Metabolismus lipidů Pavla Balínová

Lipidy Lipidy jsou velmi dobře rozpustné v organických rozpouštědlech. Biologické funkce lipidů: ● lipidy jsou důležitým zdrojem energie – slouží jako palivo ● amfipatické lipidy jsou stavebním bloky buněčných membrán ● jsou základem pro syntézu dalších biologicky aktivních látek (eikosanoidy, žlučové kyseliny atd.) ● lipidy jsou vynikajícími isolátory

Klasifikace lipidů I. Jednoduché lipidy II. Komplexní (složené) lipidy ● Triacylglyceroly (tuky) ● Vosky II. Komplexní (složené) lipidy ● Fosfolipidy ● Sfingofosfolipidy ● Glykolipidy III. Isoprenoidy a steroidy Isoprenoidy: vitamíny A, D, E, K Steroidy: steroly, žlučové kyseliny, steroidní hormony Obrázek byl převzat z: http://en.wikipedia.org/wiki/Triacylglycerol

Mastné kyseliny (= fatty acids FA) Obrázek byl převzat z: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition

Degradace tuků v adipózní tkáni Adipózní tkáň (tukové buňky) = zásobárna tuků Degradace TAG v adipózní tkáni (lipolýza) je katalyzována hormon senzitivní lipázou (HSL). Tento enzym je aktivován adrenalinem a glukagonem a inhibován inzulínem. Obrázek byl převzat z: http://web.indstate.edu/thcme/mwking/fatty-acid-oxidation.html

Utilizace FA v buňce Tkáně vychytávají FA z krve a využívají je k syntéze tuků nebo k získání energie z jejich oxidace. Metabolismus FA je velmi intenzivní v játrech. „Volné“ mastné kyseliny (FFA) jsou v krvi transportovány ve vazbě na albumin. FA v krvi → vstup do buňky → v cytoplazmě jsou FA převedeny na jejich CoA deriváty enzymem acyl-CoA-syntetázou (ATP je spotřebováno) → acyl-CoA FA + ATP + CoA -------> Acyl-CoA + PPi + AMP

Transport acyl-CoA z cytoplazmy do mit Transport acyl-CoA z cytoplazmy do mit. matrix je zprostředkován karnitinovým transportérem Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/fatty-acid-oxidation.html

β-oxidace mastných kyselin substrát: acyl-CoA produkt: n acetyl-CoA, n NADH + H+, n FADH2 funkce: zisk energie z mastných kyselin subcelulární lokalizace: matrix mitochondrie orgánová lokalizace: nejvíce játra a sval, kromě CNS i ostatní tkáně regulační enzym: karnitinacyltransferáza I

Energetická bilance degradace kyseliny palmitové v procesu β-oxidace Pro kompletní degradaci kyseliny palmitové musí cyklus proběhnout 7x. Výtěžek degradace kys. palmitové (16 C) je 106 mol ATP. Regulace β-oxidace FA: Regulační enzym je karnitin acyltransferáza I – je inhibován malonyl-CoA (meziprodukt syntézy FA).

Syntéza ketolátek (ketogeneze) substrát: acetyl-CoA produkt: acetacetát, 3-hydroxybutyrát, aceton funkce: energetický substrát pro mimojaterní tkáně subcelulární lokalizace: matrix mitochondrie orgánová lokalizace: játra Ketolátky jsou tvořeny ve zvýšené míře během hladovění nebo při diabetes mellitus. ↑ lipolýza → ↑ FA → β-oxidace FA → nadbytek acetyl-CoA → ketogeneze

Syntéza ketolátek (ketogeneze) Obrázek byl převzat z http://themedicalbiochemistrypage.org/fatty-acid-oxidation.html#ketogenesis

Utilizace ketolátek v mimojaterních tkáních týká se acetacetátu a 3-hydroxybutyrátu produktem ke acetyl-CoA probíhá v matrix mitochondrie v mimojaterních tkáních probíhá zejména v kosterním a srdečním svalu a také v CNS v období nedostatku Glc

Utilizace ketolátek v mimojaterních tkáních Tento enzym není přítomný v játrech Obrázek byl převzat z http://themedicalbiochemistrypage.org/fatty-acid-oxidation.html#ketogenesis

Syntéza mastných kyselin substrát: acetyl-CoA, NADPH + H+ produkt: palmitát funkce: syntéza mastných kyselin a z nich TAG subcelulární lokalizace: cytosol orgánová lokalizace: játra, tuková tkáň, v menší míře i ostatní tkáně regulační enzym: acetyl-CoA karboxyláza

Regulační krok v syntéze FA Tvorba malonyl-CoA z acetyl-CoA a HCO3- je katalyzována enzymem acetyl-CoA karboxylázou (klíčový regulační enzym). Citrát je allosterickým stimulátorem a palmitoyl-CoA inhibuje tento enzym. Hormonální regulace: glukagon a adrenalin – inhibice inzulín - aktivace

Rostoucí řetězec FA je připojen na fosfopantothein, který je součástí acyl carrier protein (ACP) syntázy mastných kyselin První reakce syntézy FA je kondenzace mezi acetyl-ACP a malonyl-ACP za tvorby acetoacetyl-ACP.

Syntéza FA probíhá v cyklu čtyř reakcí: Obrázek byl převzat z http://138.192.68.68/bio/Courses/biochem2/FattyAcid/FASynthesis.html

Biosyntéza TAG Biosyntéza TAG probíhá v cytoplazmě a ER jaterních a tukových buněk, ale v menší míře i v ostatních tkáních Obrázek byl převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/lipid-synthesis.html#phospholipids

Komplexní lipidy Fosfolipidy = glycerol + 2 FA + fosfátová skupina + hydrofilní složka Fosfatidylethanolamin (kefalin) Fosfatidylinositol Fosfatidylcholin (lecitin) cholin

b) Sfingofosfolipidy = sfingosin + FA + fosfátová skupina + amino alkohol nebo cukerný alkohol Ceramid = sfingosin + mastná kyselina Sfingomyelin

c) Glykolipidy = sfingosin + FA + monosacharid nebo oligosacharidový zbytek Fosfátová skupina není přítomna. Galaktocerebrosid

Degradace fosfolipidů Fosfolipázy jsou děleny podle typu vazby, kterou štěpí. Obrázek byl převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/lipid-synthesis.html#phospholipids

Biosyntéza isoprenoidů a steroidů Obrázek byl převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/cholesterol.html

Cholesterol Cholesterol je složkou buněčných membrán a je přítomen ve všech živočišných tkáních. Je substrátem pro syntézu žlučových kyselin a steroidních hormonů. Obrázek byl převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/cholesterol.html

Lipoproteiny ● Chylomikrony přenášejí TAG ze střeva do jater ● VLDL přenášejí (nově nasyntetizované) TAG z jater do periferních tkání ● IDL jsou prostředníky mezi VLDL a LDL ● LDL přenášejí cholesterol z jater do ostatních tkání ● HDL sbírají cholesterol z periferních tkání a přenášejí jej zpět do jater Obrázek byl převzat z http://http://www.britannica.com/EBchecked/topic-art/720793/92254/Cutaway-view-of-a-low-density-lipoprotein-complex-The-LDL

Metabolismus lipoproteinů www.media-2.web.britannica.com/ eb-media/42/96842-...

Enzym lipoproteinová lipáza Je přítomen na povrchu endotelu krevních kapilár. Tento enzym hydrolyzuje TAG v chylomikronech → chylomikronové zbytky → játra Také katalyzuje štěpení TAG ve VLDL → IDL. Enzym lecithin cholesterol acyltransferáza (LCAT) katalyzuje esterifikaci cholesterolu s acylem při syntéze HDL.