Název školy: Gymnázium, Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Autor: Datum tvorby: Mgr. Daniela Čapounová 3. 3. 2013 Název: VY_32_INOVACE_06C_15_Metabolismus lipidů Téma: BIOCHEMIE – Metabolismus lipidů Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0816

ANOTACE Materiál obsahuje výkladovou prezentaci pro 4. ročník čtyřletého gymnázia (nebo odpovídající ročníky víceletých gymnázií) k tématu „Metabolismus lipidů“. Do výkladu jsou vloženy kontrolní otázky pro zpětnou vazbu učitele. V uzavřených položkách žáci zaškrtávají v nabídce odpovědí interaktivním perem, na otevřené položky odpovídají ústně. Na správné odpovědi se v prezentaci posuneme tlačítkem akcí. Součástí DUM je pracovní list / test, který lze využít pro samostatnou práci, domácí přípravu nebo ověření znalostí studentů při zkoušení. Test je včetně autorského řešení. Jsou zde realizovány mezipředmětové vztahy s biologií. Materiál je určen k interaktivní výuce. Na tento materiál navazují výkladové prezentace (+ pracovní listy / testy): VY_32_INOVACE_ 06C_13_Citrátový cyklus Použité zdroje (literární i webové) jsou uvedeny v seznamu citací na konci prezentace.

METABOLISMUS LIPIDŮ OBSAH: význam lipidů v organismu TAG jako zdroje E přeměna TAG na MK a glycerol aktivace a transport MK odbourávání MK energetická bilance β-oxidace odbourávání nenasycených MK

VÝZNAM LIPIDŮ V ORGANISMU: zdroj a rezerva E stavební fce – zejména fosfolipidy – biomembrány ochrana – mechanická (tukové pouzdro orgánů), tepelná (podkožní tuk) ROZDĚLENÍ LIPIDŮ: jednoduché – zejména triacylglyceroly (oleje, tuky) složené – fosfolipidy, glykolipidy, lipoproteiny, sfingolipidy …

VÝHODNOST TRIACYLGLYCEROLŮ JAKO REZERVY ENERGIE: jsou bezvodé a vysoce redukované 1g tuku – 6x více E než 1g glykogenu hmotnost tukových zásob u dospělého (70kg) – 11kg zásoby Glc a glykogenu vystačí na 1 den, tuky na týdny akumulace tuků – zejména v cytoplazmě tukových (adipozních) buněk Při skladování stejné E v glykogenu by byla tělesná hmotnost 55x vyšší 7Okg dospělý muž skladuje: - 420 000 kJ v triacylglycerolech 10 000 kJ v proteinech (svaly) 2 500 kJ v glykogenu 170 kJ v Glc

Triacylglyceroly z potravy jsou hydrofobní → špatně přístupné lipázám nutná emulgace – žluč – žlučové kyseliny Obr. 1

VZÁJEMNÉ PŘEMĚNY TAG, MK A DALŠÍCH LÁTEK Obr. 2

SLED METABOLICKÝCH DĚJŮ PŘI PŘEMĚNĚ TAG: 1) mobilizace tuků = degradace TAG na MK a glycerol 2) aktivace MK 3) transport MK do mitochondrií 4) vlastní odbourávání MK

Ad 1) DALŠÍ OSUD MK A GLYCEROLU: transport do jater zde fosforylace → využití pro syntézu Glc nebo lipidů MK: transport do krve (zde vazba na albumin) → transport ke sval.b. (hlavně kosterní a myokard) Degradace TAG katalyzována LIPÁZAMI Obr. 3

převod MK na makroergickou sloučeninu = acetyl-CoA (thioester) Ad 2) AKTIVACE MK převod MK na makroergickou sloučeninu = acetyl-CoA (thioester) je potřeba: ATP CoA příslušný enzym (acetyl-CoA-synthetasa = thiokinasa) Pro různé MK – různé typy acetyl-CoA-synthetas (substrátová specifita) Rozdíly též v lokalizaci (pro MK s krátkým a střed. řet. v matrix mitochondrií, pro MK s dlouhým řet. ve vnější membráně mitoch. a na ER

ad 3) TRANSPORT MK PŘES MEMBRÁNU: membrána mitochondrií - DVOJITÁ vnější – obsahuje póry pro průchod MK vnitřní – neprostupná pro MK delší než 12C → zde transport zajištěn přenašečem = karnitin Zdroj karnitinu: maso + mléčné výrobky syntézou z AMK (Lys, Met) – játra, mozek, ledviny Karnitin = 3-hydroxy-4-trimethylaminobutyrát

ad 4) VLASTNÍ ODBOURÁVÁNÍ MK: - nejvýznamnější je β-oxidace Obr. 4 Obr. 5 POZN. MK s velmi dlouhým řetězcem = nad 18 C - atomů

Mitochondriální β – oxidace: nejvýznamnější dráha odbourávání MK aerobní spirálovitý průběh: z řetězce MK (z karboxylového konce) postupně oddělen 2C acetyl-CoA sled reakcí: dehydrogenace hydratace thiolýza

ENERGETICKÁ BILANCE β – OXIDACE: Obr. 7 Palmitoyl-CoA – 108 ATP Palmitát – 108 – 2 = 106 ATP

Vzniklý acetyl-CoA vstupuje do Krebsova cyklu Obr. 6 Vzniklý acetyl-CoA vstupuje do Krebsova cyklu

porovnání E bilance β-oxidace a oxidativního metabolismu Glc: β-oxidace probíhá až do úplného odbourání MK → počet vzniklých molekul acetyl-CoA závisí na délce řetězce MK - acetyl-CoA vstupuje do Krebsova cyklu → dýchací řetězec → CO2 a H2O z palmitátu (16C) – 106 ATP z Glc (6C) – 38 ATP

OXIDACE NENASYCENÝCH MK: nenasycené MK v organismu – cis-izomery β – oxidací vznikají trans-izomery → došlo k přesunu dvojné vazby (z pozice γ-β na β-α) → v β – oxidaci není zapotřebí dehydrogenačního kroku, při kt. vzniká FADH2 → β –oxidací nenasycených MK se uvolní méně E než u nasycených FADH2 dál vstupuje do dýchacího řetězce → vznik ATP

Nenasycené MK: cis a trans izomer – odlišná pozice násobné vazby Obr. 8

OTÁZKY Lipidy v živém organismu slouží jako: a. rezerva E b. hormony c. katalyzátory d. stavební látky SPRÁVNÁ ODPOVĚĎ ZADÁNÍ DALŠÍ OTÁZKY

OTÁZKY Jako složka biomembrán se uplatňují: a. glykolipidy b. triacylglyceroly c. fosfolipidy d. lipoproteiny SPRÁVNÁ ODPOVĚĎ: ZADÁNÍ DALŠÍ OTÁZKY

OTÁZKY 3) Základem tuků a olejů jsou a. monoacylglyceroly b. diacylglyceroly c. triacylglyceroly d. tetraacylglyceroly SPRÁVNÁ ODPOVĚĎ: ZADÁNÍ DALŠÍ OTÁZKY

OTÁZKY 4) Vysvětlete pojem hydrofobní látka. Jaký je význam žluči při metabolismu lipidů? Co je účinnou složkou žluči? SPRÁVNÁ ODPOVĚĎ: ZADÁNÍ DALŠÍ OTÁZKY

OTÁZKY 5) Produktem degradace TAG jsou: a. pouze glycerol b. mastné kyseliny a glycerol c. pouze mastné kyseliny d. acetyl-CoA SPRÁVNÁ ODPOVĚĎ: PŘEJÍT NA PRACOVNÍ LIST / TEST

Lipidy v živém organismu slouží jako: a. rezerva E b. hormony SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: Lipidy v živém organismu slouží jako: a. rezerva E b. hormony c. katalyzátory d. stavební látky ZPĚT NA ZADÁNÍ OTÁZKY PŘEJÍT NA DALŠÍ OTÁZKU

Jako složka biomembrán se uplatňují: a. glykolipidy SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: Jako složka biomembrán se uplatňují: a. glykolipidy b. triacylglyceroly c. fosfolipidy d. lipoproteiny ZPĚT NA ZADÁNÍ OTÁZKY PŘEJÍT NA DALŠÍ OTÁZKU

3) Základem tuků a olejů jsou a. monoacylglyceroly b. diacylglyceroly SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 3) Základem tuků a olejů jsou a. monoacylglyceroly b. diacylglyceroly c. triacylglyceroly d. tetraacylglyceroly ZPĚT NA ZADÁNÍ OTÁZKY PŘEJÍT NA DALŠÍ OTÁZKU

Hydrofobní – odpuzuje vodu, nerozpustná ve vodě SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 4) Vysvětlete pojem hydrofobní látka. Jaký je význam žluči při metabolismu lipidů? Co je účinnou složkou žluči? Hydrofobní – odpuzuje vodu, nerozpustná ve vodě Žluč – emulgátor, zpřístupňuje lipidy enzymům (lipázám) Účinná složka žluči – žlučové kyseliny ZPĚT NA ZADÁNÍ OTÁZKY PŘEJÍT NA DALŠÍ OTÁZKU

5) Produktem degradace TAG jsou: a. pouze glycerol SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 5) Produktem degradace TAG jsou: a. pouze glycerol b. mastné kyseliny a glycerol c. pouze mastné kyseliny d. acetyl-CoA ZPĚT NA ZADÁNÍ OTÁZKY PŘEJÍT NA PRACOVNNÍ LIST / TEST

Téma: BIOCHEMIE – METABOLISMUS LIPIDŮ PRACOVNÍ LIST / TEST Téma: BIOCHEMIE – METABOLISMUS LIPIDŮ Napište tři funkce, které lipidy zastávají v živých organismech. Vysvětlete pojem hydrofobní látka. Při metabolismu lipidů v živém organismu hraje významnou roli žluč. Jednoduše vysvětlete. Kde jsou tuky v lidském těle nejvíce akumulovány?

5) Triacylglyceroly jsou: a. estery glykogenu a vyšších mastných kyselin b. estery glycidů a vyšších mastných kyselin c. estery glycerolu a vyšších mastných kyselin d. estery glucitolu a vyšších mastných kyselin 6) Vyšší mastné kyseliny jsou: a. karboxylové kyseliny s krátkým uhlíkatým řetězce, jsou hydrofilní b. karboxylové kyseliny s krátkým uhlíkatým řetězcem, jsou hydrofobní c. karboxylové kyseliny s delším uhlíkatým řetězce, jsou hydrofilní d. karboxylové kyseliny s delším uhlíkatým řetězcem, jsou hydrofobní 7) Vyberte správnou možnost: Při metabolismu nenasycených mastných kyselin je získáno větší / menší množství energie (ATP) než metabolismem nasycených mastných kyselin

8) Vyberte správnou možnost: Množství energie (ATP) získané metabolismem mastných kyselin závisí / nezávisí na délce uhlíkatého řetězce této kyseliny. 9) Metabolická dráha, při které jsou mastné kyseliny postupně odbourávány, je β-oxidace. Probíhá: a. v matrixu mitochondrií b. na membráně mitochondrií c. v cytoplazmě d. v jádře buňky 10) V každé otočce β-oxidace je z řetězce mastné kyseliny odbourána: a. jednouhlíkatá část b. dvouuhlíkatá část c. tříuhlíkatá část d. čtyřuhlíkatá část řetězce

11) Doplňte text: Konečným produktem β-oxidace mastných kyselin je ………………, který dále vstupuje do děje nazývaného …………………………… . 12) Vyberte: a. β-oxidace mastných kyselin je aerobní / anaerobní děj. b. β-oxidace mastných kyselin je cyklický / spirálovitý děj. c. Při β-oxidace probíhají 2 kroky / 4 kroky. d. β-oxidace je energeticky výhodnější / méně výhodná než aerobní metabolismus glukózy. 13) Jako významná stavbení složka biomembrán se uplatňují: a. glykolipidy b. fosfolipidy c. lipoproteiny d. volné mastné kyseliny

14) Při β-oxidaci vznikají redukované formy koenzymů: a. pouze NADH+H+ b. pouze FADH2 c. oba uvedené koenzymy NADH+H+ i FADH2 d. ani jeden z uvedených koenzymů 15) Součástí mechanismu β-oxidace není tento krok: a. dehydratace b. dehydrogenace c. thiolýza d. hydratace 16) Karnitin je: a. jedna z významným mastných kyselin b. enzym katalyzující jeden z kroků β-oxidace c. konečný produkt β-oxidace d. přenašeč mastných kyselin lokalizovaný ve vnitřní mitochondriální membráně

17) Seřaďte následující děje do správného pořadí: a. transport mastných kyselin přes membránu b. aktivace mastných kyselin c. rozklad triacylgylcerolů (tuků, olejů) na mastné kyseliny a glycerol d. β-oxidace mastných kyselin 18) Na β-oxidaci dále navazuje: a. dýchací řetězec b. Krebsův cyklus c. rozklad triacylglycerolů d. glykolýza

Napište tři funkce, které lipidy zastávají v živých organismech. PRACOVNÍ LIST / TEST ŘEŠENÍ Napište tři funkce, které lipidy zastávají v živých organismech. - zásoba energie stavební látky (fosfolipidy – biomembrány) ochrana (mechanická a tepelná) Vysvětlete pojem hydrofobní látka. - odpuzuje vodu, ve vodě nerozpustná Při metabolismu lipidů v živém organismu hraje významnou roli žluč. Jednoduše vysvětlete. - žluč (žlučové kys.) – emulgátor tuků Kde jsou tuky v lidském těle nejvíce akumulovány? - cytoplazma buněk tukové tkáně (podkožní tuk, tuk obalující vnitřní orgány)

5) Triacylglyceroly jsou: a. estery glykogenu a vyšších mastných kyselin b. estery glycidů a vyšších mastných kyselin c. estery glycerolu a vyšších mastných kyselin d. estery glucitolu a vyšších mastných kyselin 6) Vyšší mastné kyseliny jsou: a. karboxylové kyseliny s krátkým uhlíkatým řetězce, jsou hydrofilní b. karboxylové kyseliny s krátkým uhlíkatým řetězcem, jsou hydrofobní c. karboxylové kyseliny s delším uhlíkatým řetězce, jsou hydrofilní d. karboxylové kyseliny s delším uhlíkatým řetězcem, jsou hydrofobní 7) Vyberte správnou možnost: Při metabolismu nenasycených mastných kyselin je získáno větší / menší množství energie (ATP) než metabolismem nasycených mastných kyselin

8) Vyberte správnou možnost: Množství energie (ATP) získané metabolismem mastných kyselin závisí / nezávisí na délce uhlíkatého řetězce této kyseliny. 9) Metabolická dráha, při které jsou mastné kyseliny postupně odbourávány, je β-oxidace. Probíhá: a. v matrix mitochondrií b. na membráně mitochondrií c. v cytoplazmě d. v jádře buňky 10) V každé otočce β-oxidace je z řetězce mastné kyseliny odbourána: a. jednouhlíkatá část b. dvouuhlíkatá část c. tříuhlíkatá část d. čtyřuhlíkatá část řetězce

11) Doplňte text: Konečným produktem β-oxidace mastných kyselin je acetyl-CoA, který dále vstupuje do děje nazývaného Krebsův (citrátový) cyklus. 12) Vyberte: a. β-oxidace mastných kyselin je aerobní / anaerobní děj. b. β-oxidace mastných kyselin je cyklický / spirálovitý děj. c. Při β-oxidace probíhají 2 kroky / 4 kroky. d. β-oxidace je energeticky výhodnější / méně výhodná než aerobní metabolismus glukózy. 13) Jako významná stavbení složka biomembrán se uplatňují: a. glykolipidy b. fosfolipidy c. lipoproteiny d. volné mastné kyseliny

14) Při β-oxidaci vznikají redukované formy koenzymů: a. pouze NADH+H+ b. pouze FADH2 c. oba uvedené koenzymy NADH+H+ i FADH2 d. ani jeden z uvedených koenzymů 15) Součástí mechanismu β-oxidace není tento krok: a. dehydratace b. dehydrogenace c. thiolýza d. hydratace 16) Karnitin je: a. jedna z významným mastných kyselin b. enzym katalyzující jeden z kroků β-oxidace c. konečný produkt β-oxidace d. přenašeč mastných kyselin lokalizovaný ve vnitřní mitochondriální membráně

17) Seřaďte následující děje do správného pořadí: a. transport mastných kyselin přes membránu 3 b. aktivace mastných kyselin 2 c. rozklad triacylgylcerolů (tuků, olejů) na mastné kyseliny a glycerol 1 d. β-oxidace mastných kyselin 4 18) Na β-oxidaci dále navazuje: a. dýchací řetězec b. Krebsův cyklus c. rozklad triacylglycerolů d. glykolýza

Obrázky 1 – 8 - archiv autora Literatura: VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie. 2. vydání.Praha: Academia, 1999, ISBN 80-200-0438-6. ABERTS, Bruce; BRAY, Dennis; JOHNSON, Alexander a kol. Základy buněčné biologie - úvod do molekulární biologie buňky. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1998, ISBN 80-902906-0-4. ČÁRSKY, Jozef; KOPŘIVA, Jaroslav a kol. Chemie pro 3. ročník gymnázií. Praha: SPN, 1986, ISBN 14-414-86. LEDVINA, Miroslav a kol. Biochemie pro studující medicíny. I. díl. 2. vydání. Praha : Karolinum, 2009, ISBN 978-80-246-1416-8.