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