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