wiązań wodorowych

- sił Van der Waalsa

Są to słabe wiązania, które umożliwiają wymianę i przyjmowanie przez różne cząstki białek, fosfolipidów.

Budowa lipoprotein:

- cząstki sferyczne

- na zewnątrz znajdują się białka (charakterystyczne dla danej lipoproteiny np. VLDL – apoproteina B-100)

- warstwa fosfolipidów (z hydrofilową główką na zewnątrz)

- pomiędzy fosfolipidy wchodzi wolny cholesterol

- wewnątrz sferycznej cząstki znajdują się triacyloglicerole oraz estry cholesterolu.

Metody fizykochemiczne rozdzielcze umożliwiają rozdział na frakcje

Frakcje lipoprotein uzyskane metodą elektroforezy:

1. chylomikrony (nie wykazują ruchliwości elektroforetycznej – ze względu na małą zawartość białka – 1-2%)

2. pre-β-lipoproteiny

3. β-lipoproteiny

4. α-lipoproteiny

Metody strąceniowe – frakcje lipoprotein można wytrącić, stosując metody połączenia polianionów (heparyna, siarczan dekstranu, dezoksycholan sodu) z kationem metalu (np. Mg2+, Mn2+)

Frakcje otrzymane:

- chylomikrony (białko : lipidy – niski stosunek stężenia polianionów)

- VLDL

- HDL (w wyższym stężeniu polianionów)

Podział lipoprotein ze względu na gęstość:

1. chylomikrony (90-95%) – najmniejsza gęstość

2. IDL – lipoproteiny o średniej gęstości

3. LDL – lipoproteiny o małej gęstości

4. HDL – lipoproteiny o dużej gęstości

5. VHDL – lipoproteiny o bardzo dużej gęstości

Miażdżyca tętnic jest morfologicznym podłożem chorób układu krążenia (choroba niedokrwienna serca, zawał mięśnia sercowego, udar mózgu), które są główna przyczyną zgonów w krajach rozwiniętych ekonomicznie. Najistotniejszymi lipidowymi czynnikami ryzyka choroby niedokrwiennej serca jest podwyższenia stężenia cholesterolu frakcji LDL i obniżenie we frakcji HDL.

LDL narażone są na cząstki białkowe i lipidy, które modyfikują białko APO B-100. Modyfikacje te to glikozylacja, oksydacja, tiolacja. Zmodyfikowane białko nie jest rozpoznawane przez receptory wysokiego powinowactwa, lecz niskiego powinowactwa na makrofagach i plazmocytach. Makrofagi i plazmocyty obżerają się tym zmodyfikowanym białkiem i wędrują do naczyń krwionośnych i stają się komórkami piankowymi, które stają się zalążkiem blaszek miażdżycowych.

CHYLOMIKRONY:

TG: 90-98%

wolny cholesterol: 1%

estry cholesterolu: 2-4%

fosfolipidy: 2-6%

białka: 1-2%

VLDL:

TG: 50-65%

wolny cholesterol: 4-7%

estry cholesterolu: 8-14%

fosfolipidy: 12-16%

białka: 7-10%

LDL:

TG: 5-6%

wolny cholesterol: 6-15%

estry cholesterolu: 35-40%

fosfolipidy: 22-26%

białka: 22-26%

HDL:

TG: 7%

wolny cholesterol: 5%

estry cholesterolu: 10-20%

fosfolipidy: 25%

białka: 45%

Badanie scrinningowe pozwala na oznaczenie całkowite cholesterolu.

Lipidy osocza:

TCH (wolny cholesterol): <200 mg/dl (<5,2 mmol/l)

LDL: <160 mg/dl (<4,1 mmol/l)

HDL: >35 mg/dl (>0,9 mmol/l) - >45 mg/dl

TG: <200 mg/dl (<2,3 mmol/l) - <150 mg/dl

CHYLOMIKRONY:

- najmniejsza gęstość – ok.950 g/l

- największa cząstka

- powstają okresowo po posiłkach w jelicie cienkim

- wędrują z chłonką, rozprowadzającą tłuszcze pokarmowe do tkanek

- główne składniki to triacyloglicerole

- obecność chylomikronów w surowicy na czczo świadczy o zaburzeniach przemiany lipidów pożywienia

VLDL:

- mała gęstość

- ruchliwość elektroforetyczna pre-beta-lipoprotein

- synteza w wątrobie i jelicie

- dostarcza tłuszcze do tkanek w okresach międzyposiłkowych

- przechodzą poprzez IDL (tracą TG, apo C, PL i CH) we frakcje LDL w naczyniach obwodowych

- zawsze obecne w surowicy

- przy nieobecności chylomikronów, wzrost VLDL korelują z TG w osoczu

- okres półtrwania około 4h

LDL:

- mała gęstość

- ruchliwość elektroforetyczna beta-protein

- nie są syntezowane w żadnym narządzie, ale powstają w łożysku naczyniowym z VLDL

- działanie aterogenne (miażdżycogenne)

- transportują cholesterol w osoczu, dostarczają go do tkanek

- okres półtrwania: 2-3 dni

- pod długim okresie mogą ulegać oksydacji – oksy-LDL- nie są rozpoznawane przez receptory

HDL:

- o dużej gęstości

- podczas elektroforezy lokalizują się w paśmie alfa-lipoprotein

- powstają w wątrobie i ścianie jelita cienkiego

- najważniejsza funkcja – transport cholesterolu z komórek i tkanek do wątroby

- działanie antymiażdżycowe

LIPOPROTEINA a:

- stężenie 1 mg/dl do 100 mg/dl (w 70% - 20mg/dl)

- gęstość w zakresie frakcji LDL <a> HDL (beta-lipoprteiny <a> pre-beta-lipoproteiny

- skład – cząstki LDL, apo-B-100 i białko apo(a)

- budową apo(a) zbliżony do plazminogenu

- działanie aterogenne

- podwyższenie LPa >30mg/dl - niezależny czynnik miażdżycy

- synteza w wątrobie

- katabolizm – wątroba, jelito cienkie, śledziona

- sugeruje się jej udział w procesach naprawczych tkanek

LIPOPROTEINA X:

- patologiczna lipoproteina u pacjenta z cholestazą zewnątrzwątrobową

- gęstość jak LDL

- zawiera małe białka (albuminy, apo-C), dużo fosfolipidów, wolny cholesterol

- obecna w surowicy niemowląt – cechy wrodzone genetycznie (niedobór enzymu LKAT)

- w polu elektrycznym przesuwa się w kierunku przeciwnym niż pozostałe frakcje

- LPX » LDL

- po likwidacji cholestazy poziom LPX bardzo szybko się stabilizuje

BIAŁKOWE SKŁADNIKI LIPOPROTEIN:

- synteza w wątrobie

- funkcje:

- białko strukturalne lipoprotein

- wiążą się z receptorami

- pełnią funkcję aktywatorów lub inhibitorów enzymów: lipazy lipoproteinowej, acetylotransferazy lecytyna:cholesterol

APOLIPOPROTEINA A:

- apo-A-I i apo-A-II

- syntezowane w wątrobie

- składnik frakcji HDL

- apo-A-I - aktywuje LCAT – enzym estryfikacji cholesterolu w osoczu

- apo-A-II - aktywuje lipazę wątrobową

- oznaczanie stężenia w surowicy pozwala na ocenę zdolności do usuwania cholesterolu

APOLIPOPROTEINA B:

- apo B 100 i apo B 480

- związana z VLDL, IDL, LDL, chylomikronami – oraz Lpa

- w LDL pełni funkcję ligandu dla komórkowych receptorów apo B/E

- apo B 100 mają miejsce wiążące heparynę i są syntezowane w wątrobie (VLDL, IDL, LDL, Lpa)

- apo B 480 – syntezowane w ścianie jelita, charakterystyczne dla chylomikronów

APOLIPOPROTEINY C:

- syntezowane w wątrobie

- związane wyjściowo z HDL

- apo C I – aktywuje LCAT

- apo C II – aktywuje lipazę lipoproteinową

- apo C III – hamuje lipazę lipoproteinową

APOLIPOPROTEINA E:

- synteza w wątrobie

- wchodzi w skład VLDL, IDL, chylomikronów

- rozpoznawana przez receptory apo B/E i apo E (wysokiego powinowactwa)

- odgrywa rolę w odwrotnym transporcie cholesterolu HDL do wątroby.

Budowa:

To cząsteczki składające się z rdzenia, który jest hydrofobowy i zbudowany z estrów cholesterolu i triacylogliceroli. Rdzeń otoczony jest przez białka, cholesterol i fosfolipidy, które razem tworzą powłokę. Na powierzchni lipoprotein leżą apobiałka, czyli apolipobiałka. Białka te ułatwiają emulgowanie lipidów oraz kierują lipoproteiny do określonych komórek.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
11 BIOCHEMIA horyzontalny transfer genów
Biochemia z biofizyką Seminarium 2
Podstawy biochemii
08 BIOCHEMIA mechanizmy adaptac mikroor ANG 2id 7389 ppt
BIOCHEMICZNE EFEKTY STRESU (2B)
Biochemia, ATP
biochemia krwi 45
ENZYMY prezentacja biochemia
biochemia stresu
04 BIOCHEMIA
05 BIOCHEMIA Zw wysokoenergetyczne ATP
Biochemia 4 Lipidy
Biochemia TZ wyklad 12 integracja metabolizmu low
Biochemia cz 4
biochemia cukry instrukcja id 8 Nieznany (2)
Opracowane pojecia biochemiczne(1)

więcej podobnych podstron