Л И П И Д Ы 3 Биосинтез липидов. Содержание: - биосинтез насыщенных ЖК - биосинтез ненасыщенных ЖК - биосинтезТГ и фосфатидов - биосинтез ХС. Пул ХС в. - презентация

1 Л И П И Д Ы 3 Биосинтез липидов

2 Содержание: - биосинтез насыщенных ЖК - биосинтез ненасыщенных ЖК - биосинтезТГ и фосфатидов - биосинтез ХС. Пул ХС в клетке - механизм регуляции углеводного обмена - жиро-углеводный цикл Рэндла

3 Биосинтез ЖК Наиболее интенсивно протекает в ЖКТ, гепатоцитах, энтероцитах, лактирующей молочной железе. Источником углерода для биосинтеза ЖК яв-ся избыточные углеводы, аминокислоты, продукты метаболизма ЖК.

4 Биосинтез ЖК- это альтернативный вариант ß- окисления, но осуществляемый в цитоплазме. Процесс ß- окисления выдает энергию в форме FADH 2, NADH 2 и АТФ, а биосинтез ЖК, поглощает ее в такой же форме.

5 Исходным субстратом для синтеза яв-ся ацетил-КоА, образующийся в митохондриальном матриксе. Мембрана митохондрии не проницаема для ацетил-КоА, поэтому он взаимодействует с ЩУК с образованием цитрата, который свободно проходит в цитоплазму и там расщепляется до ЩУК и ацетил- КоА.

6 Увеличение цитрат в цитоплазме яв-ся сигналом к началу биосинтез ЖК. Цитрат + АТФ + НSКоА CН3-СО-SКоА+ ЩУК +АДФ Реакция протекает под действием цитратлиазы.

7 Для синтеза ЖК необходима одна молекула ацетил-КоА, неактивированная, тогда как остальные должны быть активированы. СН 3 -СО-SКоА + СО 2 + АТФ + биотин СООН-СН 2 -СО-SКоА Активатором фермента- Ацетил-КоА- карбоксилазы яв-ся цитрат Первой реакцией в биосинтезе яв-ся образование малонил-КоА. Ацетил-КоА-карбоксилаза

8 Малонил-КоА - это начальный промежуточный продукт в синтезе жирных кислот, образованный из ацетил-КоА в цитоплазме.

9 Избыток ацетил-КоА в митохондриях не может самостоятельно пройти в цитоплазму. Проход через митохондриальную мембрану становится возможным благодаря цитратному шунту. Ацетил-КоА карбоксилаза катализирует образование малонил-КоА.

10 На эту реакцию расходуется СО 2 и АТФ. Таким образом, условия, которые способствуют липогенезу (наличие большого количества глюкозы), подавляют -окисление жирных кислот

11 Биосинтез ЖК

12 Биосинтез ЖК осуществляется с помощью мультиферментного комплекса- пальмитоилсинтетазы жирных кислот. Она состоит из 7 ферментов, связанных с АПБ ( ацилпереносящим белком). АПБ состоит из 2 сбъединиц, на каждую из которых приходится по 250 тыс. д. АПБ содержит 2 SН группы. После образования малонил-КоА происходит перенос ацетильного и малонильного остатков на АПБ.

13

14

15

16 Биосинтез ЖК будет протекать при высоком уровне глюкозы в крови, что обусловливает интенсивность гликолиза( поставщика ацетил-КоА), ПФП( поставщика NADFH 2 и СО 2 ). В условиях голодания, диабета, ситез ЖК маловероятен,т.к. нетГл( при диабете она не поступет в ткани, а находится в крови), следовательно будет низкой ативность гликолиза и ПФП.

17 Но в этих условиях в митохондриях печени имеются запасы СН 3 -СО- SКоА( источник ß-окисления ЖК). Однако этот ацетил-КоА не вступает в реакции синтеза ЖК,т.к. он должен лимитироваться продуктами ПЦ, СО 2 и NADH 2. В данном случае организму выгоднее синтезировать ХС, который требует только лишь NADFH 2 и ацетил-КоА, что происходит при голодании и диабете.

18 Судьба пальмитата

19

20

21

22

23

24

25 Биосинтез ТГ и ФЛ Синтез ТГ происходит из Глицерина (Гн) и ЖК в основном стеариновой, пальмитиновой олеиновой. Путь биосинтез ТГ в тканях протекает через образование глицерол-3 фосфата, как промежуточного соединения. В почках, энтероцитах, где активность глицеролкиназы высокая, Гн фосфорилируется АТФ до глицеролфосфата.

26 В жировой ткани и мыщцах, вследствие очень низкой активности глицеролкиназы, образование глицеро-3-фосфата, в основном связано с гликолизом. Известно, что пригликолизе образуется ДАФ( диоксиацетонфосфат), который в присутствии глицеролфосфат-ДГ способен превращаться в Г-3ф (глицерол-3 фосфат).

27 В печени наблюдаютсяоба пути образования г-3-ф. В тех случаях, когда содержанеи Глюкозы в ЖК понижено( при голодании), образуется лишь незначительное количество Г-3-ф. Поэтому, освободитвшиеся в результате липолиза ЖК не могут быть использованы ввиду этого для ресинтеза. Поэтому они покидают ЖТ и количество резервного жира снижается.

28

29 Ненасыщенные жирные кислоты, биосинтез

30

31 Синтез ненасыщенных жирных кислот из насыщенных с параллельным удлинением цепи. Десатурация проходит под действием микросомального комплекса ферментов, состоящего из трех компонентов белковой природы: цитохрома b5, цитохром b5- редуктазы и десатуразы, которые содержат в своем составе негемовое железо.

32 В качестве субстратов используются НАДФН и молекулярный кислород. Из этих компонентов образуется короткая цепь переноса электронов, с помощью которой на короткий период времени в молекулу жирной кислоты включаются гидроксильные группы

33 Затем они отщепляются в виде воды, в результате в молекуле жирной кислоты формируется двойная связь. Имеется целое семейство субъединиц десатуразы, которые специфичны к определенному месту введения двойной связи.

34

35

36 Происхождение ненасыщенных жирных кислот в клетках организма. Метаболизм арахидоновой кислоты Незаменимые и заменимые - Среди ненасыщенных жирных кислот в организме человека не могут синтезироваться -3 и -6 жирные кислоты в связи с отсутствием ферментной системы, которая могла бы катализировать образование двойной связи в положении -6 или любом другом положении, близко расположенном к -концу.

37 К таким жирным кислотам относятся линолевая кислота (18:2, 9,12), линоленовая кислота (18:3, 9,12,15) и арахидоновая кислота (20:4, 5,8,11,14). Последняя является незаменимой только при недостатке линолевой кислоты, поскольку в норме она может синтезироваться из линолевой кислоты

38 У человека при недостатке в пище незаменимых жирных кислот описаны дерматологические изменения. Обычный рацион взрослых людей содержит достаточное количество незаменимых жирных кислот. Однако у новорожденных, которые получают рацион, обедненный жирами, отмечаются признаки поражения кожи. Они проходят, если в курс лечения включается линолевая кислота.

39 Случаи подобного дефицита наблюдаются и у пациентов, которые длительное время находятся на парентеральном питании, обедненном незаменимыми жирными кислотами. В качестве профилактики такого состояния достаточно, чтобы в организм поступали незаменимые жирные кислоты в количестве 1-2% от общей калорической потребности.

40 Синтез ненасыщенных жирных кислот из насыщенных с параллельным удлинением цепи. Десатурация проходит под действием микросомального комплекса ферментов, состоящего из трех компонентов белковой природы: цитохрома b5, цитохром b5- редуктазы и десатуразы, которые содержат в своем составе негемовое железо. В качестве субстратов используются НАДФН и молекулярный кислород.

41 Из этих компонентов образуется короткая цепь переноса электронов, с помощью которой на короткий период времени в молекулу жирной кислоты включаются гидроксильные группы. Затем они отщепляются в виде воды, в результате в молекуле жирной кислоты формируется двойная связь. Имеется целое семейство субъединиц десатуразы, которые специфичны к определенному месту введения двойной связи.

42 Образование и утилизация кетоновых тел Двумя основными видами ацетоновых тел являются ацетоацетат и - гидроксибутират. -гидроксибутират - это восстановленная форма ацетоацетата. Ацетоацетат образуется в клетках печени из ацетил~КоА. Образование происходит в митохондриальном матриксе.

43

44 Первоначальная стадия этого процесса катализируется ферментом - - кетотиолазой. Затем ацетоацетил- КоА конденсируется со следующей молекулой ацетил-КоА под влиянием фермента ГОМГ-КоА синтетазы. В результате образуется -гидрокси- - метилглютарил-КоА. Затем фермент - ГОМГ-КоА лиаза катализирует расщепление ГОМГ-КоА на ацетоацетат и ацетил-КоА.

45 В дальнейшем ацетоуксусная кислота восстанавливается под влиянием фермента b- гидроксибутиратдегидрогеназы и в результате образуется b-оксимасляная кислота.

46 Затем фермент - ГОМГ-КоА лиаза катализирует расщепление ГОМГ-КоА на ацетоацетат и ацетил-КоА. В дальнейшем ацетоуксусная кислота восстанавливается под влиянием фермента b- гидроксибутиратдегидрогеназы и в результате образуется b- оксимасляная кислота.

47 эти реакции происходят в митохондриях. В цитозоле имеются изоферменты - - кетотиолазы и ГОМГ~КоА синтетазы, которые также катализируют образование ГОМГ~КоА, но в качестве промежуточного продукта в синтезе холестерола. Цитозольный и митохондриальный фонды ГОМГ~КоА не смешиваются.

48 Образование кетоновых тел в печени контролируется состоянием питания. Такое контрольное действие усиливается инсулином и глюкагоном. Принятие пищи и инсулин снижают образование кетоновых тел, в то время как при голодании стимулируется кетогенез вследствие увеличения количества жирных кислот в клетках

49 При голодании усиливается липолиз, растет уровень глюкагона и концентрация цАМФ в печени. Происходит фосфорилирование, тем самым активация ГОМГ-КоА синтетазы. Аллостерическим ингибитором ГОМГ-КоА синтетазы выступает сукцинил-КоА.

50 В норме кетоновые тела являются источником энергии для мышц; при продолжительном голодании они могут использоваться центральной нервной системой. Следует иметь ввиду, что окисление кетоновых тел не может проходить в печени. В клетках других органов и тканей оно протекает в митохондриях.

51 Такая избирательность обусловлена локализацией ферментов, катализирующих этот процесс. Сначала -гидроксибутират дегидрогеназа катализирует окисление - гидроксибутирата до ацетоацетата в НАД+-зависимой реакции. Затем с помощью фермента, сукцинил КоА - Ацетоацетил КоА трансферазы, кофермент А перемещается с сукцинил КоА на ацетоацетат.

52 Образуется ацетоацетил КоА, который является промежуточным продуктом последнего витка -окисления жирных кислот. Этот фермент в печени не образуется. Именно поэтому там не может происходить окисление кетоновых тел.

53 Зато спустя несколько суток после начала голодания в клетках мозга начинается экспрессия гена, кодирующего этот фермент. Тем самым мозг адаптируется к использованию кетоновых тел в качестве альтернативного источника энергии, снижая свою потребность в глюкозе и белке.

54 Тиолаза довершает расщепление ацетоацетил-КоА, встраивая КоА по месту разрыва связи между и углеродными атомами. В результате образуется две молекулы ацетил-КоА.

55 Интенсивность окисления кетоновых тел во внепеченочных тканях пропорциональна их концентрации в крови. Общая концентрация кетоновых тел в крови обычно ниже 3 мг/100 мл, а средняя ежесуточная экскреция с мочой составляет приблизительно от 1 до 20 мг.

56 В определенных метаболических условиях, когда происходит интенсивное окисление жирных кислот, в печени образуются значительные количества так называемых кетоновых тел.

57 Состояние организма, при котором концентрация кетоновых тел в крови выше нормальной, называется кетонемией. Повышенное содержание кетоновых тел в моче называется кетонурией. В тех случаях, когда имеет место выраженная кетонемия и кетонурия, в выдыхаемом воздухе ощущается запах ацетона.

58 Он обусловлен спонтанным декарбоксилированием ацетоацетата в ацетон. Эти три симптома - кетонемия, кетонурия и запах ацетона при дыхании объединяются общим названием - кетоз

59 Кетоз возникает в результате недостатка доступных углеводов. Например, при голодании их мало поступает (или не поступает) с пищей, а при сахарном диабете, вследствие недостатка гормона - инсулина, когда глюкоза не может эффективно окисляться в клетках органов и тканей.

60 Это приводит к дисбалансу между этерификацией и липолизом в жировой ткани в сторону интенсификации последнего. Он обусловлен спонтанным декарбоксилированием ацетоацетата в ацетон.

61

62 Количество ацетоацетата, которое восстанавливается в -гидроксибутират, зависит от соотношения НАДН/НАД+. Восстановление это происходит под влиянием фермента - гидроксибутиратдегидрогеназы. Печень служит главным местом образования кетоновых тел благодаря высокому содержанию ГОМГ-КоА синтетазы в митохондриях гепатоцитов.

63

64 Биосинтез ХС ХС синтезируется гепатоцитами( 80%), энтероцитами (10%), клетками почек (5%), и кожей. В сутки образуется г ХС( эндогенный пул).

65 Функции ХС: - Непременный участник клеточных мембран - Предшественние стероидных гормонов - Предшественник желчных кислот и витамина Д

66 Ежесуточно человек потребляет от 2-3г ХС. Процесс биосинтеза ХС включает в себя более 35 энзиматических реакций. В них выделяют 3 стадии: 1. Превращение ацетил-КоА в мевалоновую кислоту 2. Образование сквалена из мевалоновой кислоты 3. Превращение сквалена в ХС

67

68

69

70

71

72