Lynenova spirála (β-oxidace mastných kyselin) ODBOURÁVÁNÍ LIPIDŮ Odbourávání lipidů v Lipidy z potravy štěpeny pankreatickými a střevními lipázami na: Ø glycerol Ømastné kyseliny • vLipidy z tukových zásob štěpeny orgánovými lipázami. v Hydrolytické štěpení esterových vazeb lipázami. • vAktivátory lipáz: Ø soli žlučových kyselin Ø vápenaté ionty v Vstřebávání v Probíhá v tenkém střevě pomocí tzv. ENTEROCYTŮ. v Enterocyty = cylindrické buňky, které tvoří většinu buněk sliznice střeva. v na luminální straně jsou enterocyty vybaveny kartáčovým lemem. v Enterocyty mají zejména sekreční a resorpční funkci. v Enterocyty v tenkém střevě jsou i zdrojem trávicích enzymů. • Enterocyt https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ef/Cell_enterocyte.png v vstřebávání mastných kyselin závisí na délce jejich řetězce. v mastné kyseliny s 10-12 C – procházejí z enterocytů přímo do krve. v Mastné kyseliny s delším řetězcem jsou v buňkách střevní sliznice znovu reesterifikovány na triacylglyceroly. v Tyto triacylglyceroly jsou dále obaleny vrstvou lipoproteinu, cholesterolu a fosfolipidů za vzniku kulových částeček – CHYLOMIKRONŮ. v chylomikrony (velikost 0,1 – 1 μm) jsou vstřebávány přes sliznici střeva do krve, dopraveny dále do jater, kde se teprve štěpí. β-oxidace mastných kyselin v Probíhá v jaterních buňkách. v je to cyklický mechanismus odbourávání mastných kyselin. v produktem je: Ø acetyl-CoA, který postupuje do Krebsova cyklu Ø redukované koenzymy NADH + H+ a FADH2. v β-oxidace probíhá v matrix mitochondrií jaterních buněk. v podstatou β-oxidace je postupné odbourávání karboxylových kyselin na dvouuhlíkaté štěpy, které probíhá opakovaně (cyklicky) dokud se neodbourá celá molekula mastné kyseliny. vprincip beta oxidace (zkracování o 2 atomy C) – objevil r. 1904 – Georg Franz Knoop, jednotlivé reakční stupně objasnil r. 1951 – Feodor Felix Konrad Lynen Georg Franz Knoop Feodor Felix Konrad Lynen Significant Researchers - MUT Tübingen Feodor Felix Konrad Lynen 12 Metabolismus lipidů a glycerolu - funkce karnitinu a ß-oxidace [režim kompatibility] Dehydrogenace Hydratace Dehydrogenace Přenos acylu na CoA v Mastné kyseliny jsou nereaktivní, před vstupem do β-oxidace se musí aktivovat: Ø R - COO- + ATP + CoA – SH ® R – CO – S – CoA + Ppi + AMP Ø aktivaci provádí ligáza: acyl – CoA – syntetáza (za součinnosti s CoA a ATP). • v mastné kyseliny s dlouhým uhlíkovým řetězcem neprocházejí mitochondriální membránou. v jejich aktivace probíhá v cytoplazmě na vnější straně mitochondriální membrány. v vzniklý acyl-CoA je převeden do matrix mitochondrie po vazbě na derivát máselné kyseliny ® KARNITIN. • v v karnitin karnitin 1.První dehydrogenace ® vznik dvojné vazby mezi Ca a Cb. v Vzniká ® b - dehydroacyl-CoA. v katalyzuje flavinová dehydrogenáza: acyl-CoA-dehydrogenáza. v Acyl-CoA + FAD → nenasycený acyl-CoA + FADH2 v 2.Adice H2O na dvojnou vazbu ® vzniká b-hydroxyacyl-CoA. v katalyzuje lyáza: enoyl-CoA-hydratáza (triv. krotonáza). v Nenasycený acyl-CoA + H2O → β-hydroxyacyl-CoA • 3.Druhá dehydrogenace ® vzniká b-oxoacyl-CoA (b-ketoacyl-CoA). v katalyzuje pyridinová dehydrogenáza: 3-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenáza. v Dehydrogenace hydroxylové skupiny a β-uhlíku za vzniku NADH+H+. v β-hydroxyacyl-CoA + NAD+ → β-oxoacyl-CoA + NADH+H+ v v v v v v H:\Folie\Metabolismus lipidů\Metabolismus lipidů0004.JPG 4.Thiolýza ® vzniklý β-oxoacyl-CoA je jako thioester velmi labilní a thiolyticky se štěpí přičemž mezi Ca a Cb původní mastné vstoupí nová molekul CoA a z řetězce se uvolní C2 jednotka v podobě acetyl-CoA. v katalyzováno acyltransferázou: b-oxothiolázou. vKonečný krok, kdy se odštěpí Acetyl-CoA a řetězec se tak zkrátí o dva uhlíky. v β-oxoacyl-CoA + HS-CoA → Ac-CoA + acyl-CoA(-2C). v •ENERGETICKÁ BILANCE b-OXIDACE: v Při 1 oběhnutí cyklu b-oxidace se získá 1 FADH2 a 1 NADH + H+, což odpovídá zisku 5 ATP v dýchacím řetězci. v Při 1 oběhnutí cyklu b-oxidace se rovněž získá 1 acetyl-CoA, jehož aerobní oxidací v dýchacím řetězci se získá 12 ATP. vCelkem ted 1 otočka cyklu poskytne 17 ATP. v • Odbourávání nenasycených mastných kyselin v Naprostá většina nenasycených MK má své dvojné vazby v poloze cis. v Do doby, než mechanismus narazí na tuto vazbu, probíhá β-oxidace klasickým způsobem. v Poté zasahuje enzym izomeráza, který převede dvojnou vazbu z polohy cis na polohu trans (nebo přesmyk dvojné vazby z polohy b - g do polohy a - b). vDále pokračuje oxidace klasicky po Lynenově spirále s tím, že odpadá první dehydrogenace. • Odbourávání mastných kyselin s více než 18 C v Zde nastupuje peroxizom, jehož úlohou je zkracování řetězců pod 18C. v zkrácené řetězce vstupují do mitochondrií a podléhají b-oxidaci. •PEROXIZOMY = jsou buněčné organely o velikosti 0,2–1 μm obklopené membránou. v tvoří se z endoplazmatického retikula. v Peroxizomy produkují ezymy: peroxidáza, kataláza, dehydrogenáza D-aminokyselin a urikáza. v Hlavní funkcí peroxisomů je tvorba H2O2 a oxidace jinak pro buňku škodlivých látek. v Jsou místem degradace mastných kyselin s velmi dlouhými řetězci (C20 – C22). v Peroxizom https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/Peroxisome.jpg Odbourávání mastných kyselin s lichým počtem C v V posledním stupni klasické β-oxidace zůstane propionyl-CoA. v propionyl-CoA je karboxylován na sukcinyl-CoA. v sukcinyl-CoA slouží jako substrát v citrátovém cyklu. v Je to jediná výjimka, kdy mastná kyselina může být substrátem glukoneogeneze. • Odbourávání glycerolu v Glycerol je odbouráván v jaterních buňkách. v Fosforylací a následnou dehydrogenací je převeden na dihydroxyacetonfosfát. vDihydroxyacetonfosfát je izomerizován na glyceraldehyd-3-fosfát. v Glyceraldehyd-3-fosfát vstupuje jako meziprodukt do procesu glykolýzy nebo je použit pro biosyntézu hexóz. Metabolismus lipidů