Lipidy i ich
metabolizm
Lipidy i ich
metabolizm
Lipidy i ich
metabolizm
Lipidy i ich
metabolizm
Kwasy
tłuszczowe
Kwasy
tłuszczowe
CH
3
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-COOH
CH
3
(CH
2
)
10
-COOH
C
O
OH
CH
3
(CH
2
)
14
-
COOH
część
część
niepolarna
_
polarna
Przykłady kwasów tłuszczowych:
nasycone
16 C kwas palmitynowy
18 C kwas stearynowy
20 C kwas arachidowy
nienasycone
18 C kwas oleinowy (1 wiązanie podwójne)
18 C kwas linolowy (2 wiązanie podwójne)
18 C kwas linolenowy (3 wiązanie podwójne)
20 C kwas arachidonowy (4 wiązania podwójne)
Kwasy tłuszczowe są:
•nasycone
•nienasycone
Wiązania podwójne -
konfiguracja
cis
C
H
H
O
OH
trans
cis
C
O
OH
H
H
kwas oleinowy
kwas elaidynowy
Właściwości fizyczne kwasów
tłuszczowych
Właściwości fizyczne kwasów
tłuszczowych
Nasycone kwasy tłuszczowe –
-wysokie temperatury topnienia -ciała stałe.
Schemat struktury
krystalicznej kwasów
tłuszczowych
Nienasycone kwasy tłuszczowe
-niższe temperatury topnienia
-ciekłe w temperaturze pokojowej
C
O
OH
H
H
H
C
O
OH
H
Trójwymiarowa struktura niektórych kwasów
tłuszczowych.
Kwas alfa-linolenowy (omega-3)
Kwas linolowy (omega-6)
Kwas arachidonowy (omega-6)
Kwasy omega
Kwasy omega
Lipidy dzielimy na 2 podstawowe typy:
•zawierające wiązania estrowe i ulegające
hydrolizie
•nie zawierające wiązań estrowych i nie ulegające
hydrolizie
Lipidy
Lipidy
Rodzaje lipidów zawierających wiązania
estrowe:
1. Lipidy proste
•Woski
•Tłuszcze i oleje
2. Lipidy złożone
• Fosfolipidy
fosfoglicerydy
sfingomieliny
• Glikolipidy
kwasy tłuszczowe +
alkohol
+
cukier
kwasy tłuszczowe + alkohol
kwasy tłuszczowe + alkohol
+
kwas fosforowy
+aminoalkohol
Woski
Woski
CH
3
(CH
2
)
24
-
COO(CH
2
)
29
CH
3
Występowanie:
•Na piórach ptaków
•Na sierści ssaków
•Na skrzydłach owadów
•Na liściach i owocach
wosk pszczeli
Zastosowanie:
Jako warstwa ochronna
•zapobiegająca utracie wody
•chroniąca przed słońcem,
szkodliwymi substancjami,
pasożytami
estry glicerolu i kwasów tłuszczowych.
glicerol
Triglicerydy (triacyloglicerole)
Triglicerydy (triacyloglicerole)
triacyloglicerol
+ 3
H
C
O
O
(CH
2
)
14
CH
3
+ 3 H
2
O
3 cząsteczki
kwasu tłuszczowego
woda
CH
2
O
HC O
CH
2
O
C
O
C
O
(CH
2
)
14
CH
3
C
O
(CH
2
)
14
CH
3
(CH
2
)
14
CH
3
2
HC
CH
2
OH
OH
CH OH
Triglicerydy dzielimy na
:
•Tłuszcze
•Oleje
Triglicerydy – materiał zapasowy i podskórna
warstwa izolacyjna.
Proces
utwardzania
.
R-CH=CH-CH
2
-CH=CH-CH
2
-
H
2
/Pt
R-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-
Uwodornienie tłuszczów
Co się dzieje w czasie uwodornienia?
Jełczenie tłuszczu
– rozkład pod wpływem
powietrza i pary wodnej.
Jełczenie jest spowodowane 2 typami reakcji:
•Hydrolizą
•Utlenieniem
Produkty tych dwóch reakcji mają nieprzyjemny
zapach i smak. Jełczenie zachodzi wolno w
niższej temperaturze.
COOH
H
2
O, h
O
2
, h
COOH
O
O
O
COOH
O
H
O
H
+
Liczba jodowa
Liczba jodowa
I
2
R-CH
=
CH-CH
2
-CH
=
CH-CH
2
-
R-CH- CH-CH
2
- CH-CH -CH
2
-
I I I I
Liczba jodowa
jest to ilość gramów jodu, który przyłączy
się do podwójnych wiązań zawartych w 100g tłuszczu.
Mydła
Mydła
Mydła
- sole sodowe lub potasowe kwasów
tłuszczowych.
Zmydlanie
- reakcja hydrolizy tłuszczu w środowisku
zasadowym.
CH
2
O
HC O
CH
2
O
C
O
C
O
(CH
2
)
14
CH
3
C
O
(CH
2
)
14
CH
3
(CH
2
)
14
CH
3
+3NaOH
2
HC
CH
2
OH
OH
CH OH
C
O
ONa
(CH
2
)
14
CH
3
+
palmitynian
sodowy
mydło
Jak działają mydła?
Twarda woda – zawiera jony Mg
2+
i Ca
2+
. Mydła
magnezowe i wapniowe są nierozpuszczalne w
wodzie – wypadają w postaci osadu.
micela
Liczba zmydlania
Liczba zmydlania
Liczba zmydlania jest to ilość mg KOH potrzebna do
zmydlenia 1g tłuszczu i zobojętnienia zawartych w nim
kwasów tłuszczowych.
CH
2
O
HC O
CH
2
O
C
O
C
O
(CH
2
)
14
CH
3
C
O
(CH
2
)
14
CH
3
(CH
2
)
14
CH
3
+3KOH
2
HC
CH
2
OH
OH
CH OH
C
O
OK
(CH
2
)
14
CH
3
+
tłuszcz
liczba
zmydlani
a
liczba
jodowa
oliwa
187-196
80-88
olej
rzepakowy
168-179
94-106
masło
209-235
26-38
smalec
194-203
46-70
tran
175-197
150-180
Fosfolipidy
Fosfolipidy
Fosfolipidy – lipidy zawierające grupę
fosforanową.
Dzielą się na:
•pochodne glicerolu – glicerofosfolipidy
(fosfoglicerydy)
•pochodne sfingozyny – sfingofosfolipidy
(sfingomieliny)
glicerol
sfingozyna
HC
HC
HC
H
2
C
CH(CH
2
)
12
CH
3
OH
NH
2
OH
Fosfoglicerydy
Fosfoglicerydy
Kwas fosfatydowy:
•glicerol
•2 reszty kw. tł.
•fosforan
Kwas fosfatydowy
Fosfogliceryd = kwas fosfatydowy + aminoalkohol
Fosfogliceryd = kwas fosfatydowy + aminoalkohol
aminoalkohol:
etanoloamina, cholina,
seryna
Sfingomieliny
Sfingomieliny
Składają się z:
•sfingozyny
•kwasu tłuszczowego
•fosforanu
•choliny
Sfingomieliny są głównymi składnikami otoczki włókien
nerwowych
.
HC
HC
HC
H
2
C
CH(CH
2
)
12
CH
3
OH
H
N
O
C
O
(CH
2
)
14
CH
3
P
O
O
OCH
2
CH
2
NCH
3
CH
3
CH
3
Glikolipidy
Glikolipidy
Glikolipidy występują również w tkance nerwowej.
Dwie główne grupy to:
•Cerebrozydy
•Sulfatydy
CH
2
O
H
HO
H
H
N
C
O
R
O
CH
2
OH
OH
OH
OH
O
O
O
3
SOCH
2
OH
OH
OH
sfingozynav
kwas tł.
cukier
Lipidy
zapasowe
triacyloglicerol
e
glicerofosfolipi
dy
sfingolipidy
Lipidy
błonowe
fosfolipidy
glikolipidy
Lipidy nie zawierające wiązań estrowych –
steroidy
Lipidy nie zawierające wiązań estrowych –
steroidy
Steroidy zbudowane są z 4 pierścieni.
Dzielimy je na:
•Sterole
•Kwasy żółciowe
•Hormony sterydowe
Steroidy są pochodnymi
steranu
:
A
B
C
D
Cholesterol
Cholesterol
Cholesterol należy do steroidów.
apolarny
łańcuch
polarna grupa
Charakter
amfipatyczny
Ta grupa ulega
estryfikacji
Grupa –OH może być zestryfikowana kwasem
tłuszczowym
Charakter silnie
hydrofobowy
Cholesterol jest prekursorem:
•Kwasów żółciowych
•Hormonów sterydowych
•Witaminy D
Pochodzi z:
•źródeł pokarmowych (w tłuszczach zwierzęcych)
•biosyntezy de novo
Cholesterol z pokarmu – około 0.5-1 g dziennie
Cholesterol z biosyntezy - około 1 g dziennie
Biosynteza cholesterolu z acetylo-CoA:
w wątrobie – 60-70%
w jelitach – 15%
w skórze – 5%
Cholesterol jest składnikiem:
•błon komórkowych (wolny)
•lipoprotein osocza (zestryfikowany)
Błona komórkowa
Lipidy błonowe obejmują trzy główne klasy: fosfolipidy,
glikolipidy i cholesterol
.
Cholesterol frakcji LDL – transport do tkanek
Cholesterol frakcji
HDL
– transport nadwyżki do
wątroby.
synteza kwasów
żółciwych
wydalanie nadmiaru
Tłuszcze nasycone
promują
powstawanie LDL.
Tłuszcze
nienasycone - HDL
Zły i dobry cholesterol
Produkty o
dużej
zawartości cholesterolu:
większość mięs, tłuszcze zwierzęce, żółtko, sery,
mleko, niektóre ryby - węgorz, śledź, sieja,
tuńczyk.
Produkty o
małej
zawartości cholesterolu:
drób, niektóre ryby - dorsz, łosoś, sandacz.
Hipercholesterolemia
•duże spożycie cholesterolu
•wysokokaloryczna dieta bogata w nasycone
kwasy tłuszczowe
•uwarunkowania genetyczne
Cholester
ol z diety
Remnanty
chylomikronów
Cholesterol
syntetyzowany
poza watrobą
HDL
Synteza
de novo w
wątrobie
Pula
cholesterolu
wątrobowego
Wolny
cholesterol w
żółci
VLDL
Kwasy
żółciowe i
ich sole
Główne drogi którymi
cholesterol opuszcza
wątrobę
Trawienie tłuszczów
W ustach
Lipaza
– trawi triglicerydy – szeroki zakres pH (2-
7.5) –
działa dalej w żołądku.
Lipaza żołądkowa
(pH-7-8) – małe znaczenie.
W dwunastnicy
ułatwiane przez:
•Sole kwasów żółciowych (emulgacja)
•Środowisko zasadowe (sok trzustkowy)
Trawienie triglicerydów w dwunastnicy.
Lipidy osocza
•tłuszcze
•fosfolipidy tworzą
lipoproteiny
•cholesterol
•wolne kwasy tłuszczowe
W postaci lipoprotein lipidy mogą być
transportowane przez błony.
fosfolipidy i wolny
cholesterol
białko –
apolipoproteina
tłuszcze i
zestryfikowany
cholesterol
lipoproteina
Rozróżnia się następujące
frakcje lipoproteinowe
(lipoproteiny o różnym ciężarze właściwym):
•chylomikrony
•lipoproteiny o bardzo małej gęstości, VLDL (z ang.
very low density lipoproteins)
•lipoproteiny o pośredniej gęstości, IDL (z ang.
intermediate density lipoproteins)
•lipoproteiny o małej gęstości, LDL (z ang. low density
lipoproteins)
•lipoproteiny o dużej gęstości HDL (z ang. high
density lipoproteins)
Rozmiary lipoprotein
Regulacja procesu lipolizy w tkance
tłuszczowej
adipocyt
Tłuszcze jako główny zapasowy substrat
energetyczny
utlenienie 1 g tłuszczu - 9 kcal
utlenienie 1 g węglowodanów lub białek – 4 kcal
Ilość energii możliwej do uzyskania ze spalenia
zapasu substratów energetycznych w ciele osobnika
o masie ciała 70 kg wynosi:
100 000 kcal z tłuszczów
25 000 kcal z białek
600 kcal z zapasu glikogenu
40 kcal z wolnej glukozy
Katabolizm tłuszczów
glikogen
glukoza
glicerol
pirogronian
kwasy tłuszczowe
ciała ketonowe
acetylo-CoA
tri – glicerydy (tłuszcze)
Glukozo-
6-P
Warunki
tlenowe
Cykl Krebsa+
łańcuch
Metabolizm kwasów tłuszczowych
1. Beta-oksydacja
2. Lipogeneza
3. Synteza ciał ketonowych
Metabolizm glicerolu
glicerol α-glicerofosforan fosfodihydroksy-
aceton
ATP
NAD
+
glicero-
kinaza
dehydrogenaza
glicerofosforanu
Do glikolizy
W mięśniach i wątrobie
do glikogenu
Przekształcanie glicerolu w
fosfodihydroksyaceton
Kwasy tłuszczowe - bardzo wydajne źródło energii.
Energia pozyskiwana jest z kw. tł. dzięki 3 następującym
kolejno po sobie procesom:
•beta-oksydacji
•cyklowi Krebsa
•łańcuchowi oddechowemu
Wszystkie one przebiegają w mitochondriach.
Katabolizm kwasów tłuszczowych
Beta-oksydacja
Beta-oksydacja
- kolejne odcinanie jednostek 2C
(w postaci acetylo-CoA) od łańcucha kwasu tłuszczowego,
aż do całkowitego zmetabolizowania.
Acetylo-CoA - substrat dla cyklu Krebsa
Zredukowane nośniki NAD+ i FAD - łańcuch oddechowy.
Etapy beta-oksydacji
W cytoplazmie
Aktywacja kwasu tłuszczowego:
1. kwas tłuszczowy + ATP +CoA
acylo-CoA + AMP + PPi
2. PPi + H
2
O 2Pi
syntetaza acylo-CoA
pirofosfataza nieorganiczna
Zużycie 2 wiązań wysokoenergetycznych z ATP
Przeniesienie acylo-CoA z cytoplazmy do
mitochondruium
beta-oksydacja
cytosol
błona
zewn.
przestrzeń
międzybłono
wa
błona
wewn
.
matri
x
acylo-CoA
acylo-CoA
karnityna
CoA-SH
acylo-karnityna
acylo-karnityna
CoA-SH
karnityna
acylo-CoA
acylotransfera
za
karnitynowa 1
acylo-CoA
acylotransfera
za
karnitynowa 2
transporter
transporter
Beta-oksydacja kwasów tłuszczowych
Schemat
beta-oksydacji
