Odbourávání lipidů, ketolátky

Podobné dokumenty
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Metabolusmus lipidů - katabolismus

Přehled energetického metabolismu

Syntéza a degradace mastných kyselin. Martina Srbová

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Metabolismus lipidů - odbourávání. VY_32_INOVACE_Ch0212

Regulace metabolických drah na úrovni buňky

Diabetes mellitus. úplavice cukrová - heterogenní onemocnění působení inzulínu. Metabolismus glukosy. Insulin (5733 kda)

Metabolické dráhy. František Škanta. Glykolýza. Repetitorium chemie X. 2011/2012. Glykolýza. Jaký je osud pyruátu bez přítomnosti kyslíku?

Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět -

Štěpení lipidů. - potravou přijaté lipidy štěpí lipázy gastrointestinálního traktu

Ukládání energie v buňkách

Metabolismus lipidů. (pozn. o nerozpustnosti)

Intermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová

11. Metabolismus lipidů

Regulace metabolizmu lipidů

MASTNÉ KYSELINY, LIPIDY (DEGRADACE)

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin E a W a vzorce guanosinu a uracilu

Energetický metabolizmus buňky

12. Metabolismus lipidů a glycerolu. funkce karnitinu a β-oxidace

Oxidace proteinů, tuků a cukrů jako zdroj energie v živých organismech

Metabolismus lipidů. Vladimíra Kvasnicová. doporučené animace:

Propojení metabolických drah. Alice Skoumalová

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin D a Y a vzorce adenosinu a thyminu

Odbourávání a syntéza glukózy

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Katabolismus - jak budeme postupovat

Metabolismus lipidů. Mastné kyseliny, cholesterol, lipoproteiny. Josef Tomandl

Bp1252 Biochemie. #8 Metabolismus živin

sloučeniny C, H, O Cukry = glycidy = sacharidy staré názvy: uhlohydráty, uhlovodany, karbohydráty

9. Citrátový cyklus, oxidační dekarboxylace pyruvátu a anaplerotické dráhy

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Obecný metabolismus.

Glykolýza Glukoneogeneze Regulace. Alice Skoumalová

AMPK AMP) Tomáš Kuc era. Ústav lékar ské chemie a klinické biochemie 2. lékar ská fakulta, Univerzita Karlova v Praze

Otázka: Metabolismus. Předmět: Biologie. Přidal(a): Furrow. - přeměna látek a energie

Test pro přijímací řízení magisterské studium Biochemie Napište vzorce aminokyselin Q a K

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Glykolýza a neoglukogenese

Základy biochemie KBC / BCH. Metabolismus lipidů. Inovace studia biochemie prostřednictvím e-learningu CZ / /0407

Lipidy. Nesourodá skupina látek Látky nerozpustné v polárních rozpouštědlech Složky: MK, alkoholy, N látky, sacharidy, kyselina fosforečná

Intermediární metabolismus - SOUHRN - Vladimíra Kvasnicová

Citrátový cyklus. Tomáš Kučera.

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Bioenergetika: úloha ATP. Bioenergetika: úloha ATP. Bioenergetika: úloha ATP. Intermediární metabolizmus a energetická homeostáza

Biochemie II 2009/10. Metabolismus. František Škanta

Biochemie jater. Eva Samcová

Metabolismus lipidů. lipoproteiny. Josef Tomandl, 2013

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Repetitorium chemie 2016/2017. Metabolické dráhy František Škanta

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Metabolusmus lipidů - anabolismus

Metabolismus cholesterolu a lipoproteinů. EB Josef Fontana

Lipidy, Izoprenoidy, polyketidy a jejich metabolismus

CZ.1.07/2.2.00/ Obecný metabolismu. Cyklus trikarboxylových kyselin (citrátový cyklus, Krebsův cyklus) (8).

Intermediární metabolismus CYKLUS SYTOST-HLAD. Vladimíra Kvasnicová

Buněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková

DYNAMICKÁ BIOCHEMIE. Daniel Nechvátal ::

Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)

Integrace a regulace savčího energetického metabolismu

Regulace metabolických drah na úrovni buňky. SBT 116 Josef Fontana

Mechanismy hormonální regulace metabolismu. Vladimíra Kvasnicová

Integrace metabolických drah v organismu. Zdeňka Klusáčková

Efektivní adaptace začínajících učitelů na požadavky školské praxe

fce jater: (chem. továrna, jako 1. dostává všechny látky vstřebané GIT) METABOLICKÁ (jsou metabolicky nejaktivnější tkání v těle)

Energetika a metabolismus buňky

METABOLISMUS LIPIDU. triacylglycerol. pankreatická lipasa. 2-monoacylglycerol. mastné kyseliny COOH CH 2 CH O O C O COOH

Didaktické testy z biochemie 2

Repetitorium chemie 2015/2016. Metabolické dráhy František Škanta

glukóza *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Základy biochemie KBC / BCH. Metabolismus lipidů. Inovace studia biochemie prostřednictvím e-learningu CZ / /0407

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Metabolismus sacharidů. VY_32_INOVACE_Ch0216.

CYKLUS TRIKARBOXYLOVÝCH KYSELIN A GLYOXYLÁTOVÝ CYKLUS

Dýchací řetězec (DŘ)

Eva Benešová. Dýchací řetězec

Lékařská chemie -přednáška č. 8

Respirace. (buněčné dýchání) O 2. Fotosyntéza Dýchání. Energie záření teplo BIOMASA CO 2 (-COO - ) = -COOH -CHO -CH 2 OH -CH 3

Ivana FELLNEROVÁ 2008/11. *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Metabolismus sacharidů

Metabolismus lipidů. Biochemický ústav LF MU (J.S.) 2016

ANABOLISMUS SACHARIDŮ

Biochemie jater. Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus pentóz, glykogenu, fruktózy a galaktózy. Alice Skoumalová

Metabolismus lipidů. Biosyntéza mastných kyselin a triacylglycerolů. Lenka Fialová kařské biochemie 1. LF UK. Hlavní rysy biosyntézy mastných kyselin

MitoSeminář II: Trochu výpočtů v bioenergetice. Souhrn. MUDr. Jan Pláteník, PhD. Ústav lékařské biochemie 1.LF UK

Složky stravy - lipidy. Mgr.Markéta Vojtová VOŠZ a SZŠ Hradec Králové

Cukry (Sacharidy) Sacharidy a jejich metabolismus. Co to je?

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

Aerobní odbourávání cukrů+elektronový transportní řetězec

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Buněčný metabolismus. J. Vondráček

Ukázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVOD

Dýchací řetězec, oxidativní fosforylace, mitochondriální transportní systémy

Charakteristika složky 3) cytochrom-c NADH-Q-reduktasa cytochrom-c- oxidasa ubichinon cytochromreduktasa

Rychlost chemické reakce je dána změnou Gibbsovy energie a aktivační energií: Tudíž zrychlení reakce pomocí katalýzy může být vyjádřeno:

Fyziologie buňky. RNDr. Zdeňka Chocholoušková, Ph.D.

MASTNÉ KYSELINY, LIPIDY (BIOSYNTÉZA)

Lipidy - složení vyšší mastné kyseliny + alkohol nepolární sloučeniny

pátek, 24. července 15 BUŇKA

Enzymy. Vladimíra Kvasnicová

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Citrátový a glyoxylátový cyklus

Metabolismus lipoproteinů. Vladimíra Kvasnicová

Vztahy v intermediárním

Transkript:

dbourávání lipidů, ketolátky Josef Fontana EB - 56

bsah přednášky Energetický význam TAG Jednotlivé dráhy metabolismu lipidů lipidy jako zdroj energie degradace TAG v buňkách, β-oxidace MK tvorba a využití ketolátek

Energetický význam TAG

Triacylglyceroly (TAG) Skladují velké množství chemické energie Výhodné pro skladování - 1g bezvodého TAG má 6 x více energie než 1g hydratovaného glykogenu Kompletní oxidací 1g MK se získá 38 kj, zatímco z 1g sacharidů či proteinů jen 17 kj

Triacylglyceroly (TAG) 70kg muž má 420 000 kj v TAG, 10 000 kj v proteinech (svaly), 2 500 kj v glykogenu a 170 kj v glukóze (celková hmotnost TAG je kolem 11kg) Zásoby glykogenu a glukózy vystačí na jeden den, TAG na týdny Hlavní místo akumulace je cytoplasma adipocytů

Jednotlivé dráhy metabolismu lipidů Lipidy jako zdroj energie degradace TAG v buňkách, β-oxidace MK

Lipidy jako zdroj energie Využití lipidů probíhá ve třech stupních: 1) Mobilizace lipidů hydrolýza TAG na MK a glycerol a transport krví 2) Aktivace MK v cytosolu a jejich transport do matrix mitochondrií 3) β-oxidace: odbourávání MK na acetyl~oa, jenž vstupuje do Krebsova cyklu

Mobilizace lipidů Hormon senzitivní lipáza TAG 3 MK + glycerol MK se váží na sérový albumin Glycerol se využije v játrech Insulin inhibuje Aktivuje adrenalin, noradrenalin, glukagon

Přeměna glycerolu na meziprodukty glykolýzy H H 2 H H Glycerolkinasa H H 2 H H G H 2 H ATP ADP H 2 P 3 2- Glycerol L-Glycerol-3-fosfát H H 2 H H Glycerol-3-fosfátdehydrogenasa H 2 H H 2 P 3 2- NAD + NADH + H + H 2 P 3 2- L-Glycerol-3-fosfát Dihydroxyacetonfosfát

Průnik MK do buněk MK s krátkým řetězcem ( 12) - prostá difúze MK s delším řetězcem - různé transportní systémy v membráně usnadněná difúze: FATP (fatty acid transport protein) FAT/D36 (fatty acid translocase)

Aktivace mastných kyselin ytosol Zapojení MK do metabolismu Stálý koncentrační gradient MK Esterové navázání MK na HSoA: Acyl-oAsynthetasa (thiokinasa MK) MK + ATP + HS-oA acyl-oa + AMP + 2 P i

xidace mastných kyselin β-oxidace v matrix mitochondrie má majoritní význam Na membránách ER se vyskytují enzymy katalyzující ω- a α- oxidaci Řecká písmena určují uhlíkový atom, na kterém probíhají reakce

Vstup MK do matrix Acyl-oA prochází vnější mitochondriální membránou, ale ne vnitřní membránou MK opustí oa karnitin Karnitin Karnitin esterifikovaný MK Karnitinacyltransferasy (AT) - přenos MK mezi oa a karnitinem

Tvorba acylkarnitinu - AT I ytosolová strana vnější mitochondriální membrány Přenos acyl z HSoA na karnitin H 3 H H 3 + N H 2 H H 2 H 3 H 3 H 3 + N H 2 H H 2 H 3 carnitine R fatty acyl carnitine + R SoA arnitine Palmitoyl Transferase + HSoA

Karnitin acylkarnitin translokasa Karnitin Acyl-oA oa Acylkarnitin Vnitřní mitochondriální ytosol membrána Translokasa Matrix Výměna karnitinu za acylkarnitin Karnitin Acylkarnitin Acyl-oA oa

Karnitinacyltransferasa II Matrix mitochondrie Přenos MK z acylkarnitinu na HSoA Volný karnitin opouští matrix pomocí translokázy výměnou za nový acylkarnitin Acyl-oA je v matrix mitochondrie β-oxidace

Průběh β-oxidace MK Acyl~oA dehydrogenasa (prostetickou skupinou je FAD) tvorba trans-d 2 -enoyl oa Enoyl~oA hydratasa L-3-hydroxyacyl~oA dehydrogenasa (koenzymem je NAD + ) β-ketothiolasa

Acyl-oA dehydrogenasa R R H 2 H 2 FAD FADH 2 H 2 H H 2 Acyl-oA H S XIDAE S Trans- 2 -Enoyl-oA oa oa Vznik dvojné vazby mezi 2. (α) a 3. (β) uhlíkem Stereospecifická reakce - vzniká trans-enoyl-oa FAD - akceptor elektronů Různé dehydrogenázy pro: krátké MK (4-6 ) střední MK (6-10 ) dlouhé MK (12-18 )

Enoyl-oA hydratasa Hydratace trans dvojné vazby vytvořené v 1. kroku Vzniká hydroxylová skupina L-3- hydroxyacyl-oa R R H 2 H H 2 H H 2 H H H H HYDRATAE S Trans- 2 -Enoyl-oA S L-3-Hydroxyacyl-oA oa oa

Hydroxyacyl-oA dehydrogenasa xidace hydroxylové skupiny na třetím (β) na ketoskupinu R H H oa S H 2 H H L-3-Hydroxyacyl-oA NAD + H + + NADH XIDAE NAD + - akceptor elektronů R H 2 H H S oa 3-Ketoacyl-oA

β-ketothiolasa R HS H 2 S H H 3-Ketoacyl-oA oa THILÝZA oa Thiolytické štěpení SH skupina HSoA atakuje β-keto uhlík R H 2 Acyl-oA (zkrácený o 2 uhlíkové atomy) S oa + H H S H Acetyl-oA oa Vzniká Ac~oA a o dva uhlíky kratší acyl~oa

Jedna otočka β-oxidace β-oxidace je cyklický proces: acyl-oa + FAD + NAD + + HS-oA acyl-oa (o 2 kratší) + FADH 2 + NADH + H + + Ac-oA Meziprodukt (acyl-oa o 2 kratší) vstupuje do dalšího kola β-oxidace Většina MK má sudý počet - poslední otočka přemění butyryl-oa na 2 Ac-oA

Výtěžek kompletní oxidace palmitátu Palmitoyl~oA + 7 FAD + 7 NAD + + 7 HSoA + 7 H 2 8 acetyl oa + 7 FADH 2 + 7 NADH + 7 H + V dýchacím řetězci se získá z jednoho NADH 2,5 (3) ATP a z jednoho FADH 2 1,5 (2) ATP Sečteno: 7 x FADH 2 = 10, 5 (14) ATP 7 x NADH = 17, 5 (21) ATP xidace 8 AcoA v Krebsově cyklu = 80 (96) ATP Součet : 108 (131) ATP Spotřeba na aktivaci mastné kyseliny: 2 ATP Konečný součet : 106 (129) ATP

Regulace β-oxidace MK Při vstupu MK do MIT - na úrovni AT I Inhibuje malonyl~oa (meziprodukt tvorby MK) Princip: 1) syntéza MK probíhá v cytosolu, stejně jako reakce AT I 2) malonyl~oa vzniká při 1. reakci tvorby MK 3) cross regulace brání současnému průběhu syntézy i degradace MK

Mastné kyseliny s lichým počtem Vzniká propionyl-oa převeden na sukcinyl-oa zapojení do K Přeměna na AA glukoneogeneze i z MK se dá nasyntetizovat Glc MK s lichým počtem je v těle velmi málo

dbourávání nenasycených MK Většina nenasycených MK má cis konfiguraci dvojných vazeb Enoyl-oA-hydratasa vyžaduje jen trans izomery - převedení cis izomeru na trans pomocí isomerasy Pro oxidaci nenasycených MK jsou potřeba další enzymy: isomeráza a reduktáza

xidace MK s velmi dlouhým řetězcem Peroxisomy (obsahují katalasu) První stupeň katalyzuje flavoproteinová dehydrogenasa přenos elektronů na 2 H 2 2 Dráhu indukuje dieta s vysokým obsahem tuku a hypolipiemické léky klofibrát xidace končí u oktanoyl-oa odstraněn z peroxisomů ve vazbě na karnitin β-oxidace

xidace MK s velmi dlouhým řetězcem FADH 2 z 1. kroku se nereoxiduje v DŘ, ale reakcí s 2 : FADH 2 + 2 FAD + H 2 2 Peroxisomální katalasa rozkládá H 2 2 : 2 H 2 2 2 H 2 + 2 Reakce nevedou k tvorbě ATP

Ω-oxidace MK Endoplazmatické retikulum Dlouhé MK minoritní dráha

Živočichové nedovedou převést mastné kyseliny na glukosu MK jsou bohatým zdrojem energie pro glukoneogenezi, ale z jejich se netvoří glukóza (AVE! MK s lichým počtem ) Nelze převést acetyl-oa na pyruvát či AA, (oba uhlíky se během K odštěpí jako 2 ) Pyruvátdehydrogenázová reakce je nevratná Rostliny mají další 2 enzymy v glyoxylátovém cyklu schopné převést AcoA na AA

Jednotlivé dráhy metabolismu lipidů Tvorba a využití ketolátek

Tvorba a funkce ketolátek Acetoacetát, β-hydroxybutyrát a aceton Hlavní místo tvorby ketolátek: jaterní mitochondrie Ketolátky jsou ve vodě rozpustnou transportní formou acetylů

Tvorba a funkce ketolátek Vstup AcoA do K závisí na dostupnosti oxaloacetátu AA vzniká karboxylací pyruvátu Při hladovění či DM je AA spotřebováván na glukoneogenezi Nedostatek sacharidů snížení AA zpomalení K TUKY HŘÍ V HNI SAHARIDŮ

Tvorba a funkce ketolátek lipolýza (HSL) MK β-oxidace MK nadbytek AcoA ketogeneze Kondenzace 2 AcoA acetoacetyl~oa Reakce s dalším AcoA 3-hydroxy-3- methylglutaryl~oa (HMG~oA) Štěpení HMG-oA AcoA a acetoacetát

β-ketothiolasa Poslední krok β-oxidace při tvorbě ketolátek se reakce obrátí 2 AcoA acetoacetyl~oa H 3 S oa + H 3 S oa 1 H 3 H 2 S oa Acetyl-oA Acetyl-oA oa Acetoacetyl-oA

3-hydroxy-3-methylglutaryl-oA synthasa H 3 H 2 S oa + H 3 S oa 2 - H H 3 H 2 H 2 S oa Acetoacetyl-oA Acetyl-oA H 2 oa 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-oA Katalyzuje kondenzaci na 3. uhlíku v AcAcoA

3-hydroxy-3-methylglutaryl-oA lyasa - H H 3 H 2 H 2 S oa 3 - H 2 H 3 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-oA Acetoacetát H 3 S oa Štěpí HMG-oA acetoacetát + AcoA

β-hydroxybutyrátdehydrogenasa Vzájemná reverzibilní přeměna ketolátek: acetoacetátu a β hydroxybutyrátu Při masivní tvorbě ketolátek je β- hydroxybutyrát kvantitativně nejvýznamnější ketolátkou v krvi Acetoacetát spontánně dekarboxyluje na aceton

β-hydroxybutyrátdehydrogenasa - H 2 H 3 4 - H H 2 H H 3 Acetoacetát H + + NADH NAD + D-3-Hydroxybutyrát 2 H 3 Aceton H 3

Aktivace ketolátek Extrahepatálně: zpětná přeměna na AcoA vstup do K Acetoacetát aktivován přenosem oa ze Suc~oA Štěpení thiolasou na 2 AcoA V játrech transferasa není! Acetoacetát Sukcinyl-oA oa-transferasa Sukcinát Acetoacetyl-oA oa Thiolasa 2 Acetyl-oA

Role acetoacetátu Srdeční sval a kůra ledvin preferují acetoacetát před glukosou Mozek se za hladovění adaptuje na acetoacetát (při dlouhodobém hladovění až 50% energie z acetoacetátu) Regulační role: vysoká hladina acetoacetátu v krvi signál přítomnosti velkého množství AcoA pokles lipolýzy

Regulace ketogeneze ve 4 krocích 1) HSL lipolýza v tukové tkáni 2) AT I vstup MK do MIT (βoxidace) 3) Směřování AcoA z β-oxidace do ketogeneze a ne do K 4) Mitochondriální HMG-oA synthasa