Биосинтез ТАГ и фосфолипидов. Роль ЛОНП в транспорте жиров
.pdfБиосинтез ТАГ и фосфолипидов. Роль ЛОНП в транспорте жиров
1 Представление о синтезе удлиненных и ненасыщенных ВЖК. Регуляция синтеза ВЖК.
2.II-й ресинтез липидов: субстраты, ферменты, последовательность реакций.
3.Синтез фосфолипидов: последовательность реакций, взаимопревращения глицерофосфолипидов, регуляция. Липотропные факторы.
4.Транспортная форма эндогенных жиров – ЛОНП: состав, метаболизм.
5.Транспортная форма эндогенных жиров – ЛПОНП: состав, метаболизм.
II -й ресинтез липидов: субстраты, ферменты, последовательность реакций.
Жирные кислоты, синтезированные или поступившие при гидролизе липидов в составе липопротеинов, могут включаться в состав ТАГ или фосфолипидов. Во время роста активируется синтез фосфолипидов, при обильном употреблении пищи – клетка большую часть ВЖК превращает в липиды для хранения. Запасание жиров в жировой ткани -
основная форма депонирования источников энергии в организме человека.
Триацилглицеролы и глицерофосфолипиды синтезируются из одних и тех же предшественников.
|
|
Характеристика синтеза ТАГ: |
Период активации |
|
абсорбтивный, при при избыточном поступлении в |
|
||
|
|
организм углеводов |
|
|
|
Локализация: |
|
цитозоль клеток: печени, жировой ткани, лактирующей |
|
|
молочной железы |
|
|
|
Субстраты |
|
• глицерол в виде глицерол-3-фосфата и |
для синтеза ТАГ |
|
• активные формы жирных кислот - ацил-КоА |
|
|
|
|
|
|
Основными источниками ВЖК в жировой ткани являются:
• |
хиломикроны, |
доставляющие |
|||
|
экзогенные жиры из кишечника |
|
|||
• |
ЛОНП, |
|
транспортирующие |
||
|
эндогенные жиры, синтезированные в |
||||
|
печени из глюкозы |
|
|
|
|
• Ацетил-КоА, |
образовавшийся при |
||||
|
распаде глюкозы. |
|
|
|
|
|
Скорость |
освобождения |
ВЖК |
из |
|
состава липопротеинов зависит |
от |
||||
количества |
и |
|
активности |
||
липопротеинлипазы |
(ЛПЛ), |
которая |
|||
выходит из адипоцита и фиксируется на поверхности стенки капилляра с помощью гепарансульфата.
Глицерофосфат образуется:
•восстановлением дигидроксиацетонфосфата (метаболита гликолиза) – в печени и жировой ткани;
•из глицерола – только в печени, а в жировой ткани из-за отсутствия глицеролкиназы глицерин не используется.
Триацилглицеролы образуются путем замещения водорода в ОН-группах глицерол-3-фосфата на ацильные остатки с участием фермента ацилтрансферазы.
Насыщенный ацильный остаток занимает положение при первом углероде, ненасыщенные
(реже - насыщенный) -при втором. Образовавшаяся фосфатидная кислота далее дефосфорилируется до диацилглицерина, который затем вновь ацилируется уже третьей молекулой ацил-СоА с образованием триацилглицеринов (рис. 3-8).
Рис.3-8. Синтез фосфатидной кислоты и ТАГ
|
Синтез фосфолипидов |
|
Локализация |
эндоплазматическая сеть клеток |
многих тканей, особенно: |
|
печени, кишечника, семенников, |
молоч-ной железы |
Период |
быстрого роста, когда для производства новых мембран |
|
требуются фосфолипиды. |
|
|
Субстраты |
- глицеролфосфат, ацил-СоА, из которых синтезируется |
|
общий предшественник – диацилглицерол, |
|
- полярные соединения (полярная «головка»): этаноламин, |
|
фосфатидилхолин, серин, инозит |
|
- ЦТФ (цитидинтрифосфат) |
В зависимости от вида используемых ВЖК, образующаяся фосфатидная кислота
направляется на синтез: |
|
• ТАГ, если в ее состав сходят |
кислоты: пальмитиновая, стеариновая, |
пальмитоолеиновая, олеиновая кислоты, |
|
•Фосфолипидов - при наличии в ее составе полиненасыщенных жирных кислот.
Первые стадии синтеза глицерофосфолипидов и ТАГ, |
до образования |
фосфатидной кислоты, протекают одинаково (3-8).
Возможны два пути синтеза глицерофосфолипидов – через активацию:
-полярного фосфорилированного соединения или
-фосфатидной кислоты.
Фосфолипиды синтезируются из фосфатидной кислоты или ДАГ двумя путями,
включающими стадию активации, на которой используется нуклеотид -
цитидинтрифосфат (ЦTФ). В одном пути активируется фосфорилированная полярная молекула (в синтезе фосфатидилэтаноламина, фосфатидилъолина), в другом - липидная часть молекулы фосфатидной кислоты (в синтезе фосфатидилинозитола, кардиолипина).
Путь через активацию полярного соединения
Фосфолипиды: фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилсерин,
синтезируются из соответствующих полярных соединений (R-OH) в несколько этапов:
- первоначально протекает реакция фосфорилирования полярного соединения
(холина и этаноламина) при участии АТФ и соответствующей киназы:
ROH (холин, этаноламин) + АТФ -киназа-> Н3РО4 + ROФ
АТФ |
АДФ |
(СН ) N -CH -CH -OH |
|
(СН ) |
N -CH -CH -OРО |
|
|||||
3 3 |
+ |
2 |
2 |
|
|
+ |
|
|
2- |
|
киназа |
3 3 |
|
2 |
2 |
3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- на следующем этапе – этапе активации от цитидинтрифосфата (ЦТФ) переносится остаток ЦДФ на фосфорилированное полярное соединение ферментом цитидилитрансфераза (пирофосфорилаза):
ROФ + ЦТФ - цитидилТФ-> Н4Р2О7 + ЦДФ-R (цитидилдил-R),
|
|
|
|
|
|
|
цитидилилТФ |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
-CH |
-CH |
-OРО |
|
2- |
+ЦТФ |
|
|
+ |
-CH -CH |
-Ф-Ф-цитозин +ФФ |
|
(СН ) N |
3 |
|
(СН ) N |
||||||||||
3 |
3 |
2 |
2 |
|
|
|
3 |
3 |
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЦДФ-холин |
|
||
- далее вступает в реакцию ДАГ, |
на который |
переносится |
|
фосфорилированное |
|||||||||
полярное соединение (Ф-О-R) от |
ЦДФ-R |
с образованием соответствующего |
|||||||||||
фосфолипида :
ДАГ ЦМФ
(СН3)3N+-CH2-CH2-Ф-Ф-цитозин
Фосфатидилхолин
Общая схема синтеза:
Киназа
Цитидилилтрансфераза
Трансфераза
Взаимопревращения глицерофосфолипидов
Фосфатидилхолин может образовываться и другим путём: из фосфатидилэтаноламина,
получая последовательно 3 метильные группы от SAM. Этот путь может быть блокировании или ограничен при недостатке метионина. Преобладание того или иного пути образования фосфатидилхолина зависит от наличия в клетке холина. Если содержание его ограничено, то ведущее место занимает синтез ФХ из ФЭА через использование S-аденозилметионина. Если холина в клетке достаточно много, то на первый план выступает образование ФХ из ЦДФ-холина из ДАГ. Фосфатидилсерин может превращаться в фосфатидилэтаноламин путём декарбоксилирования, а обратная реакция протекает путём обмена этаноламина на серин.
ЦДФ-этаноламин |
ДАГ |
ЦМФ |
|
|
3SАМ |
этаноламин |
|
Фосфатидилэтаноламин Серин Этаноламин
Серин
ЦДФ-холин ЦМФ
холин
Фосфатидилхолин
Рис.3-9. Взаимопревращения глицерофосфолипидов.
Путь через активацию фосфатидной кислоты, приводит к образованию
кардиолипина, фосфатидилинозитола:
Фосфатидная кислота |
||
ЦТФ |
|
ЦитидилилТФ |
|
|
|
ФФ |
|
|
ЦДФ-диацилглицерол |
||
Фосфатидилглицерол |
|
инозитол |
ЦМФ |
ТФ |
ЦМФ |
|
||
Кардиолипин |
|
Фосфатидилинозитол |
|
|
|
(дифосфатидилглицерол) |
|
|
Фосфатидилглицерол
Дифосфатидилглицерол (кардиолипин)
Инозитол
Киназа
Фосфатидилинозитол
дифосфат
Фосфатидилинозитол далее может фосфорилироваться с образованием фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата, располагающегося в наружной мембране клеток и участвующего в передаче гормональных сигналов внутрь клетки. Кардиолипин находится,
главным образом, во внутренней мембране митохондрий и в небольшом количестве в сурфактанте лёгких.
Фосфолипиды перемещаются к местам их назначения внутри клетки в виде транспортных везикул или с помощью специальных белков.
Регуляция биосинтеза фосфолипидов
Регуляция синтеза фосфолипидов осуществляется аллостерически – уровнем субстратов: при их накоплении ферменты синтеза (цитидилилТФ, фосфохолин- и
фосфоэтаноламинТФ) активируются, а при недостатке – активность ферментов снижается.
Все вещества, способствующие синтезу ФЛ и препятствующие синтезу ТАГ, называются липотропными факторами. К ним относятся:
•структурные компоненты фосфолипидов: инозитол, серин, холин, этаноламин,
полиненасыщенные жирные кислоты.
•метионин - донор метильных групп для синтеза холина и фосфатидилхолина;
•витамины: В6, В12 и фолиевая кислота, участвующие в образовании активной формы метионина.
Синтез сфингомиелина
Промежуточным срединением в биосинтезе сфингомиелина является церамид (N-
ацилсфингозин), который образуется при взаимодействии сфингозина с ацил-КоА. Далее церамид взаимодействует с ЦДФ-холином и синтезируется сфингомиелин:
Ситуационные задачи
Задание № 1
Перепишите в тетрадь таблицу и заполните ее:
Процессы |
β –окисление |
Биосинтез |
Локализация процесса
Исходный субстрат
Переносчик субстрата через митохондриальную мембрану
Коферменты окислительновосстановительных реакций
Регуляторные ферменты
Регуляторные факторы: Активаторы ингибиторы
Задача № 2
У маленького ребенка имеются нарушения функций легких, мозга, мышц. В биоптате печени и фибробластах кожи отсутствует ацетил-Ко-А-карбоксилаза. Объясните происходящие изменения. Для ответа:
а) напишите биохимическую реакцию, которая у ребенка протекает с нарушением.
б) какой метаболический путь нарушен?
в) сделайте предположение, почему нарушены функции разнообразных тканей.
Задание № 3
Безуглеводная диета доктора Аткинса и ее разновидность - «кремлевская» - одни из самых популярных в наши дни. Суть их в том, что необходимо резко ограничить поступление углеводов с пищей (не более 15 г в день), а жиров и белков можно съесть даже больше, чем при нормальном питании. Почему, несмотря на потребление жиров, человек «сбрасывает вес». Для ответа:
а) объясните, как повлияет диета на секрецию инсулина и почему; б) изобразите схему синтеза и гидролиза ТАГ в жировой ткани. Покажите на
схемах, какие процессы усиливаются и какие подавляются у человека, соблюдающего такую диету.
в) опишите влияние инсулина на обмен ТАГ.
Задание № 4
Опишите изменения в обмене жиров у человека, получившего с пищей 300 г углеводов.
Для ответа: |
|
|
|
а) перерисуйте в тетрадь схему и |
впишите соответствующее вещество из |
||
перечисленных ниже: |
|
|
|
A. Фосфатидная кислота Б. Ацетил-КоА, |
|
B. Малонил-КоА |
|
Г. ТАГ, |
Д. Дигидроксиацетонфосфат, |
Е. ДАГ. |
|
б) назовите гормон, определяющий состояние обмена жиров через 2 часа после приема пищи в) опишите его влияние на обмен ТАГ.
Задание № 5
Девушке для снижения избыточной массой тела подруга рекомендовала принимать препарат ксеникал. Действующее вещество этого лекарства - орлистат, имея структурное сходство с ТАГ, ингибирует панкреатическую липазу. Пациентам, которые принимают ксеникал, рекомендована гипокалорийная диета, поэтому девушка исключила из рациона жиры, но не снизила потребление углеводов. Лечение было рассчитано на 6 мес, но уже по истечении половины срока девушка поняла, что не худеет и даже немного прибавила в весе. Поэтому она обратилась к врачу, который посоветовал пациентке снизить содержание углеводов в пище. Объясните рекомендации врача. Для этого:
а) изобразите схемы метаболических путей, активация которых привела к повышению веса девушки;
б) назовите гормон, ускоряющий эти метаболические пути в) объясните механизмы его действия, на схемах метаболических путей укажите реакции,
которые этот гормон активирует.