Beta-oksydacja
Beta-oksydacja
- kolejne odcinanie jednostek 2C
(w postaci acetylo-CoA) od łańcucha kwasu tłuszczowego,
aż do całkowitego zmetabolizowania.
Powstające jednostki acetylo-CoA są substratem dla cyklu
Krebsa, gdzie ulegają dalszemu utlenieniu z pozyskaniem
energii.
Dodatkowo, podczas beta-oksydacji redukowane są
nośniki NAD+ i FAD, które następnie włączają się
bezpośrednio w łańcuch oddechowy.
Synteza ciał ketonowych - ketogeneza
Zachodzi gdy:
1.Jest nadmiar tłuszczów w pokarmie
2.Tłuszcze są podstawowym źródłem energii
Natężenie beta-oksydacji i stężenie acetylo-CoA rośnie.
W takich warunkach acetylo-CoA staje się substratem
do syntezy związków ketonowych.
Proces ten zachodzi
wyłącznie
w mitochondriach
wątroby.
Ciała ketonowe
mogą też powstawać z aminokwasów
ketogennych: leucyny i lizyny.
Ciała ketonowe
acetooctan
β-
hydroksymaślan
aceton
Lipogeneza -
biosynteza kwasów tłuszczowych -
zachodzi w komórkach tkanki tłuszczowej i
wątroby.
Kwasy tłuszczowe służą do produkcji:
• triacylogliceroli – głównych składników
tłuszczu
zapasowego organizmu
• fosfolipidów i glikolipidów - najważniejszych
składników błon komórkowych
Lipogeneza
Biosynteza kwasów tłuszczowych:
• zachodzi w cytozolu
• podstawową jednostka budulcową jest acetylo-
CoA
• kompleks enzymatyczny to syntaza kwasów
tłuszczowych (na jednym białku 7 enzymów)
Problem
:
• acetylo-CoA powstaje w mitochondriach
• wewnętrzna błona mitochondrialna jest
nieprzepuszczalna dla acetylo-CoA
Przechodzenie acetylo-CoA do cytozolu
cytrynian
szczawiooctan
jabłczan
pirogro-
nian
pirogro-
nian
szczawiooctan
cytry-
nian
Równoważniki redukcyjne (NADPH + H
+
) niezbędne do
biosyntezy kwasów tłuszczowych pochodzą z dwóch
źródeł :
(1) cyklu pentozofosforanowego (alternatywny szlak
utlenienia glukozy w cytoplazmie).
(2) przeniesienia reszt acetylowych z mitochondrium do
cytoplazmy.
Biosynteza kwasów tłuszczowych –
tworzenie malonylo-CoA
malonylo-CoA +
ADP + Pi
karboksylaza
acetylo-CoA
acetylo-CoA + ATP + HCO
3
-
COO
-
CH
CO-S-CoA
malonylo-CoA
Reakcja ta jest nieodwracalna.
Regulacja aktywności karboksylazy acetylo-CoA:
• palmitoilo-CoA
• cytrynian
Malonylo-CoA hamuje acylotransferaze karnitynową i
blokuje β- oksydację.
Rola białka przenoszącego acyl (ACP)
ACP
Transacylaza
acetylowa
malonylo-CoA malonylo-ACP
Transacylaza
malonylowa
Etapy elongacji w syntezie kwasów
tłuszczowych
Kondensacja
Acetylo-ACP
Malonylo-ACP
Acetoacetylo-ACP
Redukcja
Acetoacetylo-ACP
3-hydroksy-butyrylo-ACP
Odwodnienie
3-hydroksy-butyrylo-ACP
Krotonylo-ACP
Redukcja
Krotonylo-ACP
Butyrylo-ACP
Kompleks enzyma-
tyczny syntazy
kw tłuszczowych
Kwas palmitynowy
Ogólne równanie syntezy palmitynianu (C16):
8 acetylo-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 6 H
+
palmitynian + 14 NADP
+
+ 8 CoA + 6H
2
O + 7 ADP
+ 7 P
i
Porównanie utlenienia i syntezy kwasów
tłuszczowych
ACP
Regulacja metabolizmu kwasów
tłuszczowych
Hormonalna regulacja metabolizmu kwasów
tłuszczowych
Synteza tłuszczów
Tłuszcz = glicerol + 3 reszty kwasów tłuszczowych
+
3
glicerolo-3-P
palmitylo-
CoA
Powstawanie glicerolo-3-P
Glicerolo-3-P powstaje w wyniku 2 reakcji:
1.
redukcji fosfodihydroksyacetonu przez NADH+H
+
:
+ NADH + H
+
+ NAD
+
glicerolo-3-p
2.
fosforylacji glicerolu przez kinazę glicerolową (tylko w wątrobie)
glicerol + ATP glicerolo-3-P + ADP
Acetylo-CoA jest centralnym związkiem w metabolizmie lipidów.
glukoza pirogronian acetylo-CoA kw.tł.
Stan odżywienia
dieta bogata w cukry
wysoki poziom
glukozy, podwyższony poziom insuliny we krwi
wzmożona synteza kw.tł. (lipogeneza).
głód, dieta bogata w tłuszcze, brak insuliny
(w cukrzycy)
niski poziom glukozy
wzmożona beta-oksydacja, synteza ciał ketonowych.
Regulacja lipogenezy
mózg
tłuszcze
glukoza
ciała ketonowe (w warunkach
głodzenia)
X
Źródła energii dla mózgu
Cykl
Krebs
a
Metabolizm cukrów i tłuszczów
ciała ketonowe
glikogen
glukoza
pirogronian
acetylo-CoA
Generowanie NADH i FADH2
Łańcuch oddechowy
Synteza ATP