Spalanie kwasów tłuszczowych.

Etapy spalania kwasów tłuszczowych:

I. Aktywacja kwasu tłuszczowego

Adenozynotrifosforan, kwas tłuszczowy, Co-A

enzym syntetazoacylo Co-A

kwas przyłączony do Co-A, staje się aktywny i może wchodzić w reakcje, nazywany jest acylo-CoA, a ATP przekształca się w AMP. ATP potrzebny jest do połączenia kwasu tłuszczowego i

Co-A. Etap ten zachodzi w cytoplazmie.

II.Przeniesienie kwasu tłuszczowego z cytozolu do mitochondrium.

Aby cząsteczka tłuszczu została przetransportowana przez cytozol potrzebny jest przenośnik.

Karnityna – dzięki grupie hydroksylowej może transportować tłuszcz

Proces przeniesienia kwasu tłuszczowego:

Enzym acytotransferaza karnitynowa I przenosi kwas tłuszczowy na karnitynę (na jej węgiel z grupy hydroksylowej), transport ten odbywa się przy udziale białka ACP, białko to przenosi karnitynę z kwasem tłusczowym. Karnityna wchodzi do mitochondrium przy udziale acytotransferazy karnityny II, kompleks ten jest rozkładany na karnityne i kwas tłuszczowy. Kwas tłuszczowy łączy się z CoA, a karnityna przedostaje się do części zewnętrznej. Jest to transport wymienny – antyport.

III.Spirala b-oksydacji kwasu tłuszczowych:

- odebranie pary wodorów od kwasu (ulega utlenieniu przy udziale dehydrogenazy, + 2ATP), powstaje kwas nienasycony i wiązanie podwójne między węglem a i b jest on nazwany enolo-CoA

- przy udziale hydratazy dochodzi do przyłączenia cząsteczki wody, rozbija wiązanie podwójne, powstaje enocylo-CoA

- wodory mogą być ponownie odebrane od hydroksykwasu i wytworzenie grupy ketonowej. NAD jako odbiorca wodoru.

- powstaje ketokwas z grupą ketonową przy węglu II. NAD jest dawcą wodoru na łańcuch oddechwy (zysk 3ATP)

-ulega rozpadowi na resztę dwuwęglową, a nowa cząsteczka CoA łączy się z całą resztą, nowy kompleks kwas tłuszczowy-CoA będzie o dwa węgle krótszy, dodatkowo wytwarza się acetylo-CoA. Powstaje 12ATP na jedną resztę dwuweglową + 5ATP.

III a. b-oksydacja nienasyconych kwasów tłuszczowych.

Np. kwas oleinowy; ulega podzieleniu, utworzenie reszty trójwęglowej, działa izomeraza, ustawia atomy wodoru w pozycji trans, hydrataza przyłącza H2O (zysk mniejszy o 2 ATP)

Synteza kwasów tłuszczowych.

Synteza kwasów tłuszczowych obejmuje kolejne kondensacje jednostek dwuwęglowych w postaci acetylo-CoA, prowadzące do powstania długich łańcuchów węglowodorowych. Reakcje te przebiegają z udziałem kompleksu syntazy kwasów tłuszczowych i wykorzystują NADPH jako związek redukujący. Podczas syntezy kwasy tłuszczowe pozostają kowalencyjne związane z białkowym nośnikiem grup acetylowych (ACP).

Ponieważ synteza kwasów tłuszczowych przebiega w cytozolu, powstały z pirogronianu acetylo-CoA musi zostać przetransportowany z mitochondriów do cytozolu. Wewnętrzna błona mitochondrialna jest nie przepuszczalna dla acetylo-CoA, ulega więc on najpierw kondensacji ze szczawiooctanem, tworząc cytrynian, który łatwo przenika przez błonę. W cytozolu cytrynian ulega rozszczepieniu, co umorzliwia odtworzenie acetylo-CoA.

Cykl:

Pierwszym kluczowym etapem biosyntezy kwasów tłuszczowych jest karboksylacja acetylo-CoA prowadząca do powstania malonylo-CoA. Reakcja ta katalizowana jest przez karboksylazę acetylo-CoA, enzym zawierający biotynę. Acetylo-CoA i malonylo-CoA zostają następnie przekształcone w ich ACP-podobne. Cykl elongacji w syntezie kwasów tłuszczowych obejmuje cztery reakcje: kondensacja acetylo-ACP z malonylo-ACP do acetoacetylo-ACP, czemu towarzyszy uwolnienie wolnego ACP i CO2; redukcja acetoacetylo-ACP przez NADPH do 3-hydroksobutyrylo-ACP; odwodnienie tego ostatniego do krotonylo-ACP; redukcja krotonylo-ACP przez NADPH do butyrolo-ACP. Kolejne obroty cyklu elongacji prowadzą do dołączenia kolejnych dwuwenglowych jednostek malonylo-ACP do rosnącego łańcucha węglowodorowego, aż do powstania palmitynianu C16. Dalsza elongacja kwasów tłuszczowych zachodzi na cytoplazmatycznej powierzchni gładkiego retikulum endoplazmatycznego (SER).

Na cytoplazmatycznej powierzchni SER obecne są również enzymy wprowadzające do łańcucha kwasów tłuszczowych wiązania podwójne. Ssaki nie są zdolne do syntezy wielonienasyconych kwasów tłuszczowych jak linolan i linolenian. Te ostatnie są więc nazwane niezbędnymi, tak więc muszą być dostarczane z pokarmem.

Szlak pentozofosforanowy.

Dwoma głównymi produktami tego szlaku są fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego i forma zredukowana NADPH i rybozo-5-fosforan. Rybozo-5-fosforan i jego pochodne wchodzą w skład ważnych dla komórki cząsteczek, takich jak RNA, DNA, NAD+, dinukleotyd flawinowy (FAD), ATP i koenzym A. NADPH uczestniczy w wielu szlakach biosyntetycznych, a zwłaszcza w syntezie kwasów tłuszczowych i steroidów. Dlatego szlak ten jest bardzo aktywny w tkance tłuszczowej, w gruczołach mlecznych i korze nadnerczy.

Najważniejsze reakcje szlaku:

Reakcje szlaku pentozofosforanowego można podzielić na trzy etapy. Pierwszy etap obejmuje reakcje utleniania glukozo-^-fosforanu do rybulozo-5-fosforanu, generujące dwie cząsteczki NADPH. Drugi etam dotyczy izomeryzacji rybulozo-5-fosforanu do rybozo-5-fosforanu. Reakcje trzeciego etapu katalizowane przeztransketolazę, przekszytałcają rybozo-5-fosforan i aldechyd 3-fosfoglicerynowy, a więc wiążą szlak pentozofosforanowyy z glikolizą.

Reakcje transketolazy i transaldolazy są odwracalne, co pozwala albo na przekształcenie rybozo-5-fosforanu w intermediat glikolizy, jeśli nie jest potrzebny komórce do innych reakcji, albo na tworzenie rybozo-5-fosforanu z intermediatów glikolizy, gdy potrzebny jest w dużych ilościach. Szybkość szlaku pentozofosforanowego jest regulowana przez NADP+ syntetyzowany na pierwszym etapie w reakcji katalizowanej przez dehydrogenazę glukozo-6-fosforanową.

Ciała ketonowe.

Ciała ketonowe (ciała acetonowe) są to związki powstające w organizmie dwiema drogami:

- kataboliczną – podczas niepełnego spalania kwasów tłuszczowych

- anaboliczną – polega na tym że acetylowane CoA zamiast wejść w cykl Krebsa łączą się.

Ciała ketonowe powstają w wątrobie, żwaczu (wykorzystywane są tu jako źródło energii). Mogą być źródłem energii dla tkanki nerwowej i mięśniowej. Proces powstawania ciał ketonowych nosi nazwę ketogenezy.

Obieg ciał ketonowych w organizmie:

Powstają w wątrobie, skąd dyfundują do krwi, następnie wydalane są z moczem lub wydalane są przez płuca. Część dostaje się do tkanek, gdzie są rozbijane na reszty kwasu octowego. Kwas octowy w mięśniach, układzie nerwowym wchodzi w cykl Krebsa.

Budowa i rodzaje tłuszczy.

Tłuszcze dzielimy na: tłuszcze właściwe, fosfolipidy, glikolipidy i woski.

Tłuszcze właściwe- są to estry kwasów tłuszczowych i alkoholu trójhydroksylowego – glicerolu, który mając trzy grupy alkoholowe może utworzy wiązania z trzema cząsteczkami kwasu tłuszczowego. O właściwościach tłuszczu decydują rodzaje kwasów tłuszczowych wchodzące w skład jego cząsteczki. Kwasy tłuszczowe które mają maksymalną liczbę atomów wodoru- co oznacza, że nie występują w nich wiązania podwójne- noszą nazwę kwasów tłuszczowych nasyconych.Najważniejszymi kwasami tłuszczowymi wchodzącymi w skład glicerydów o charakterze nasyconym są:

-kwas palmitynowy CH3(CH2)14COOH

-kwas stearynowy CH3(CH2)16COOH

Drugi rodzaj kwasów tłuszczowych stanwią kwasy tłuszczowe nienasycone mające od 1-4 podwujnych wiązań między atomami węgla w łańcuchu. Najważniejszymi kwasami tłuszczowymi wchodzącymi w skład glicerydów o charakterze nienasyconym są:

-kwas oleinowy CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

-kwas linolowy CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

-kwas linolenowy CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Tłuszcze występują w organizmach roślinnych i zwierzęcych, stanowią materiał zapasowy, z którego ustrój wytwarza potrzebną mu energią a także stanowią izolacje cieplno oraz amortyzują wstrząsy narządów wewnętrznych np. gałki ocznej. Tłuszcze są rezerwowym materiałem odżywczym organizmów żywych. W świecie roślinnym i zwierzęcym tłuszcze spełniają rolę źródła energii i materiału zapasowego. Częściowo zhydrolizowane, łączą się we krwi z globulinami, tworząc frakcję lipoprotein. Uwalnianie kwasów tłuszczowych z tkanki tłuszczowej w organizmie człowieka odbywa się pod wpływem lipazy trzustkowej. Tłuszcze roślinne są związkami nienasyconymi, a więc estrami gliceryny i nienasyconych kwasów karboksylowych na przykład kwasu oleinowego. Są to na przykład: oliwa, olej rzepakowy, słonecznikowy, arachidowy, lniany, masło kakaowe. Tłuszcze roślinne - ciekłe tłuszcze z nasion, owoców, kiełków. Po wydobyciu ich z roślin są oczyszczane, utwardzane lub odwadniane, a następnie używane w przemyśle spożywczym, mydlarskim, włókniarskim i w lecznictwie. Tłuszcze zwierzęce to związki nasycone, estry gliceryny i nasyconych kwasów karboksylowych, np.: tran.

Ze względu na stan skupienia tłuszcze dzielimy na ciekłe i stałe:

- Tłuszcze stałe to zwierzęce za wyjątkiem tranu. Głównymi składnikami tłuszczów stałych są glicerydy wyższych nasyconych kwasów tłuszczowych.

- Tłuszcze roślinne to tłuszcze ciekłe (tran, oleje roślinne). W ich skład wchodzą głównie glicerydy wyższych nienasyconych kwasów tłuszczowych.

Aby odróżnić tłuszcz od substancji pozostawiających tłusta plamy należy przeprowadzić próbę akroleinową polegającą na ogrzewaniu obydwu substancji do wysokiej temperatury. Tłuszcz zacznie dymić wcześniej, powstaje rakotwórcza akroleina. Aby odróżnić tłuszcz roślinny od zwierzęcego można użyć wody bromowej (tłuszcze roślinne odbarwiają żółtą wodę bromową).

Właściwości chemiczne:

Jełczenie- pod wpływem tlenu, a szczególnie w obecności światła, następują procesy jełczenia, czyli rozkładu tłuszczów z wydzieleniem ketonów i kwasów o niezwykle przykrym zapachu i smaku, np. zjełczałe masło ma zapach kwasu masłowego.

Zmydlanie- Reakcja hydrolizy prowadzi do rozkładu na glicerol (glicerynę) i odpowiedni kwas tłuszczowy. Jeżeli hydrolize przeprowadzimy zasadą sodową lub potasową, wówczas oprócz gliceryny otrzymujemy sól kwasu tłuszczowego (mydło)

HOCH2CH(OH)CH2OCOC15H31 + NaOH --> HOCH2CH(OH)CH2OH + C15H31COONa

Z reakcją hydrolizy mamy do czynienia podczas trawienia tłuszczów w żołądku. Proces ten jest katalizowany enzymem - lipazą. Dodatkowo proces ten jest wspomagany witaminami i hormonami. Produkty hydrolizy tłuszczów są w organizmie utleniane, a organizm uzyskuje niezbędną do życia energię, albo też organizm buduje z nich własny tłuszcz oraz błony komórkowe.

Utwardzanie- Reakcja uwodornienia Znacznie aktywniejsze chemicznie są oleje (nienasycone kwasy tłuszczowe w cząsteczce tłuszczu), w których w miejscu wiązań podwójnych mogą przebiegać reakcje. Przykładem takiej reakcji jest reakcja uwodornienia.

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH + H2 --> CH3(CH2)16COOH

Jeżeli olej poddamy reakcji uwodornienia powstaje wówczas tłuszcz stały, czyli związek o pojedyńczych wiązaniach w cząsteczce. Reakcja ta stosowana jest w produkcji margaryny z olejów. W wyniku uwodornienia zmieniają się nie tylko właściwości fizyczne tłuszczów, ale również - co jest najważniejsze - właściwości chemiczne; np. tłuszcz uwodorniony trudniej jełczeje niż tłuszcz nienasycony. Jełczenie jest skutkiem wytwarzania się lotnych kwasów i aldehydów o brzydkim zapachu. Związki te powstają wskutek ataku tlenu na reaktywne pozycje nienasycone w cząsteczkach tłuszczu.

Właściwości fizyczne:

- tłuszcze są ciałami stałymi, półstałymi lub oleistymi cieczami,

- tłuszcze są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie,

- tłuszcze są bardzo słabo rozpuszczalne w alkoholu etylowym,

- tłuszcze są dobrze rozpuszczalne w węglowodorach i ich fluorowcopochodnych oraz innych rozpuszczalnikach niepolarnych.

Fosfolipidy- są dwuestrami kwasu ortofosforowego (jedno wiązanie estrowe tworzy on z glicerolem lub ze sfingozynom, a drugie najczęściej z holiną). Wśród fosfolipidów wyróżnić można- lecytynę- ważny składnik błon biologicznych, gromadzi się też w żółtku w oocycie. Inny rodzaj fosfolipidów- sfingolipidy zawierają zamiast glicerolu sfingozynę. Występują w osłonkach mielinowych, rdzennych włókien nerwowych pod nazwą sfingomieliny-jej właściwości fizykochemiczne sprzyjają skokowemu przewodzeniu impulsów nerwowych wzdłóż tych włókien.

Glokolipidy- są to związki utworzone z części lipidowej i tłuszczowej. Stałym składnikiem glikolipidów błony komórek zwierzęcych ludzkich jest kwas sjalowy, którego połączenia biorą udział w budowie miejsc, w których odbywa się przyłączenie wirusów i ich przenikanie.

Woski- stanowią mieszaniny różnych substancji ich głównymi składnikami są estry długołańcuchowych jednowodorowych alkoholi i wyższych kwasów tłuszczowych. Woski pełnią funkcję ochronną zwłaszcza zabezpieczają liście i owoce przed nadmiernym parowaniem wody i zakażeniem wirusami, bakteriami oraz stanowią materiał budulcowy gniazd pszczół.

Biosynteza, losy i znaczenie cholesterolu.

Biosynteza:

Wszystkie 27 atomów węgla w cholesterolu pochodzi z acetylo-CoA. Najpierw acetylo-CoA i acetoacetylo-CoA łączą się i tworzą HMG-CoA, który z kolei ulega redukcji do mewalonianu, w reakcji katalizowanej przez reduktazę HMG-CoA. Jest to kluczowy etap w syntezie cholesterolu i zarazem główny punkt jej kontroli. W wyniku trzech kolejnych reakcji, z których każda wymaga obecności ATP, a ostatnia uwalnia CO2, mewalonian zostaje przekształcony w pirofosforan-3-izopentenylu i jego izomer dimetyloallilopirofosforan. Te dwa związki kondensują, co prowadzi do powstania pirofosforanu geranylu (C10), który w wyniku przyłączenia kolejnej cząsteczki pirofosforanu izopentenylu ulega wydłużeniu do pirofosforanu fernyzylu (C15). Dwie cząsteczki pirofosforanu fernyzylu kondensują i powstaje skwalen (C30). Skwalen ulega przekształceniu w epoksyd skwalenu, w reakcji wymagającej udziału O2 i NADPH. W wyniku cyklizacji epoksydu skwalenu powstaje lenosterol, który zostaje przekształcony w cholesterol w wyniku usunięcia trzech grup metylowych, redukcji jednego wiązania podwójnego kosztem NADPH i przesunięcia położenia drugiego wiązania podwójnego.

Znaczenie cholesterolu:

Nasz organizm potrzebuje cholesterolu do wielu celów. Gruczoły wydzielania wewnętrznego (głównie płciowe i nadnercza) wykorzystują go do syntezy hormonów (głównie steroidowych) oraz kwasu żółciowego. Stanowi istotny składnik błon komórkowych, modulujący ich płynność.

Losy cholesterolu:

Sole żółciowe, które u ssaków stanowią główną postać wydzielania cholesterolu, są polarnymi pochodnymi cholesterolu. W wątrobie cholesterol jest przekształcany z aktywowany związek przejściowy cholilo-CoA, który reaguje z grupą aminową glicyny tworząc glikocholan lub z grupą aminową teuryny dając teurocholan. Po syntezie w wątrobie sale żółciowe, glikocholan i teurocholan, są magazynowane i zagęszczane w pęcherzyku żółciowym, zanim zostaną uwolnione do jelita cienkiego. Ponieważ zawierają zarówno polarne jak i nie polarne rejony, sole żółciowe są bardzo skutecznymi detergentami i dzięki temu mogą działa emulgująco na lipidy pokarmowe.

Witamina D powstaje z 7 – dehydrocholesterolu w wyniku działania na skórę składowej UV światła słonecznego. Promieniowanie UV powoduje w cząsteczce 7-dehydrocholesterolu fotolizę wiązania, położonego między C9 i C10, co prowadzi do przestawienia wiązań podwójnych i powstania prowitaminy D3. Związek ten ulega spontanicznej izomeryzacji do witaminy D3.

Hormony steroidowe. Cholesterol jest prekursorem pięciu głównych klas hormonów steroidowych. Pierwszym etapem syntezy jest usunięcie sześciowęglowej jednostki z węgla 20, umiejscowionego w łańcuchu bocznym cholesterolu co prowadzi pregnenolonu. Związek ten jest prekursorem wszystkich hormonów steroidowych. Pregnenolon ulega modyfikacjom prowadzącym do otrzymania poszczególnych hormonów w wyniku ciągu reakcji katalizowanych przez cytochron P-450. Cytochromy P-450 to grupa enzymów zawierających hem. Są to monooksygenazy, których prawidłowe funkcjonowanie tlenu i NADPH.

My mieliśmy takie pytania:) 1.Rodzaje lipoprotein(chodziło o LDL , HDL, VLDL,CHYLOMIKRONY 2.Rodzaje Lipaz(i co one robią, na prezentacji to pisze) 3. Rozkład kwasów tłuszczowych.4.Funkcje dobrego i złego cholesterolu.