Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Metabolismus tuků Fyziologie a fyziologie zátěže Fakulta tělesné kultury UP.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Metabolismus tuků Fyziologie a fyziologie zátěže Fakulta tělesné kultury UP."— Transkript prezentace:

1 Metabolismus tuků Fyziologie a fyziologie zátěže Fakulta tělesné kultury UP

2 Typy tuků (lipidů) Mastné kyseliny (MK) (fatty acids - FA) Triglyceridy (TG) Fosfolipidy Steroly

3 Mastné kyseliny Uhlíkové sloučeniny s dlouhým řetězcem Sudý počet uhlíků  Saturované (nasycené, obvykle bez dvojné vazby mezi uhlíky)  Nesaturované (nenasycené, s jednou nebo více dvojnými vazbami)

4 Nasycené MK  Palmitová [16:0]  Stearová [18:0] Zkrácený název popisující jejich strukturu - hranaté závorky  první číslo - počet uhlíků  druhé číslo - počet dvojných vazeb

5 CH 3 (CH 2 ) 14 COOH kyselina palmitová [16:0] CH 3 (CH 2 ) 16 COOH kyselina stearová [18:0] = = 18

6 Nenasycené MK Zkrácený název s řeckým písmenem  ukazuje pozici dvojité vazby (začíná se počítat od karboxylové skupiny jako od prvního uhlíku) Olejová [18:1(  9 )] Linoleová [18:2(  9,12 )]

7 CH 3 (CH 2 ) 7 – C  C – (CH 2 ) 7 COOH HH Kyselina olejová [18:1(  9 )] = uhlík1. uhlík

8 CH 3 (CH 2 ) 4 – C  C – CH 2 – C  C – (CH 2 ) 7 COOH HH Kyselina linoleová [18:2(  9,12 )] = uhlík HH 12. uhlík

9 Nenasycené MK Linoleová kyselina je esenciální (musí být součástí stravy) PUFA (polyunsaturated fatty acid) Linolenová kyselina [18:3(  9,12,15 )] omega 3 nebo omega n-3 poslední dvojná vazba začíná třetím uhlíkem od konce nebo od uhlíku 18

10 Nenasycené MK Linoleová kyselina [18:2(  9,12 )] omega 6 nebo omega n-6 MK

11 Nenasycené MK n-3 (nebo omega 3) MK vykazují speciální ochranu cévní stěně snížením koncentrace krevních lipidů. Proto je kyselina linolenová [18:3(  9,12,15 )] omega 3 nebo omega n-3 považována za nezbytnou (esenciální) mastnou kyselinu v potravě.

12 Triglyceridy (triacylglyceroly - TG) Kombinace trialkoholu glycerolu a tří MK. Tři MK v TG, uložených v tukových zásobách nejsou většinou stejné. MK v TG jsou nasycené i nenasycené. glycerolMK2 MK1 MK3

13 Triglyceridy (triacylglyceroly - TG) Fyzikální vlastnosti TG závisí na délce uhlíkového řetězce MK a počtu dvojných vazeb. Delší délka řetězce stejně jako dvojité vazby snižují bod tání. Rostlinný tuk s PUFA je tekutý, živočišný tuk s nasycenými MK je tuhý. Palmový olej je tekutý, i když se skládá hlavně z nasycených MK neboť má krátký uhlíkový řetězec ( ), ostatní mají většinou uhlíků.

14 Triglyceridy (triacylglyceroly - TG) nerozpustné ve vodě. TG a MK v TG jsou nerozpustné ve vodě. Tato vlastnost způsobuje, že jsou ideálními zásobárnami energie (ponechávají si více chemické energie než ostatní energetické substráty - sacharidy, proteiny).

15 Mobilizace tuků z tukových zásob Hydrolýza TG nebo lipolýza - akcentovaná při tělesné práci, hladovění nebo v chladu. hormon senzitivní lipázou. Lipolýza zahrnuje 3 hydrolytické reakce (vzniknou 3 MK + glycerol), z nichž každá je katalyzovaná hormon senzitivní lipázou. Lipolýza i tvorba TG probíhají v cytoplazmě tukových buněk (adipocyty). MK uvolněné z TG jsou hydrolyzovány a dále se buď reesterifikují na TG opouštějí adipocyt

16 Mobilizace tuků z tukových zásob MK uvolněné z adipocytů, jsou transportovány v krvi pomocí plazmatických bílkovin - albuminů = volné mastné kyseliny (VMK) free fatty acids (FFA). VMK (většinou uhlíků) musí být transportovány albuminem, neboť nejsou rozpustné ve vodě. index lipolýzy Glycerol nemůže být znovu využit tukovými buňkami a protože je rozpustný ve vodě, cirkuluje krví - index lipolýzy.

17 Mobilizace tuků z tukových zásob Ve tkáních, které obsahují glycerol-kinázu (zejména játra), se glycerol fosforyluje na glycerol 3-P a může být použit na tvorbu glykogenu nebo GL -glukoneogeneze. Lipolýza probíhá nejen v játrech, ale např. i pankreatickou lipázouv tenkém střevě (katalyzováno pankreatickou lipázou), lipoproteinovou lipázounebo v plazmatických lipoproteinech (katalyzováno lipoproteinovou lipázou na endotelu kapilár).

18 Mobilizace tuků z tukových zásob Po jídlelipogeneze Po jídle převažuje v adipocytech lipogeneze (tvorba TG) - dostatek prekrusorů - MK + glycerol. Při zátěži lipolýza. Při zátěži převažuje lipolýza. VMK + glycerol Po jídle Při zátěži, hladovění adipocyt TG

19 Regulace metabolismu TG Zásobárny TG = zejména adipocyty + svalové buňky. Využívání tuků (zejména kosterní svaly + myokard) = šetření glykogenu. Během tělesné zátěže velmi důležité, neboť se výrazně zvyšuje potřeba energie. V adipocytech probíhá ve stejné době lipolýza i lipogeneze, něco musí převažovat. hormon senzitivní lipázy (TG- lipáza),hormony (zejména adrenalinem). Regulace pomocí hormon senzitivní lipázy (TG- lipáza), která je aktivovaná hormony (zejména adrenalinem).

20 Intracelulární transport MK MK buď vstupují do cytoplazmy buněk pomocí transportéru (vazební protein MK - VPMK, FA binding protein - FABP) nebo prostou difúzí napříč buněčnou membránou. Aby mohla být využitá jejich energie (9,2 kcal/g), musí se dostat cytoplazmou do mitochondrií.

21 Tvorba acyl-CoA Aby MK mohly prostoupit mitochondriální membránou, musí být připojeny k CoA = = acyl-CoA. Acyl-CoA je vytvořen s použitím energie, získané hydrolýzou ATP. MK + ATP + CoAAcyl-CoA + AMP + Pi acyl CoA syntetáza Mg 2+

22 Tvorba acyl-CoA Reakce je esenciálně ireverzibilní. Acyl-CoA je na energii bohatá sloučenina, neboť na svou tvorbu spotřebuje energii vzniklou rozkladem ATP na AMP. MK + ATP + CoAAcyl-CoA + AMP + PPi acyl CoA syntetáza Mg 2+ energie

23 Transport acyl-karnitinu Tvorba acyl-CoA probíhá v cytoplazmě, zatímco oxidace acyl-CoA probíhá v mitochondriích. Avšak vnitřní mitochondriální membrána je nepropustná pro acyl-CoA. karnitinu Proto se k transportu acyl-CoA používá 3 různých transportních proteinů a malé molekuly karnitinu. Acyl-CoA sloučený s karnitinem může být transportován přes mitochondriální membránu!!! Karnitin prostupuje napříč mitochondriální membránou ven (z mitochondie do cytoplazmy) a sloučený s acyl-CoA dovnitř.

24 acyl-CoA CoA Karnitin acylkarnitin CytoplazmaVnitřní membránaMatrix III Acyl karnitin translokáza

25 Nedostatek karnitinu metabolické onemocnění. Nedostatek karnitinu, způsobený neschopností karnitin vytvořit, není vzácné metabolické onemocnění. Karnitin se ztrácí při dialyzační filtraci krve („umělá ledvina“)- nutnost doplňovat. Nedostatek karnitinu = svalová únava, špatná tolerance fyzického zatížení (způsobené akumulací TG ve svalech a neschopností oxidovat MK). Tělesná zátěž zvyšuje močovou exkreci karnitinu Tělesná zátěž zvyšuje močovou exkreci karnitinu - proto sportovci doplňují karnitin (zvýšení lipidové oxidace a šetření zásob glykogenu) - módní hit - málo účinné.

26 Oxidace MK (beta-oxidace) Nastává po vstupu acyl-CoA MK do matrix mitochondrií - cyklická reakce. V každém cyklu se acyl-CoA MK rozkládá - vytváří 2-uhlíkový acetyl-CoA a nový acyl-CoA zkrácený o 2 atomy uhlíku.

27 Acyl-CoA (C = n) FAD + FADH2 NAD + NADH + H + Acyl-CoA (C = n-2) Acetyl-CoA C = 2 dehydrogenace Acyl-CoA (C = n - 2)

28 Pyruvát (3C) CO 2 NAD + NADH + H + Acetyl-CoA (2C) Oxalacetát (4C) Citrát (6C) Izocitrát (6C) Alfa-ketoglutarát (5C) Sukcinyl-CoA (4C) Sukcinát (4C) Fumarát (4C) Malát (4C) CO 2 NAD + NADH + H + NAD + CO 2 GTP GDP P FADH 2 FAD NAD + NADH + H + Acyl-CoA

29 (C = n) FAD + FADH2 NAD + NADH + H + Acyl-CoA (C = n-2) Acetyl-CoA C = 2 dehydrogenace Sudý počet C Kolik cyklů?

30 Např. kyselina stearová [18:0] vytvoří s CoA stearyl-CoA, který má rovněž 18C. Odštěpením CoA (2C) vznikne 16-uhlíkový acyl-CoA. 1. cyklus Odštěpením dalšího CoA (2C) vznikne 14-uhlíkový acyl-CoA. 2. cyklus

31 1. n = n = n = n = n = n = 8 7. n = 6 8. n = cyklus nemusí proběhnout, protože po 8. cyklu zůstanou 2 acetyl-CoA Počet cyklů (n : 2) - 1 n =

32 Např. kyselina stearová [18:0] vytvoří s CoA stearyl-CoA, který má rovněž 18C. Odštěpením CoA (2C) vznikne 16-uhlíkový acyl-CoA. 1. cyklus Odštěpením dalšího CoA (2C) vznikne 14-uhlíkový acyl-CoA. 2. cyklus Během 8 cyklů [(18 : 2) - 1] se stearyl-CoA rozloží na 9 molekul acetyl-CoA 8. cyklus

33 Energetický zisk z beta-oxidace kyseliny stearové Vytvoření stearylu-CoA ze stearové kyseliny -2 ATP

34 Tvorba acyl-CoA MK + ATP + CoAAcyl-CoA + AMP + PPi acyl CoA syntetáza Mg 2+ Při rozložení ATP na AMP vzniknou 2 atomy fosfátu podobně jako při rozkladu 2 molekul ATP na 2 molekuly ADP Ztráta energie při rozložení ATP na AMP je stejná jako při ztráta při rozložení 2 ATP na 2 ADP.

35 Energetický zisk z beta-oxidace kyseliny stearové Vytvoření stearylu-CoA ze stearové kyseliny -2 ATP Při tvorbě 9 acetyl-CoA vznikne 8 FADH2 a 8 NADH + H +. V respiračním řetězci vzniknou v přítomnosti FADH2 dvě molekuly ATP, v přítomnosti NADH + H + tři molekuly ATP - v každém cyklu 5 molekul ATP - počet cyklů 8, počet ATP +40 ATP

36 NAD + + H ADP = NADH + H ATP FAD + + H ADP = FADH + H ATP 1 cyklus = 3 ATP + 2 ATP = 5 ATP 8 cyklů = 8. 5 ATP = 40 ATP

37 Energetický zisk z beta-oxidace kyseliny stearové Vytvoření stearylu-CoA ze stearové kyseliny -2 ATP Při tvorbě 9 acetyl-CoA vznikne 8 FADH2 a 8 NADH + H +. V respiračním řetězci vzniknou v přítomnosti FADH2 dvě molekuly ATP, v přítomnosti NADH + H + tři molekuly ATP - v každém cyklu 5 molekul ATP - počet cyklů 8, počet ATP +40 ATP Z jedné molekuly acetyl-CoA vznik v Krebsově cyklu 12 molekul ATP. Počet acetyl-CoA = 9, počet ATP = = +108 ATP

38 Pyruvát (3C) CO 2 NAD + NADH + H + Acetyl-CoA (2C) Oxalacetát (4C) Citrát (6C) Izocitrát (6C) Alfa-ketoglutarát (5C) Sukcinyl-CoA (4C) Sukcinát (4C) Fumarát (4C) Malát (4C) CO 2 NAD + NADH + H + NAD + CO 2 GTP GDP P FADH 2 FAD NAD + NADH + H +

39 Energetický zisk z beta-oxidace kyseliny stearové Vytvoření stearylu-CoA ze stearové kyseliny -2 ATP Při tvorbě 9 acetyl-CoA vznikne 8 FADH2 a 8 NADH + H +. V respiračním řetězci vzniknou v přítomnosti FADH2 dvě molekuly ATP, v přítomnosti NADH + H + tři molekuly ATP - v každém cyklu 5 molekul ATP - počet cyklů 8, počet ATP +40 ATP Z jedné molekuly acetyl-CoA vznik v Krebsově cyklu 12 molekul ATP. Počet acetyl-CoA = 9, počet ATP = = +108 ATP CELKEM +146 ATP

40 Acyl-CoA Počet cyklů (n - 2) / 2 [(n - 2) / 2] FADH2 [(n - 2) / 2] NADH (n / 2 ) acetyl-CoA 3n / 2 NADH n / 2 FADH2 n / 2 GTP n CO2 n-2+3n 4n == 2n - 1 ATP n-2+n 2n == 2n-1+n-1 = 3n-2 2n-1 n-1 3n - 2 ATP + = Energetický zisk z beta-oxidace MK

41 Acyl-CoA Počet cyklů (n - 2) : 2 [(n - 2) / 2] FADH2 [(n - 2) / 2] NADH (n / 2 ) acetyl-CoA 3n / 2 NADH n / 2 FADH2 n / 2 GTP n - 1 ATP 3n - 2 ATP n : 2 ATP n CO2 MK -2 ATP 8,5 n - 5 ATP 8,5 n - 7 ATP

42 Acyl-CoA Počet cyklů (n - 2) : 2 [(n - 2) / 2] FADH2 [(n - 2) / 2] NADH (n / 2 ) acetyl-CoA 3n / 2 NADH n / 2 FADH2 n / 2 GTP n - 1 ATP 3n - 2 ATP n : 2 ATP n CO2 MK -2 ATP 8,5 n - 7 ATP n = počet atomů C Energetický zisk z beta-oxidace MK


Stáhnout ppt "Metabolismus tuků Fyziologie a fyziologie zátěže Fakulta tělesné kultury UP."

Podobné prezentace


Reklamy Google