METABOLIZM

LIPIDÓW

dr hab. Iwonna Rahden-Staroń

Katedra i Zakład Biochemii

TRANSPORT LIPIDÓW W

TRANSPORT LIPIDÓW W

ORGANIZMIE I POMIĘDZY

ORGANIZMIE I POMIĘDZY

TKANKAMI

TKANKAMI

a) WKT „wolne kwasy tłuszczowe

”

- związane z albuminami –

absorbowane w jelicie

i przenoszone

do wątroby, mięśni i adipocytów oraz

endogenne KT

pochodzące głównie

z tkanki tłuszczowej transportowane do
wątroby i mięśni, a także pozostałych
wykorzystujących je tkanek
b)

Lipoproteiny

– chylomikrony,

VLDL, LDL, IDL i HDL
c)

„ciała ketonowe”

– acetooctan

i β-hydroksymaślan

Chylomi

Chylomi

k

k

ron

ron

y

y



Transportują lipidy diety z enterocytów do
tkanek organizmu



Większość lipidów to triglicerydy



Mało białka

–

ApoA-I, ApoA-II, ApoB-48, ApoC

Resynteza: TAG, EstryCh i
Fosfolipidy
Apolipoproteina B-48
Wit. rozp. tłuszczach

do limfy do krwi

WYKORZYSTANIE LIPIDÓW Z DIETY

WYKORZYSTANIE LIPIDÓW Z DIETY

PRZEZ TKANKI

PRZEZ TKANKI

1. Losy wolnych kwasów tłuszczowych uwolnionych przez
lipazę lipoproteinową z chylomikronów (enzym syntetyzowany
głównie przez adipocyty i komórki mięśniowe):

a. bezpośrednio wnikają do mięśni lub adipocytów
b. transportowane są z albuminami

2. Losy glicerolu uwolnionego z TAG. Jest wykorzystany prawie
całkowicie przez wątrobę do syntezy Glicerolo-3-P, który
wchodzi do szlaku glikolizy lub glukoneogenezy po utlenieniu do
P-dihydroksyacetonu.
3. Losy pozostałych składników chylomikronów (remnantów chylo-
mikronów). Endocytoza (receptory) do wątroby. Hydroliza.
Cholesterol, cholina – ponowne wykorzystanie.

Tab. 1 Rodzaje kwasów tłuszczowych

Ogólny wzór strukturalny kwasu tłuszczowego

(CH

3

(CH

2

)

n

COOH)

n – liczba parzysta

 
 

Kwasy

tłuszczo

we

Wzór

Liczba

wiązań

podwójnyc

h

Liczba

atomów

C

Palmityni

an

CH

3

-(CH

2

)

14

COOH

-

16

Stearynia

n

CH

3

-(CH

2

)

16

COOH

-

18

Oleinian

CH

3

-

(CH

2

)

7

CH=CH(CH

2

)

7

C

OOH

1

18

Linolan

CH

3

-(CH

2

)

4

-

(CH=CHCH

2

)

2

(CH

2

)

6

C

OOH

2

18

Linolenia

n

CH

3

-CH

2

-

(CH=CHCH

2

)

3

(CH

2

)

6

C

OOH

3

18

 

C16:0

C18:0

C18:1, 

9

(ω 9)

C18:2, 

9,12

(ω 6)

C18:3, 

9,12,15

(ω 3)

S

S

ynte

ynte

za

za

de novo

de novo

kwasów

kwasów

tłuszczowych - lipogeneza

tłuszczowych - lipogeneza

Syntaza KT

Acetylo~CoA + 7 malonylo-CoA + 14

(NADPH + H

+

)

kwas palmitynowy (16 C) + 7 CO

2

+ 14

NADP

+ 8 CoA +

6 H

2

O

Acetylo~CoA łączy się z malonylo~CoA
7 kolejnych etapów katalizowanych przez
wielofunkcyjny enzym

syntazę kwasów tłuszczowych

Proces aktywny w tkance tłuszczowej, w gruczołach
mlekowych
w czasie laktacji

Granica - 16 C (palmitynian)
Kluczowymi enzymami regulacyjnym są:

karboksylaza acetylo~CoA (powstaje
malonylo~CoA)
syntaza kwasów tłuszczowych

Synte

Synte

za

za

de novo

de novo

Kwasów

Kwasów

Tłuszczowych

Tłuszczowych

- źródło acetylo~CoA w cytozolu

- źródło acetylo~CoA w cytozolu

cytrynian

szczawiooctan +

acetylo~CoA

CoA

ATP

ADP + Pi

Liaza cytrynianowa

acetylo-CoA

acetylo-CoA

NADH

NADPH

Źródło
NADPH

Cykl pentozowy

dehydrogenaza G6P (NADP)

oraz

Synteza

Synteza

malonyl

malonyl

o~

o~

CoA

CoA

Acetylo~CoA

Malonylo~CoA

CO

2

ATP

ADP + Pi

Karboksylaza acetylo~CoA

biotyna

(HCO

3

-

)

-

Reakcja ograniczająca syntezę KT

- Etap regulacyjny (szybka regulacja, długoterminowa regulacja)

REGULACJA (szybka)

REGULACJA (szybka)

- allosteryczna

- allosteryczna

Acetylo~CoA

Malonylo~CoA

CO

2

ATP

ADP + Pi

Karboksylaza acetylo-CoA

biotyna

Cytrynian palmitoilo~CoA

+

--

Forma nieaktywna enzymu – dimer aktywna – polimer dimeru

aktywna

karboksylaza

acetylo-CoA

(forma

nieufosforylowana

)

nieaktywna

karboksylaza

acetylo-CoA

częściowo

aktywna

karboksylaza

acetylo-CoA

cytrynian

cytrynian

P

P

REGULACJA (szybka)

REGULACJA (szybka)

- odwracalna fosforylacja

- odwracalna fosforylacja

Acetylo~CoA

Malonylo~CoA

CO

2

ATP

ADP + Pi

Karboksylaza acetylo~CoA

(aktywna)

Karboksylaza acetylo~CoA

-P

(nieaktywna)

biotyna

Synteza

Synteza

malonyl

malonyl

o~

o~

CoA

CoA

regulacja hormonalna

regulacja hormonalna

P

i

Fosfataza

białkowa

+

Insulina

(w krótkim czasie –P)
(długoterminowa regulacja przez
indukcję syntezy tego enzymu –
dieta wysokokaloryczna, bogata w węglowodany)

ATP

ADP

_--_

Glukagon

adrenalina

4’-P-fosfopanteteina –

grupa prostetyczna ACP

ACP

S

S

ynt

ynt

aza kwasów tłuszczowych

aza kwasów tłuszczowych

- enzym wielofunkcyjny, dimer

- enzym wielofunkcyjny, dimer

Monomer syntazy – wielokatalityczny peptyd z 6 różnymi
aktywnościami
enzymatycznymi + domeną wiążącą kowalencyjnie
4’-P panteteinę.
Aktywny jest dimer.

Acetyl lub acyl

w drugim cyklu syntezy KT

butyrylo-

ACP

kondensuje

z malonylo-

ACP

tworząc β–ketoacylo-

ACP

,

który w wyniku redukcji, dehydratacji

i ponownej redukcji jest przekształcany

do acylo-

ACP

.

Acylo-

ACP

rozpoczyna trzeci cykl syntezy

kwasów tłuszczowych.

S

S

ynte

ynte

za kwasów tłuszczowych

za kwasów tłuszczowych

Wydłużanie kwasów tłuszczowych

i wprowadzanie wiązań

podwójnych

U Eukariontów wydłużanie KT dłuższych niż palmitynian (C16)

i tworzenie wiązania podwójnego są katalizowane przez enzymy

zlokalizowane na powierzchni gładkiego retikulum

endoplazmatycznego.

Donorem

jednostek dwuwęglowych jest

malonylo~CoA,

a wydłużny KT jest związany z CoA,

a nie z ACP.

Wprowadzenie wiązania podwójnego wymaga aktywności

3 enzymów:

reduktazy cytochromu b

5

[NADH, O

2

],

cytochromu b

5

i desaturazy. Δ

9

,

Δ

6

,

Δ

5

,

Δ

4

Wiązania podwójne

W organizmach ssaków

nie występują

enzymy
zdolne do tworzenia wiązań
podwójnych w położeniu dalszym niż
przy węglu

C9.

Dlatego ssaki

nie potrafią

syntetyzować

NNKT

- kwas linolowy

C18: cis - Δ

9

, Δ

12

(

ω-6)

do syntezy kwasu arachidonowego

- kwas linolenowy

C18: cis - Δ

9

, Δ

12

, Δ

15

(

ω-3)

przekształcany do kwasu
dokozaheksaenowego
(DHA) C 22:6 oraz do kwasu
eikozapentaenowego (EPA) C 20:5

Fun

Fun

kcje Niezbędnych Kwasów

kcje Niezbędnych Kwasów

Tłuszczowych

Tłuszczowych



Eikozanoidy

–

Lipidowe mediatory zapalenia
syntetyzowane z kwasu
arachidonowego i EPA

–

Zawierają



Prostaglandyny



Prostacykliny



Tromboksany



Leukotrieny

Tłuszcze obojętne (TAG)

stanowią materiał zapasowy

Fun

Fun

kcje

kcje

t

t

ri

ri

acylogliceroli (TAG)

acylogliceroli (TAG)



Dostarczają niezbędne KT do
funkcjonowania organizmu



Produkcja energii



Izolacja



Ochrona

Re

Re

z

z

er

er

wa Energetyczna

wa Energetyczna



Adipocyty



Podskórna tkanka tłuszczowa



Trzewna tkanka tłuszczowa

Nadmiar energii

Insulina stymuluje

magazynowanie

triacylogliceroli

Lipogeneza

(Synteza KT &

triacylogliceroli)

H

2

C

OH

C

HO

H

H

2

C O P

H

2

C

OH

C

H

2

C O P

O

sn-glycerol -3P

ATP

ADP

glycerol

glycerol

kinase

minor

pathway

glycerol-3P

dehydrogenase

NADPH+H

+

NAD

dihydroxyacetone-

phosphate

glycolysis

insulin

+

major

pathway

3 acyl-CoA

Triacylglycerol

Synteza 3-P glicerolu

w wątrobie i tkance tłuszczowej

P-dihydroksyaceton

kinaza

glicerolowa

dehydrogenaza

3P-glicerolu

Synteza triacylogliceroli –
lipogeneza

Kwas fosfatydowy

A

A

k

k

t

t

yw

yw

a

a

cja Kwasów

cja Kwasów

Tłuszczowych

Tłuszczowych



Dodanie CoA

Katabolizm

Katabolizm

Lipid

Lipid

ów –

ów –

mobilizacja zapasów tłuszczu

mobilizacja zapasów tłuszczu

i utlenianie KT

i utlenianie KT



Lipoliza



Transport KT



Pobieranie KT, aktywacja i utlenianie

Lipol

Lipol

iza

iza



Rozpad triacylogliceroli do glicerolu + 3
kwasów tłuszczowych (wolnych)

–

Lipaza hormono-wrażliwa w tkance tłuszczowej

–

Lipaza lipoproteinowa w nabłonku naczyń
krwionośnych



Wolne kwasy tłuszczowe, zwane też nie-
zestryfikowanymi kwasami tłuszczowymi
(transport z albuminami)

Lipol

Lipol

iza w adipocytach

iza w adipocytach

Aktywacja lipazy hormono-

wrażliwej

w tkance tłuszczowej

Lipaza hormono-wrażliwa

(nieaktywna

)

Lipaza hormono-wrażliwa

(aktywna)

OH

O-

P

ATP

ADP

+

cAMP

kinaza białkowa

P

i

H

2

O

fosfataza

Stymulowana
przez:

-niski poziom
insuliny
podczas
hypoglikemii

-glukagon

- ćwiczenia
sportowe
- stres

fizjologiczny
adrenalina

Katabolizm

Katabolizm

Lipid

Lipid

ów –

ów –

wykorzystanie

wykorzystanie

glicerolu

glicerolu



Glicerol

glicerol

3-P glicerol

fosforan

dihydroksyacetonu

kinaza

glicerolowa

ATP

ADP

NAD

+

NADH + H

+

glukoneogeneza

glikoliza

dehydrogenaza
3-P glycerolowa

Kwasy Tłuszczowe jako źródło

Kwasy Tłuszczowe jako źródło

energii

energii

α- oksydacja – retikulum endoplazmatyczne, mitochondria – służy prawdopodobnie
utlenianiu nietypowych KT (np. z gr. –CH

3

) [utl. C 2 poprzez –OH

i usunięcia C 1 jako CO

2

,

z utlenieniem –OH do –COOH – skrócenie o 1C

β - oksydacja – mitochondria – energia, udział karnityny, acetylo-CoA;
peroksysomy – skracanie KT n > 20C, rozgałęzionych, hydroksylowanych,
brak udziału karnityny i zysku energii

ω – oksydacja – retikulum endoplazmatyczne – metabolizm nietypowych KT (w tym
hydroksykwasów poprzez utlenienie ostatniego węgla (CH

3

-

)

do grupy –COOH,
powstawanie krótkich kwasów dikarboksylowych

Wykorzystanie

Wykorzystanie

acetyl

acetyl

o~

o~

CoA

CoA

Acetylo~CoA

Cykl Krebsa

Synteza
kwasów
tłuszczowych

Ciała Ketonowe

Cholesterol

KT, glukoza, aminokwasy

ATP

Keton

Keton

y

y



β-oksydacja prowadzi do produkcji
znacznych ilości acetylo~CoA



Jeśli brakuje szczawiooctanu, wtedy
acetylo~CoA nie przechodzi przez
cykl Krebsa i jest przekształcany do
ciał ketonowych

–

Niski poziom glikolizy prowadzi do
zmniejszonej produkcji szczawiooctanu

Ciała k

Ciała k

eton

eton

owe – alternatywne

owe – alternatywne

źródło energii dla tkanek

źródło energii dla tkanek

obwodowych

obwodowych



Acetooctan, β-hydroksymaślan, aceton

Acetylo~CoA + acetylo~CoA = acetoacetylo~CoA +

CoA

acetoacetylo~CoA + acetylo~CoA HMG~CoA

syntaza HMG~CoA

HMG~CoA

acetooctan + acetylo~CoA

Liaza HMG~CoA

CO

2

aceton

NAD

+

β

-hydroksymaślan

NADH+H

Ciała k

Ciała k

eton

eton

owe – alternatywne

owe – alternatywne

źródło energii dla tkanek

źródło energii dla tkanek

obwodowych

obwodowych



W

wątrobie

acetooctan i β-hydroksymaślan

nie są

utleniane, lecz wędrują do tkanek obwodowych,
gdzie mogą być przekształcone z powrotem do
acetylo~CoA i utlenione via cykl Krebsa.

–

mózg, serce, mięśnie szkieletowe, nerki

β-hydroksymaślan acetooctan
bursztynylo~

CoA

bursztynian

acetoacetylo~

CoA

2 acetylo~CoA

tioforaza

NAD

+

NADH+H

+

X

X – dh. -hydroksymaślanu

(brak w
wątrobie)

Keto

Keto

za

za



Występuje, gdy synteza ciał
ketonowych przewyższa
wykorzystanie



Choroba - ketoacidoza

–

Cukrzyca typu 1

(zależna od insuliny)

Insulina Glukagon

Lipoliza

Wolne kwasy tłuszczowe w osoczu

Wyrzut ciał ketonowych z wątroby

Ketoacidoza

ketonemia/ketonuria