© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 1
7 Metabolismus lipidů
7.1 Typy lipidů a metabolismus lipidů obecně
Poznámky ke schématu:
 Steroidy, i přes jejich odlišnou strukturu řadíme k lipidům proto, že stejně jako ony vznikají z Ac-CoA a mají
hydrofobní charakter.
 Schéma je kombinací přednášky Metabolisus lipidů I a kapitoly 25 Lipidy (Lékařská chemie II)
Za den metabolizujeme asi 100 gramů triacyglycerolů (dále TAG) a mastných kyselin (dále MK),
jejichž odbouráním získáme velké množství energie – metabolismus lipidů je obecně hlavním
zdrojem energie pro organismus.
Kromě TAG a MK metabolizujeme asi 2 gramy strukturních lipidů, jejichž metabolismus již
nemusí být tak vydatným zdrojem energie.
Oproti sacharidům a většině AK, jsou lipidy (především TAG, MK, esterifikovaný cholesterol)
hydrofobní (nepolární). Avšak prostředí, ve kterém probíhá metabolismus živin v našem těle je
vyplněno vodou, která je polární. Proto se v těle nacházejí přirozené tenzidy, které umožňují
příjem, transport a metabolismus lipidů.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 2
7.2 Vstřebávání lipidů
První problém s tím, že jsou lipidy nepolární a vnitřní prostředí našeho těla polární, nastává
v tenkém střevě. Řešením problému je tvorba směsných micel, kterou zajišťují tenzidy tenkého
střeva jako žlučové kyseliny, fosfolipidy, soli volných MK (mýdla) a 2-acylglyceroly. Nepolární
části lipidů se „schovají“ mezi polární tenzidy a v tomto „polárním obalu“ je možné je
transportovat do buněk střevní sliznice.
Pozn. Již úpravou pomocí střevních enzymů (hydrolýzou apod.) je možné změnit nepolární charakter některých lipidů
v polární. Tyto již upravené lipidy se tak podílejí na vzniku micel a pomáhají transportovat doposud nepozměněné
nepolární lipidy do enterocytu.
Schéma vzniku směsné micely:
Ke schématu:
 žlutou barvou jsou podbarveny
žlučové kyseliny
 fialovou barvou jsou podbarveny
anionty MK
 modrou barvou jsou podbarveny
2-acylglyceroly
Detailnější pohled na směsnou micelu:
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 3
Tenzidy, které se podílejí na vstřebávání tuků, mají různý původ i strukturu – pro větší
přehlednost využijeme tabulku:
Tabulka 1 - Přirozené tenzidy při vstřebávání tuků
Tenzid Typ tenzidu Původ
ŽLUČOVÉ KYSELINY aniontový z cholesterolu v játrech
2-ACYLGLYCEROL neiontový hydrolýza TAG ve střevu
ANIONTY MK aniontový hydrolýza TAG ve střevu
FOSFOLIPIDY amfoterní potrava
7.3 Přenos lipidů krevní plazmou
Z enterocytu se lipidy dostávají do krevní plazmy. Zde již nemohou být přenášeny ve formě
micel, a tak dochází k jejich vazbě na jiné látky:
 TAG jsou v krevní plazmě transportovány ve formě lipoproteinů
 mastné kyseliny jsou v krevní plazmě transportovány ve vazbě na albumin
Podrobněji se zaměříme na lipoproteiny, o kterých můžeme říci, že jsou jakousi „transportní
formou“ jinak nepolárních lipidů v krvi.
Lipoprotein se skládá z jádra a obalu. V jádře můžeme najít přenášené lipidy (TAG, estery
cholesterolu), obal je tvořen z fosfolipidů, cholesterolu a různých proteinů (integrálních i
periferních). Velikost lipoproteinu u většiny typů nepřesahuje velikost koloidní částice (tedy
hranici 500 µm), pouze jeden typ (chylomikrony) má větší průměr než 500 µm.
Podle různé hustoty rozdělujeme lipoproteiny do 4 typů:
Název Hustota Typ přenášených lipidů
Chylomikrony (CM) nejnižší hustota lipidy přijaté potravou
VLDL very low density lipoprotein lipidy vzniklé v játrech
určené na export
LDL low density lipoprotein transport cholesterolu
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 4
HDL high denstiy lipoprotein transport cholesterolu
Hustota lipoproteinu je dána jeho složením. Zaměříme-li se na 4 základní stavební složky
lipoproteinu (TAG – triacylgylcetroly, CH – cholesterol, PL – fosfolipidy, P – proteiny), lze
procentuální zastoupení těchto složek vyjádřit následujícími grafy.
Poznámky:
 poměr velikostí grafů odpovídá i poměru velikostí daných lipoproteinů
 nejmenší hustotu mají TAG, vyšší PL, vyšší CH a největší P
7.4 Rozklad triacylglycerolů
Nejčastěji v potravě přijímáme triacylglyceroly, což jsou estery glycerolu a mastných kyselin.
Jejich metabolismus začíná hydrolýzou na glycerol a MK. Glycerol a MK pak procházejí zcela
odlišnými metabolickými drahami.
Rozklad TAG na glycerol a MK katalyzují enzymy zvané lipasy (enzymy ze skupiny hydroláz),
které štěpí esterovou vazbu mezi glycerolem a řetězcem MK.
Rozlišujeme extracelulární a intracelulární lipasy.
Extracelulární lipasy působí v tenkém střevě (pankreatická lipasa), krvi (lipoproteinová lipasa) a
na povrchu jaterních sinusoidů (jaterní lipasa).
Intracelulární lipasy působí v buňce a rozlišujeme adipocytární (hormonálně senzitivní) lipasu
(výskyt v tukových buňkách) a kyselou lipasu (výskyt v lysozomech).
Nyní se zaměříme na účinek vybraných lipas:
A) Pankreatická lipasa
Působí v tenkém střevě, jejím úkolem je rozštěpit („nahlodat“) tuky přijaté potravou. Spolu
s ní působí i tzv. kolipasa, která zajišťuje, že se nepolární TAG může v polárním prostředí
s pankreatickou lipasou vůbec spojit.
Štěpení: TAG → 2-monoacylglycerol + 2 MK (štěpí esterovou vazbu v pozicích 1 a 3)
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 5
H2C
CH
H2C
O
O
O
C
C
C
O
O
O
C
O
OH
H2C
CH
H2C
OH
O
OH
C
O
C
O
OH
+
2 H2O
triacylglycerol
2-monoacylglycerol
2x mastná kyselina
B) Lipoproteinová lipasa
Lipoproteinová lipasa působí na chylomikrony a VLDL v krvi – štěpí TAG v nich obsažené. Její
účinek je úplný – odštěpí od glycerolu všechny tři zbytky mastných kyselin:
Štěpení: TAG → glycerol + 3 MK (štěpí esterovou vazbu v pozicích 1, 2, 3)
H2C
CH
H2C
O
O
O
C
C
C
O
O
O
C
O
OH
C
O
OH
+
3 H2O
triacylglycerol
glycerol
mastná kyselina
H2C
CH
H2C
OH
OH
OH
C
O
OH
+
mastná kyselina
mastná kyselina
C) Adipocytární lipasa
Adipocytární lipasa bývá též nazýváme HSL (hormon senzitivní lipasa). Působí v tukových
buňkách a její exprese je závislá na působení hormonů stresu (adrenalin a noradrenalin) a
hormonu klidového hladovění (glukagonu). V okamžiku, kdy buňka organismus potřebuje
energii, vyšle signál v podobě těchto hormonů, tukové buňky jej zachytí a začnou tuk, který
doteď uchovávaly v zásobě, rozkládat na glycerol a MK. MK jsou následně z tukové buňky
vyplaveny do krve, která je zanese tam, kde je jich potřeba (myokard, svaly, mozek, játra…)
Stejně jako lipoproteinová kinasa, odštěpí do glycerolu všechny tři zbytky MK.
Štěpení: TAG → glycerol + 3 MK (štěpí esterovou vazbu v pozicích 1, 2, 3)
(jelikož je reakce stejná jako v případě B), není potřeba ji znovu uvádět)
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 6
7.5 Transport mastných kyselin
Doposud jsme se v kapitole 7 věnovali lipidům „jako celku“. V části 7.4 jsme je ale rozštěpili na
glycerol a MK. Glycerolu se nyní věnovat nebudeme, zaměříme se na osudy MK.
Po té, co byly lipidy rozštěpeny v krvi, či adipocytech, uvolňují se do krevního oběhu mastné
kyseliny. Ty jsou stejně jako lipidy nepolární a je proto potřeba zajistit jejich transport vazbou na
další látku.
V krvi je, jak již bylo zmíněno, touto látkou albumin (jedná se o bílkovinu, která má dostatečné
množství polárních i nepolárních skupin, aby byla schopná přenášet nepolární mastnou kyselinu).
Poločas komplexu MK-albumin v krvi je zhruba 2 minuty a jeho koncentrace se pohybuje okolo
1 mmol/l.
Z krve se mastná kyselina musí dostat do buňky. Transport do buňky je zajišťován speciálními
membránovými proteiny (přenašeči).
Jakmile se mastná kyselina octne v buňce, je navázána na FABP (fatty-acid binding protein),
který ji přenáší tam, kde je v buňce zrovna potřeba – nejčastěji do mitochondrie.
Přenos přes mitochondriální membránu je zajištěn vazbou na karnitin (karnitinový člunek).
Z mitochondrie již MK není potřeba nikam přenášet, neboť dochází k jejich degradaci za
současného zisku velkého množství energie.
Celý přenos do mitochondrie znázorňuje následující schéma:
Ke schématu:
TAG jsou přenášeny krví ve formě lipoproteinů. Po jejich rozštěpení je potřeba volné MK navázat na albumin. Z krve
se do buňky dostanou MK přes speciální přenašeče. Od buněčné membrány k mitochondriální membráně je přenese
FABP a přes mitochondriální membránu jim pomůže karnitinový člunek.
7.6 β-oxidace mastných kyselin
β-oxidace mastných kyselin je velice významným metabolickým pochodem, který je hlavním
zdrojem energie v organismu. Probíhá v matrix mitochondrie všech buněk (kromě erytrocytů,
které nemají mitochondrie). V jejím průběhu dochází k postupnému zkracování řetězce mastné
kyseliny o 2 uhlíky (ve formě acetyl-CoA).
Pro přenos MK1
do mitochondrie (jak bylo zmíněno výše) je potřeba karnitin:
CH3
CH2CH3 N
+
CH3
CH CH2 CH3
OH
vazba acylu
karnitin
(2-hydroxy-3-karboxypropyl)trimethylamonium
1
Pouze MK s 12 a více uhlíky. Kratší MK se přes mitochondriální membránu dostanou samy.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 7
Na –OH skupinu karnitinu se esterovou vazbou naváže MK a vytvoří s ním acylkarnitin. Navázaní
MK a její následný přenos probíhají v několika krocích:
Ještě v cytoplazmě dochází k aktivaci MK na acyl-CoA. Jedná se o energeticky náročný děj, při
kterém dochází k rozštěpení ATP na AMP a 2 fosfáty (spotřebovala se tedy energie ekvivalentní
2 ATP). Reakci katalyzuje enzym acyl-CoA synthetasa (enzym ze skupiny thiokinas).
C
O
OH
mastná kyselina
+ SH CoA
koenzym A
C
O
S CoA
acyl-CoA
(aktivovaná mastná kyselina)
H2O
ATP AMP + 2 Pi
Aktivovaná MK (acyl-CoA) je následně pomocí enzymu karnitinacyltransferasy2
přenesena na
karnitin (k navázání na karnitin dochází v mezimembránovém prostoru mezi vnější a vnitřní
mitochondriální membránou).
CH3
CH2CH3 N
+
CH3
CH CH2 CH3
OH
C
O
SCoA
acyl-CoA
+karnitin
KARNITINACYLTRANSFERASA
CoA-SH
C
OCH3
CH2CH3 N
+
CH3
CH CH2 CH3
O
acylkarnitin
Vzniklý acylkarnitin je nyní transportován přes vnitřní mitochondriální membránu do
mitochondrie. Na vnitřní mitochondriální membráně se nachází druhá forma enzymu
karnitinacyltransferasy, která odštěpí acyl od karnitinu, přičemž karnitin vrátí zpět do
mezimembránového prostoru a acyl přesune do mitochondriální matrix (kde dojde k jeho reakci
s koenzymem A za vzniku acyl-CoA, tentokrát bez spotřeby energie).
2
Karnitinacyltransferasa je inhibována malonyl-CoA. Inhibice malonyl-CoA zajišťuje, že se do
mitochondrie dostane MK jen v případě, že buňka chce provádět β-oxidaci. Malonyl-CoA je totiž důležitou
složkou při syntéze MK a bylo by nelogické v jednu chvíli MK odbourávat a zároveň je syntetizovat.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 8
Několik slov o karnitinu
Karnitin je velice důležitou látkou, lze jej svým způsobem považovat i za „vitamin“. Lidské tělo si
jej umí vyrobit z lysinu3
(10-20 mg/den), důležitější je jeho příjem potravou (cca 100 mg/den)
z masa a mléka, méně i z rostlinných zdrojů. Tělo karnitinem šetří – v ledvinách je zpětně
resorbováno 98-99% karnitinu!
Syntéza karnitinu v lidském těle (schéma):
Ke schématu:
Ještě ve vazbě na protein je lysinový zbytek třikrát methylován pomocí SAM. Následně dojde k proteolýze a uvolnění
trimethyllysinu. Ten podstoupí řadu dalších reakcí a vznikne z něj karnitin.
Nedostatek karnitinu může různé příčiny i projevy. Nejčastější příčiny nedostatku jsou:
 vrozená porucha transportu karnitinu (tělo si karnitin vyrobí, ale neumí jej dostat
z ledvin a jater)
 některá onemocnění orgánů (zejména jater a ledvin, které karnitin produkují)
 porušená tubulární resorpce (místo 98-99% se resorbuje méně)
 velké ztráty tekutin (popáleniny, průjmy, hemodialýza…)
 různé léky (mohou inhibovat transport, např. doxorubicin, lidokain, platina…)
 snížená biosyntéza (způsobená podvýživou nebo nedostatečným příjmem lysinu)
Nedostatek karnitinu se projevuje především ve svalech a v játrech.
V játrech způsobuje hypoketotickou hypoglykemii (=hypoglykemii spojenou s ketoacidózou),
která se projeví při hladovění. Tělo při hladovění potřebuje energii z β-oxidace MK, která ale
nemůže probíhat, protože se MK nemají jak dostat to mitochondrií. Potřebná energie je tak
získávána z krevní glukosy, což vede k hypoglykemii.
Ve svalech vede nedostatek karnitinu ke svalové slabosti a při zatížení až ke svalovým křečím.
Při nedostatku karnitinu je potřeba jej doplňovat (suplementovat), aby nedošlo k výše
popsaným stavům. Problémem je ale jeho resorpce – při příjmu karnitinu běžnou stravou dojde
k resorpci asi 75% karnitinu (=velmi dobré), ale při užití karnitinových suplementů se resorbuje
pouze 5-10% z celkového množství (podávané dávky tak musí být velmi vysoké).
Někteří lidé (zejména sportovci) využívají karnitin jako doplněk stravy. Mnohá zjištění o funkci a dynamice karnitinu
nasvědčují tomu, že při nadměrné fyzické zátěži může být karnitin jako doplněk stravy prospěšný, ale doposud nebyly
dodány žádné přesvědčivé důkazy. Pokud je však karnitin podáván, musí být podáván ve své L-formě (L-karnitin),
protože jeho D-forma (či racemát) organismu škodí (D-karnitin je pro přenos acylů nepoužitelný a může dokonce
blokovat funkci L-karnitinu). Nadbytečný karnitin je navíc vylučován potem a močí, kterým dodává nepříjemný zápach.
3
Pouze játra a ledviny. Odtud je karnitin transportován do ostatních tkání.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 9
Jednotlivé reakce β-oxidace
Aktivovaná mastná kyselina se nyní ocitá v mitochondrii a je potřeba získat energii. V průběhu
β-oxidace dochází k oxidaci třetího (β) uhlíku, k čemuž jsou využívány 4 reakce: dehydrogenace
→ hydratace → (2.) dehydrogenace → odštěpení acyl-CoA.
Poznámky ke schématu:
 Enzymy acyl-CoA dehydrogenasa, Δ2-enyol-CoA hydratasa4, 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenasa a thiolasa se
souhrnně nazývají oxidasa MK.
 Enzym acyl-CoA dehydrogenasa (katalyzující 1. dehydrogenaci) se vyskytuje ve čtyřech hlavních typech pro MK
s krátkým, středním, dlouhým a velmi dlouhým řetězcem. V druhém typu (pro MK se středním řetězcem, tzv.
MCAD) se často vyskytují vrozené poruchy (nastává jeho deficit), což vede k intoleranci k delšímu hladovění,
která způsobuje hypoglykemické koma. To více méně znamená, že člověk s deficitem tohoto typu enzymu je
schopný natrávit dlouhé řetězce a udělat z nich střední, ale ty již dále zpracovat neumí. Pokud se mu nedostává
potravy, může upadnout do hypoglykemického komatu již po 10 hodinách (kdy již spotřeboval zásoby glykogenu)
bez jídla. Deficit tohoto enzymu se ve zvýšené míře vyskytuje v severozápadní Evropě (až 90% populace!) a velmi
nebezpečný je především pro kojence – je příčinou 5% SIDS (sudden infant death syndrome) – kteří nejsou přes
noc krmeni a hrozí jim tak smrt.
 Ještě jednou si povšimněme hydratace, která není redoxní reakcí! Oxidační číslo α uhlíku se sice změnilo z -I na -II
a oxidační číslo β uhlíku se změnilo z -I na 0, ale oxidační číslo molekuly jako celku se nezměnilo!
 α,β-nenasycený acyl-CoA se vyskytuje ve své trans-konfiguraci! Nenasycené MK přijaté potravou však mají
(většinou) konfiguraci cis. Při jejich β-oxidaci je potřeba je tedy přeměnit na trans (viz dále).
4
Symbol Δ v názvu značí „normální číslování“ od -COOH skupiny.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 10
7.7 Energetická bilance β-oxidace
Výpočet energetické bilance provedeme na palmitoyl-CoA, který má 16 uhlíků. Při výpočtech
budeme vycházet z již známých ekvivalencí:
 1 FADH2 = 2 ATP
 1 NADH+H+
= 3 ATP
 1 Ac-CoA = 3xNADH+H+
+ 1xFADH2 + 1xGTP = 12 ATP
Další věc, s kterou musíme počítat, je že z palmitoyl-CoA (16C) vznikne 8 Ac-CoA (2C), ale
β-oxidace proběhne jen sedmkrát. Názorněji viz následující schéma:
Pro přehlednost výpočtu využijeme tabulku:
Reakce Redukované koenzymy/Ac-CoA Zisk ATP
k. palmitová + CoA → palmitoyl-CoA --- – 2ATP
7x β-oxidace 7x NADH+H+
7 x FADH2
8 x Ac-CoA
+ 21 ATP
+ 14 ATP
+ 96 ATP
CELKEM 129 ATP
Z jedné molekuly kyseliny palmitové získáme energii 129 ATP.
Výpočet pro další nasycené MK by probíhal obdobným způsobem (např. pro kyselinu stearovou,
která má 18C: – 2ATP (aktivace) + 24 ATP (8xNADH+H+
) + 16 ATP (8xFADH2) + 108 ATP (9xAcCoA)
= 146 ATP)
Nyní provedeme srovnání zisku ATP z aerobní glykolýzy a β-oxidace:
 GLUKOSA (6C) zisk 38 ATP na jeden uhlík: 38/6 = 6,3 ATP
 MASTNÁ KYS. (16C) zisk 129 ATP na jeden uhlík: 129/16 = 8,1 ATP
Vidíme, že oxidací jednoho uhlíku glukosy získáme 6,3 ATP. Z oxidace jednoho uhlíku mastné
kyseliny získáme 8,1 ATP, což je zhruba 1,3 krát více než z uhlíku glukosy. Rozdíl je způsoben
„oxidačním spádem“ – uhlíky v mastných kyselinách jsou více redukované, je možné je tedy více
oxidovat, tedy získat více energie.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 11
7.8 Další způsoby oxidace různých mastných kyselin
V této podkapitole se budeme zabývat metabolismem nenasycených MK, polynenasycených
MK a MK s lichým počtem uhlíků. Rovněž se zmíníme o β-oxidaci v peroxisomech.
A) Nenasycené MK
Jak probíhá β-oxidace nenasycených MK si ukážeme na příkladu kyseliny olejové (18:1(9))
Nejprve probíhá normální β-oxidace, dokud se příslušné enzymy, které ji provádějí,
nedostanou ke dvojné vazbě. Jakmile zjistí její přítomnost, dají signál enzymu isomerase,
která přesmýkne dvojnou vazbu z pozice 3 na pozici 2. Tímto přesmykem jsme se dostali
zpět do normální β-oxidace (vznikl Δ2
-enoyl-CoA). Tím, že jsme nemuseli vytvořit dvojnou
vazbu dehydrogenací nám nevzniklo FADH2, které bychom museli odečíst při energetické
bilanci.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 12
B) Polynenasycené MK
U polynenasycených MK to probíhá obdobně jako u MK nenasycených.
Vezměme si např. kyselinu linolovou (18:2(9;12)). Dvojné vazby na devátém uhlíku se
zbavíme zcela stejným způsobem jako u kyseliny olejové. Dvojné vazby na dvanáctém
uhlíku se zbavíme obdobným způsobem (izomerací na druhý uhlík).
Opět musíme počítat s tím, že za každou dvojnou vazbu, kterou si nevyrobíme
dehydrogenací, nezískáme FADH2.
C) MK s lichým počtem uhlíků
Většina MK přijatých potravou obsahuje sudý počet uhlíků. I přesto se do těla občas (např.
kvůli nevhodnému zpracování potravin) dostanou MK s lichým počtem uhlíků.
Tělo s nimi zachází jako by měly počet uhlíků sudý a zkracuje je o 2 uhlíky při každé
proběhnuté β-oxidaci. Na konci (štěpením pětiuhlíkaté kostry) však nezískáme 2 Ac-CoA, ale
jeden Ac-CoA a jeden propionyl-CoA.
Propionyl-CoA se stejně jako Ac-CoA zapojí do citrátového cyklu. Nejprve dojde k jeho
karboxylaci na malonyl-CoA a ten je následně přeměněn na sukcinyl-CoA, který je již
regulérním substrátem citrátového cyklu.
CH3 CH2 C
O
S - CoA
propionyl-CoA
ATP ADP
BIOTIN
CO2
CH3C
C
O S - CoA
COOH
H
D-methylmalonyl-CoA
RACEMASA
HC
C
O S - CoA
COOH
CH3
L-methylmalonyl-CoA
B12
CH2
C
O S - CoA
COOH
CH2
sukcinyl-CoA
Pozn. Povšimněme si, že při přeměně L-methylmalonyl-CoA na sukcinyl-CoA působí jako kofaktor vitamin B12.
Opět můžeme zdůraznit, že se jedná o „podivnou reakci“, při které je -CH3 skupina přemístěna z postranního
řetězce do hlavního řetězce („přenos jednouhlíkatého zbytku“ v rámci jedné molekuly)
D) β-oxidace v peroxisomech
MK, které mají více než 20 uhlíků, musí před β-oxidací v matrix mitochondrií projít
β-oxidací v peroxisomech. Jedná se o jakousi „předběžnou“ β-oxidaci, která probíhá za
účelem zkrácení řetězce MK. Po zkrácení je molekula MK přenesena do mitochondrie.
Při β-oxidaci v peroxisomech slouží jako kofaktor FAD. Problémem je, že vzniklý FADH2
nemůže opustit peroxisom a reoxidovat se v mitochondrii – jeho reoxidace musí
proběhnout v peroxisomu za účasti molekulárního O2 – při této reakce vzniká peroxid
vodíku:
FADH2 + O2 → FAD + H2O2
7.9 Význam β-oxidace
Jak již bylo řečeno, je β-oxidace významným zdrojem energie. Probíhá v případě, že buňka již
využila moc glukosy a potřebuje energii (tedy v postresorpční fázi) – čím déle je organismus po
jídle, tím více tkání přechází na β-oxidaci. Nejdříve začíná β-oxidace v myokardu (který
potřebuje velké množství energie), následně v ostatních svalech a v játrech.
Lipidy přijaté potravou byly uloženy v tukových buňkách. V případě hladovění je potřeba, aby je
tukové buňky vrátily do oběhu. Se začátkem postresorpční fáze nastává v tukových buňkách
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 13
lipolýza započatá HSL (hormon-senzitivní lipasou), která rozštěpí TAG na MK a glycerol. HSL je
do činnosti uvedena působením glukagonu.
Jakmile jsou TAG rozštěpeny, jsou MK vyplaveny z tukové tkáně do krve, zde se vážou na
albumin a putují na místo využití – především do svalů (myokardu) a do jater. Výše popsaný děj
znázorňuje následující schéma:
7.10 Ketolátky
A) Úvod
Ketolátky jsou látky, které vznikají v játrech, z těch přechází do krve a následně jsou využity
extraheptatálními tkáněmi (játra jako taková je využít neumí). Vznikají z Ac-CoA a jejich hladina
v krvi se zvyšuje při hladovění (poměr gluagon/insulin je mnohem větší než 1, tělo je tedy pod
výrazným vlivem glukagonu), zvýšená je rovněž při diabetu.
Pod pojmem ketolátky rozumíme následující tři látky, z nichž pouze acetoacetát a
3-hydroxybutyrát5
jsou využitelnými zdroji energie; aceton je odpadním produktem.
CH3 C
O
CH2 C
O
OH
acetoctová kyselina
- 2H
+ 2H
CH3 CH
OH
CH2 C
O
OH
-hydroxymáselná
kyselina
H CH3 C
O
CH3
aceton
- CO2
B) Význam ketolátek
V těle se za normálních podmínek vyskytuje určité množství ketolátek, ale jejich koncetrace je
stopová. V okamžiku hladovění (nedostatek glukosy) nebo při nekompenzovaném diabetu jejich
koncentrace stoupá.
V obou uvedených případech je tělo pod vlivem glukagonu, nemá dost glukosy a potřebuje získat
energii jiným způsobem. Glukagon dává podnět tukovým buňkám k tomu, aby začaly štěpit
5
Acetoacetát i 3-hydroxybutyrát jsou slabé kyseliny (avšak kyselejší než kyselina octová).
acetoacetát: pKA = 3,52 3-hydroxybutyrát: pKA = 4,70
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 14
TAG. Jakmile jsou rozštěpeny, jsou vyplaveny vzniklé MK do krve a dostávají se do jater.
V játrech je započata jejich β-oxidace a vzniká Ac-CoA. Jakmile je Ac-CoA mnoho, je přehlcen
citrátový cyklus (v buňce je velké mnosžtví Ac-CoA, nemá dostatek oxalacetátu6
, na který by se
Ac-CoA mohl navázat a tak se Ac-CoA hromadí cytoplazmě). Ac-CoA, který není možné zapojit do
citrátového cyklu, je následně přeměn na ketolátky (konkrétně na acetoacetát) – k tomuto ději
dochází pouze v játrech!
Ketolátky jsou následně vyplaveny z jater a v extrahepatálních tkáních jsou využívány jako zdroj
energie7
. Oproti tukům, které stály na úplném počátku syntézy ketolátek, jsou ketolátky dobře
rozpustné ve vodě a jelikož slouží jako zdroj energie, jsou označovány jako „rozpustné tuky“ (lze
tedy říci, že v játrech byly nerozpustné tuky (TAG, MK) přeměněny na tuky rozpustné
(ketolátky)).
Poznámka:
Po několika dnech hladovění se v mozku začne ve větší míře syntetizovat thiofarasa (enzym potřebný k tomu, aby se
acetoacetát přeměnil zpět na 2 molekuly Ac-CoA) a ketolátky se tak pro mozek stávají velmi významným zdrojem
energie!
6
Reakce Ac-CoA + oxalacetát je první reakcí citrátového cyklu, množství oxalacetátu tedy ovlivňuje
rychlost tohoto cyklu. Při hladovění je navíc množství oxalacetátu v buňce snižováno i tím, že je zapojen
do glukoneogeneze (buňka si chce vyrobit nějakou tu glukosu…) a to jen podpoří syntézu ketolátek.
7
Ketolátky mohou být využity jako zdroj energie pouze v extrahepatálních tkáních!!! Již jednou vzniklý
acetoacetát nemůže být v játrech zpětně rozložen, protože k tomu játra nemají potřebné enzymy!
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 15
C) Syntéza ketolátek
Probíhá v matrix mitochondrií jaterních buněk!!! Nejprve dochází ke spojení dvou molekul
Ac-CoA za vzniku acetoacetyl-CoA, který je následně přeměněn na HMG-CoA a ten na
acetoacetát. Z acetoacetátu naznačenými reakcemi dochází ke vzniku dalších ketolátek.
D) Přeměny ketolátek v extrahepatálních tkáních (zisk energie)
Ketolátky sice vznikají v játrech, ale využívány jsou extrahepatálními tkáněmi. Citrátový cyklus
extrahepatálních tkání není tak přehlcen jako v játrech (mj. není odčerpáván potřebný oxalacetát
do reakcí glukoneogeneze, protože ta v extrahepatálních tkáních neprobíhá), proto dochází
k rozkladu ketolátek zpět na Ac-CoA, jeho zapojení do citrátového cyklu a ke vzniku energie.
CH3 C
O
CH2 C
O
O
-
acetoacetát
sukcinyl-CoA sukcinát
CH3 C
O
CH2 C
O
S CoA
acetoacetyl-CoA
THIOFORASA
HS-CoA
H3C C
O
S CoA
2x acetyl-CoA
H3C C
O
S CoA
Přílišná tvorba ketolátek bohužel vede ke ketoacidóze.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 16
7.11 Syntéza mastných kyselin
V případě, že má buňka málo energie a hodně Ac-CoA (většinou vzniklého rozkladem MK),
dochází k syntéze ketolátek (kap. 7.10).
Má-li buňka dostatek energie a hodně Ac-CoA (vzniklého jinak než rozkladem MK), je tento
Ac-CoA využit k syntéze mastných kyselin.
V této kapitole se budeme zabývat tím, kdy, kde a především jak k této syntézedochází.
A) Kdy (za jakých podmínek) a kde probíhá syntéza MK
Syntéza mastných kyselin probíhá především v játrech, v omezené míře v adipocytech a také
v laktující mléčné žláze.
Buněčná lokalizace: cytoplazma
To, že syntéza MK probíhá v cytoplazmě může činit drobné potíže. Většina Ac-CoA v těle vzniká
v mitochondriích (oxidační dekarboxylace pyruvátu vzniklého ze škrobu, glukosy, AK…). Je tedy
potřeba zajistit transport Ac-CoA z mitochondrií do cytoplazmy. Tento transport se odehrává
v podobě citrátu.
Citrát vzniká k citrátovém cyklu syntézou oxalacetátu a Ac-CoA. Po té, co citrát vznikne musí
buňka rozhodnout8
, zda:
a) ponechá citrát v mitochondrii a získá z něj energii v citrátovém cyklu
b) pošle ho „zaplavat si“ přes mitochondriální membránu do cytoplazmy a tam jej zapojí do
syntézy MK
Rozhodnutí buňky je ovliněno jejím metabolickým stavem. Do cytoplazmy pošle citrát v případě,
že není potřebný v citrátovém cyklu. V citrátovém cyklu není citrát potřebný v případě, že má
buňka dostatek energie (glukosy) a může si tak vytvářet zásoby na horší časy. V takovém stavu se
buňka nachází především po jídle.
B) Jak probíhá syntéza MK
Syntéza MK probíhá z Ac-CoA v cytoplazmě buněk (jak již bylo zmíněno). Můžeme rozlišit
základní tři kroky:
a) transport Ac-CoA z matrix do cytoplazmy
b) tvorba malonyl-CoA (+ tvorba NADPH+H+
)
c) série reakcí na komplexu synthasy mastných kyselin
Transport citrátu do cytoplazmy
Pro popis této části syntézy MK využijeme schéma na následující stránce, které zachycuje
vzájemné přeměny reagujících látek.
Ke schématu:
Tučnými šipkami je znázorněna ta část reakcí, které vedou k syntéze MK:
Začněmě od úplného začátku: Glukosa je v aerobní glykolýze přeměněna na pyruvát. Pyruvát je přenesen do
mitochondrií a zde je přeměněn na Ac-CoA. Vzniklý Ac-CoA se spojí v citrátovém cyklu s oxalacetátem za vzniku
citrátu. Citrát (má-li buňka dost energie) je přenesen přes mitochondriální membránu do cytoplazmy, kde je zpětně
rozložen na Ac-CoA (který se přemění na malonyl-CoA potřebný pro syntézu MK) a oxalacetát, který je přeměněn na
malát a pomocí jablečného enzymu na pyruvát. Tato reakce poskytne NADPH+H+ potřebné pro syntézu MK.
8
Podobné rozhodování musela buňka vykonat v GNG s oxalacetátem (buď ho přemění na malát a pošle do
cytoplazmy, nebo si ho ponechá v mitochondrii a zapojí jej do CC).
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 17
Tenkými šipkami jsou znázorněny další možné osudy pyruvátu vzniklého v reakci jablečného enzymu:
Pyruvát vzniklý reakcí jablečného enzymu se nyní může vrátit do mitochondrie a být oxidativně dekarboxlaván za
vzniku dalšího Ac-CoA, nebo je možní jej karboxylovat za vzniku oxalacetátu, který se může zapojit do CC (jedná se o
anaplerotickou reakcí CC).
Fialovou barvou jsou znázorněny významné enzymy znázorněných přeměn.
Červená barva (křížek) naznačuje, která reakce je utlumena. Tím, že dojde k útlumu této reakce, je možné přenést
citrát do cytosolu. Přesněji jde o to, že enzym isocitrátdehydrogenasa je inhibován vysokou hladinou ATP (= „buňka
má dost energie, není potřeba dále provádět citrátový cyklus, je čas vytvářet zásoby“)
Tvorba malonyl-CoA
Acetyl-CoA, který vzniká oxidativní dekarboxylací pyruvátu, a který se výše popsaným způsobem
dostal do cytoplazmy, nemá dostatečnou energii k tomu, aby vstoupil do syntetických reakcí
vedoucím k mastným kyselinám. Je proto potřeba jej povýšit na vyšší energetickou úroveň
přeměnou na malonyl-CoA. Jedná se o karboxylaci (kofaktor: biotin), kterou katalyzuje enzym
acetyl-CoA-karboxylasa.
Enzym Ac-CoA-karboxylasa rozhoduje o rychlosti syntézy MK. Tento enzym je aktivován
citrátem („už si dal tu práci a přešel přes membránu“) a inhibován acylem-CoA (acylem
s dlouhým řetězcem), který více méně nese informaci „buňka obsahuje velké množství MK, je
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 18
zbytečné je syntetizovat“; navíc dlouhé acyl-CoA jsou produktem syntézy MK (jedná se tedy o
inhibici produktem).
Hormonální regulaci zajišťují inzulin (zvyšuje syntézu MK, „v buňce je dost glukosy, tedy dost
energie, můžeme vytvářet zásoby“) a glukagon (snižuje syntézu MK, „buňka má málo glukosy,
nemůžeme syntetizovat MK, je potřeba provádět jejich β-oxidaci“).
(Syntéza NADPH+H+
)
Rozkladem citrátu v cytoplazmě vzniká acetyl-CoA a oxalacetát. Oxelacetát je nepřímo využit
k syntéze MK tím, že jeho přeměnou na malát a následně pyruvát vzniká NADPH+H+
, které je při
syntéze MK potřebné. Tato reakce je druhým hlavním (po pentosovém cyklu) zdrojem této látky.
Reakce na komplexu synthasy MK
Synthasa MK je multienzymový komplex se sedmi enzymovými aktivitami. U savců se jedná o
dimer, tvořený dvěma indentickými komplexy, z čehož více méně vyplývá, že jsou paralelně
tvořeny dvě molekuly MK.
Situaci trochu komplikuje to, že na syntéze jedné molekuly MK se podílejí vždy obě
podjednotky:
 při syntéze první molekuly MK poskytuje jedna podjednotka dimeru tři ze svých enzymů,
druhá podjednotka čtyři
 při syntéze druhé molekuly MK poskytují podjednotky ty enzymy, se nevyužily při
syntéze první molekuly
Pro názornost využijeme obrázek:
K obrázku:
Černé enzymy a tmavě žluté enzymy naznačují rozdělení pojednotek („horní a dolní“ část obrázku).
Žlutá a oranžová část obrázku („pravo a levo“) naznačují funkční rozdělení podjednotek. Tedy čtyři černé enzymy spolu
se třemi tmavě žlutými enzymy (pravá část) se podílejí na syntéze první molekuly, zbytek (levá část) se podílí na syntéze
druhé molekuly MK.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 19
Nyní využijeme další obrázek, na kterém znázorníme jen pravou část předchozího obrázku, tedy
jednu funkční jednotku, na které dochází k syntéze jedné molekuly MK.
ACP je zkratka vzniklá spojením slov acyl-carrier-protein, jedná se tedy o protein přenášející
acyly. Tuto schopnost mu dává sloučenina zvaná 4´-fosfopantethein (tzv. „pantetheinová
ruka“), která se na něj naváže, a která má na svém konci volnou –SH skupinu.
Struktura pantetheinu:
Můžeme si představit, že pantetheinová ruka má na sobě navázaný základ vznikající mastné
kyseliny (přes SH skupinu) a přenáší jej k jednotlivým enzymům. Enzymy na ní provedou své
reakce a po té, co je „jedno kolo“ ukončeno, začíná druhé, ve kterém se budoucí mastná kyselina
prodlouží o nové dva uhlíky.
Vlastní průběh syntézy MK
1) Na prázdný komplex synthasy MK se naváže malonyl-CoA a acetyl-CoA.
 malonyl-CoA se váže na ACP (přes –SH skupinu pantetheinu) a zůstane na něm navázán
po celou dobu „první otočky“; reakce se účastní enzym MT (malonyltransacylasa)
 acetyl-CoA se váže na enzym enzym AS (3-oxoacylsynthasa; přes –SH skupinu cysteinu),
avšak jen dočasně; reakce se účastní enzym AT (acetyltransacylasa)
2) V dalším kroku se acetyl přenese na malonyl pomocí enzymu AS (3-oxoacylsynthasy). Při
této reakci se uvolní CO2 a vznikne 3-oxoacyl (též β-oxoacyl).
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 20
3) 3-oxoacyl projde hydrogenací, které se účastní NADPH+H+
, za vzniku 3-hydroxyacylu.
Reakce se účastní enzym KR (3-oxoacylreduktasa).
4) Následuje dehydratace (ztráta vody) 3-hydroxyacylu za vzniku α,β-nenasyceného acylu.
Reakce se účastní enzym DH (hydratasa)
5) Po dehydrataci následuje druhá hydrogenace, které se opět účastní NADPH+H+
.
Z α,β-nenasyceného acylu vzniká nasycený acyl o 2 uhlíky delší, než byl původní úplně
původní acyl (v našem případě jsme začínali s 2C acylem (tedy acetylem) a prodloužili jsme
ho na 4C acyl)
Reakce se účastní enzym ER (enoylreduktasa)
6) V následující reakci může dojít ke dvěma situacím:
a. acyl je již dost dlouhý (16C, méně často 18C) a je čas jej oddělit od komplexu
synthasy; v tom případě zapůsobí enzym TE (thioesterasa) a dojde k uvolnění
kyseliny palmitové (16C) nebo stearové (18C)
b. acyl ještě není dost dlouhý (jako v našem případě, má teprve 4C) a tak se enzym TE
přeskočí a dojde k přenosu 4C acylu na enzym AS. Tím se uvolní ACP a může se na
něj navázat další malonyl-CoA. V okamžiku, kdy se malonyl-CoA naváže, dojde
k přenosu našeho 4C acylu z enzymu AS na ACP a celý sled reakcí se opakuje
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 21
Jelikož reakce popsané výše by se mohly zdát nepřehledně zapsané, uvedeme si zde ještě jeden
přehled celé syntézy:
1) Acetyl-CoA se naváže na enzym AS pomocí enzymu acetyltransacylasy (AT):
2) Malonyl-Coa se naváže na ACP pomocí enzymu malonyltransacylasy (MT):
3) Enzym AS (3-oxoacylsynthasa), na kterém je napojen acetyl zajistí přenos acetylu na ACP, za
vzniku 3-oxoacylu (β-oxoacylu).
4) V další reakci je 3-oxoacyl enzymem 3-oxoacylreduktasou (KR) hydrogenován na
3-hydroxyacyl (β-hydroxyacyl). Jako kofaktor enzymu slouží NADPH+H+
.
5) 3-hydroxyacyl následně odštěpí vodu (dehydratace) za účasti enzymu hydratasy (DH)9
.
Vzniká z něj α,β-nenasycený acyl.
6) V následující reakci se zbavíme dvojné vazby pomocí enzymu enolreduktasy (ER), vodíky
poskytuje NADPH+H+
. Z nenasyceného acylu vznikne nasycený acyl.
7) Nasycený acyl se následně naváže na enzym AS, čímž se uvolní ACP pro navázání dalšího
malonyl-CoA a cyklus se může opakovat.
9
Pozor! Název enzymu je přesně opačný než reakce, kterou provádí!
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 22
Proběhne-li výše popsaný cyklus 7x (na acetyl se připojí 7 malonylů), vznikne kyselina palmitová
(16C), proběhne-li 8x, vznikne kyselina stearová (18C). Delší MK není možné touto cestou
nasyntetizovat (je to možné dalšími úpravami, o kterých bude pojednáno níže).
Bilance syntézy palmitátu:
CH3CO-S-CoA + 7 HOOC-CH2-CO-SCoA + 14 NADPH+14H+
acetyl-CoA malonyl-CoA
→
CH3-(CH2)14-COOH + 7 CO2 + 6 H2O + 8 CoASH + 14 NADP+
kyselina palmitová
7.12 Srovnání syntézy a odbourávání MK
Tabulka 2 - Srovnání syntézy a odbourávání MK
β-oxidace (odbourávání) Syntéza
Lokalizace mitochondrie cytoplasma
Přenašeč acylu CoA ACP
Základní jednotka C2 C2
Redoxní kofaktory NAD+
, FAD NADPH+H+
Enzymy oddělené komplex (tvoří dimer)
Hormonální regulace poměr insulin/glukagon nízký
(převažuje glukagon)
poměr insulin/glukagon vysoký
(převažuje insulin)
7.13 Elongace a desaturace MK
Na komplexu synthasy MK je možné syntetizovat mastné kyseliny o maximální délce 18C,
přičemž všechny tyto MK jsou nasycené. Naše tělo však pro různé pochody potřebuje MK delší
než 18C a MK nenasycené. Přijímat všechny potravou by bylo velice nevýhodné, proto se
v našem těle nachází i enzymy sloužící k prodlužování (elongaci) a tvorbě dvojných vazeb
(desaturaci) MK.
Elongace MK
Elongace mastných kyselin probíhá v endoplazmatickém retikulu a částečně v mitochondriích.
Ta část, která probíhá v mitochondriích, využívá enzymy β-oxidace (část reakcí vedoucích
k elongaci funguje jako „zvrat“ β-oxidace), ta část, která probíhá v endoplazmatickém retikulu
má vlastní enzymy (a probíhá podobně jako syntéza MK). Prodlužování je zajišťováno
připojováním malonyl-CoA (slouží jako donor dvou uhlíků), jako kofaktor příslušných enzymů
slouží NAPH+H+
.
Uvědomme si, že prodlužování MK probíhá na COOH konci! To např. u nenasycených MK
ovlivňuje polohu dvojné vazby!
Desaturace MK
Desaturace mastných kyselin je proces, který vede k vytvoření dvojných vazeb. Člověk (a ostatní
živočichové) jsou vybaveni pouze omezeným množstvím enzymů (desaturas), které tyto reakce
katalyzují, konkrétně se jedná o Δ9
, Δ6
a Δ5
-desaturasy.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 23
Proces desaturace začíná vytvořením dvojné vazby mezi 9. a 10. uhlíkem. Mohli bychom
očekávat, že se k desaturaci (tedy dehydrogenaci) použije kofaktor FAD a dvojná vazba vznikne
přímo, ale není tomu tak, desaturace je poněkud složitější.
Mechanismus desaturace
Nejprve dochází k hydroxylaci. Hydroxylace se účastní dikyslík, avšak jen jeden jeho atom dává
vznik –OH skupině na 10. uhlíku. Druhý atom kyslíku musí být zredukován na vodu, k čemuž
slouží NADH+H+
.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
COSCoA
1
10
9
8
7
6
5
4
3
2
COSCoA
1
OH
NADH+H+
NAD+
O2
H2O
stearyl-CoA
10-hydroxystearyl-CoA
Následuje dehydratace, při které vzniká dvojná vazba. Vzniklá nenasycená MK má konfiguraci
cis.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
COSCoA
1
OH
H
H
H
10-hydroxystearyl-CoA
H2O
10 9
8 7
6 5
4 3
2 COSCoA
1
HH
oleyl-CoA
Povšimněme si, že mastné kyseliny se všech reakcí účastní v podobě acyl-CoA.
Dvojné vazby tedy vznikají hydroxylací a dehydratací. Hydroxylace se (jak již bylo řečeno) účastní
dikyslík. Jeho redukce je opět poněkud komplikovanější, než je znázorněno ve schématu.
Elektrony potřebné k redukci jsou přeneseny z NADH+H+
na FADH2 a odtud na atomy železa.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 24
Jak již bylo řečeno, vzniká první dvojná vazba na 9. uhlíku. Touto reakcí jsme z kyseliny stearové
získali kyselinu olejovou. Za devátým uhlíkem od karboxylového však konce nejsme schopni
vytvořit další dvojnou vazbu (všechny námi vytvořené MK spadají do skupiny n-9). Toho jsou
schopny pouze rostliny (mají Δ12
-desaturasu a tvoří tak řadu n-6) a plankton, či řasy (mají
Δ15
-desaturasu a tvoří tak řadu n-3).
Základní tři nenasycené mastné kyseliny tedy vycházejí z kyseliny stearové:
Kyselina linolová a kyselina α-linolenová jsou pro člověka esenciální. Ostatní nenasycené MK,
které naše tělo potřebuje, jsme již schopni získat úpravami třech výchozích (různě kombinujeme
elongaci a desaturaci).
To, jaké kyseliny jsme a nejsme schopni si vyrobit, naznačuje následující schéma:
Ke schématu:
Ve fialovém poli jsou naznačeny všechny MK, které jsme schopni si různými úpravami základních MK vytvořit.
V zeleném poli jsou MK, které musíme přijmout v potravě.
Červeně je označena základní kyselina stearová, tmavě modře základní PUFA (polynenasycené MK), světle modře další
PUFA, které je třeba umět pojmenovat.
Jak je patrno ze schématu, jsou kyselina linolová a α-linolenová esenciální – je tedy potřeba je
přijímat v potravě. Kyselinu linolovou přijímáme z rostlinné stravy – většina rostlin je schopna
vytvářet dvojnou vazbu v pozici 12. Kyselinu α-linolenovou přijímáme rovněž z rostlinné
potravy, ale ne všechny rostliny mají Δ15
-desaturasu. Tento enzym má k dispozici především
plankton a řasy, které žijí v chladné vodě. Plankton a řasy sní ryby a my následně sníme ryby –
především rybí tuk je na tuto PUFA velmi bohatý.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 25
Význam PUFA
PUFA ze skupiny n-3 a n-6 jsou nezbytné pro výstavbu membrán. Bylo dokázáno, že jejich deficit
(u laboratorních zvířat) vyvolává poruchy permeability kůže, ztráty na váze a akumulaci
cholesterolu.
Kyselina arachidonová a EPA jsou nezbytné pro syntézu prostanoidů. (viz dále)
7.14 Syntéza triacylglycerolů
Doposud jsme řešili, jak je možné TAG rozštěpit a jak je možné zpětně nesyntetizovat mastné
kyseliny. Nyní se podíváme na to, jak je možné sestavit z MK a meziproduktů citrátového cyklu
nové molekuly triacylglycerolů.
Syntéza TAG probíhá v játrech, tukových buňkách a v buňkách střevní sliznice.
Prvním krokem syntézy je vytvoření lysofosfatidátu. Ten je možné vytvořit
z dihydroxyacetonfosfátu (meziproduktu citrátového cyklu) nebo glycerol-3-fosfátu, jak
naznačuje následující schéma:
Ke schématu:
Začínáme buď od glycerolu, nebo od dihydroxyacetonfosfátu.
Glycerol je možné fosforylovat na glycerol-3-P (reakce však neprobíhá v tukových buňkách), který může být následně
esterifikován v pozici 1 pomocí aktivované mastné kyseliny (acyl-CoA = RCO-SCoA) na lysofosfatidát.
Začneme-li u dihydroxyacetonfosfátu. Ten je možné přeměnit na glycerol-3-P (vratná reakce) nebo jej přímo
esterifikovat v pozici 1. Dojde-li k esterifikaci v pozici 1, je potřeba hydrogenovat dvojnou vazbu na druhém uhlíku (z
C=O na HC-OH).
Z lysofosfatidátu je nutné vytvořit fosfatidát (fosfatidová kyselina) tím, že provedeme
esterifikaci na druhém uhlíku.
Mastná kyselina, která se připojuje na druhý uhlík, je obvykle nenasycená.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 26
Fosfatidát slouží jako výchozí látka k syntéze nejen TAG, ale i různých fosfolipidů.
Vzniklé TAG je nyní možné uložit v tukové tkáni.
V případě, že TAG vzniknout v tenkém střevě, jsou z něj transportovány v podobě CM
(chylomikronů), v případě, že vzniknou v játrech, jsou transportovány ve formě VLDL.
TAG jsou v našem těle nejefektivnější formou ukládání energie. Ve srovnání s glykogenem mají
tu výhodu, že na sebe nevážou vodu (zatímco na 1 gram glykogenu jsou navázány 2 gramy
vody).
Při spálení jednoho gramu glykogenu, získáme (spalné teplo) 17 kJ, při spálení jednoho gramu
TAH, získáme 38 kJ (tedy zhruba 2x více!).
Pro další srovnání můžeme říci, že 15 kg tuku odpovídá 100 kg hydratovaného glykogenu.
7.15 Syntéza fosfolipidů
Mezi hlavní fosfolipidy řadíme:
 fosfatidylcholin – PC
 fosfatidylethanolamin – PE
 fosfatidylserin – PS
 fosfatidylinositol – PI
 kardiolipin – CL
Fosfolipidy je potřebné syntetizovat ve všech buňkách, jelikož jsou součástí buněčných
membrán (pouze erytrocyty je již nesyntetizují, protože ty již mají svou membránu, se kterou
musí nejbližších 120 dní svého života vydržet).
Syntéza fosfolipidů probíhá na membráně hladkého i hrubého endoplazmatického retikula.
Enzymy, které katalyzují jejich syntézu, jsou součástí membrány (integrální membránové
proteiny), přičemž jejich aktivní centra jsou orientovaná do cytoplazmy. Fosfolipidy jsou tedy
nejprve syntetizovány jako součást vnější vrstvy membrány, později je možné je pomocí flipas
přenést do vrstvy vnitřní.
Do ostatních membrán se fosfolipidy dostanou difuzí v kontinuálních membránách nebo
v podobě membránových vesiklů.
V cytoplazmě je možné fosfolipidy přenášet pomocí „fosfolipid-transfer-proteins“, tedy
fosfolipidy transportujících proteinů.
Syntéza fosfolipidů vychází buď z fosfatidátu nebo 1,2-diacylglycerolu (dle schématu v horní části
stránky).
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 27
A) Syntéza fosfatidylcholinu
Cholin je potřeba před syntézou aktivovat – u cholinu má tato aktivace dva kroky.
Fosforylaci:
Reakci s CTP:
K aktivaci cholinu potřebujeme energii ekvivalentní 2 ATP. První ATP spotřebujeme na
fosforylaci a energii „druhého ATP“ představuje štěpení CTP.10
Aktivovaný cholin nyní může reagovat s 1,2-diacylgylcerolem, za vzniku fosfatidylcholinu.
Reakce: CDP-cholin + 1,2-DG → fosfatidylcholin + CMP
Kromě toho, že si fosfatidylcholin syntetizujeme, přijímáme ho i v potravě a jeho velkou část
ukládáme ve střevech.
10
Povšimněme si, že k aktivaci cholinu slouží CTP, v metabolismu sacharidů slouží k aktivaci glukosy UDP.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 28
B) Syntéza fosfatidylethanolaminu
Stejně jako cholin, je potřeba ethanolamin před syntézou aktivovat. Aktivace rovněž probíhá ve
dvou krocích (fosforylace a následná reakce s CTP):
ethanolamin + ATP → ethanolaminfosfát + ADP
ethanolaminfosfát + CTP → CDP-ethanolamin + PPi
Stejně jako u cholinu následuje reakce CDP-ethanolamin s 1,2-DG:
CDP-ethanolamin + 1,2-DG → fosfatidylethanolamin + CMP
Jelikož je struktura fosfatidylethanolaminu velmi podobná struktuře fosfatidylcholinu, je
možné fosfatidycholin z fosfatidylethanolaminu syntetizovat trojnásobnou N-methylací
pomocí SAM. Tento způsob syntézy probíhá v játrech.
C) Syntéza fosfatidylserinu
Syntéza fosfatidylserinu probíhá odlišně, než doposud popsané syntézy. Opět se v ní jistou roli
hraje fosfatidylethanolamin – ten reaguje se serinem za vzniku volného ethanolaminu a
fosfatidylderinu.
fosfatidylethanolamin + serin → fosfatidylserin + ethanolamin
Dekarboxylací fosfatidylserinu vzniká (v játrech) zpětně fosfatidylethanolamin.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 29
D) Syntéza fosfatidylinositolu
Fosfatidylinositol vzniká zcela jinak, než předešlé fosfolipidy.
Jeho syntéza začíná nikoliv aktivací inositolu, ale aktivací fosfatidové kyseliny (fosfatidátu)
pomocí CTP.
Jakmile je fosfatidová kyselina aktivována, je možné přistoupit k reakci s inositolem. Na
fosfatidovou kyselinu se inositol připojuje přes polohu 1.
CDP-diacylglycerol + inositol → fosfatidylinostiol + CMP
E) Syntéza kardiolipinu
Podobně jako při syntéze fosfatidylinositolu dochází nejprve k aktivaci fosfatidové kyseliny na
CDP-diacylglycerol. Tato látka reaguje s glycerol-3-P za vzniku fosfatidylglycerol-3-P (reakce nejsou
zahrnuty ve schématu).
Fosfatidylglycerol-3-P odštěpí fosfát a vznikne z něj fosfatidylglycerol. Ten reaguje s další
molekulou CDP-diacylglycerolu za vzniku kardiolipinu.
Souhrnně: CDP-diacylglycerol + glycerol-3-P → fosfatidylglycerol-3-P
fosfatidylglycerol-3-P – Pi → fosfatidylglycerol
fosfatidylglycerol + CDP-diacylglycerol → kardiolipin + CMP
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 30
Kardiolipin nacházíme ve větší míře ve vnitřní mitochondriální membráně.
I) Výměna acylů na C2
Všechny výše popisované reakce se více méně týkaly C3 uhlíku, neboť na uhlících 1 a 2 jsou
navázány zbytky mastných kyseliny (=acyly). Ovšem ani ty nejsou navázány fixně – struktura
fosfolipidu se může během jeho existence změnit.
V diacylglycerolech i fosfolipidech se na C2 nejčastěji setkáme s nenasycenou MK.
V diacylglycerolech je touto MK většinou kyselina olejová, ve fosfolipidech se jedná o různé
PUFA, nejčastěji o kyselinu arachidonovou.
Výměnu kyseliny olejové za PUFA je umožněna díky transacylačním reakcím. Jejich mechanismu
se podobněji věnovat nebudeme (jednoduše řečeno dochází k odštěpení původní kyseliny
olejové a navázání nové PUFA).
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 31
7.16 Význam fosfolipidů
Nyní již víme, jak jednotlivé fosfolipidy vznikají, tak se podívejme na jejich využití v organismu.
Obecně lze říci, že se jedná o strukturní složky membrán a součást všech lipoproteinů. Díky
tomu, že jsou na jejich C2 navázány různé PUFA, jsou fosfolipidy zásobárnou PUFA pro různé
syntézy (v případě nutnosti je z nich potřebná PUFA odštěpena).
Jednotlivé fosfolipidy mohou v organismu plnit speciální funkce – o funkcích fosfatidylcholinu a
fosfatidylinositolu se zmíníme podrobněji.
A) Fosfatidylcholin (plicní surfaktant)
Plicní surfaktant obecně je směs fosfolipidů (90%) a proteinů (10%), přičemž hlavním
fosfolipidem je dipalmitoylfosfatidylcholin.
Úkolem plicního surfaktantu je snižování povrchového napětí na povrchu alveolů11
. Tím
usnadňuje jejich otevření během aspirace (vdechu) a zabrání „slepení“ jejich stěn (kolapsu
alveolů) při exspiraci (výdechu). Nedostává-li se člověku plicního surfaktantu, pociťuje dechovou
tíseň.
B) Fosfatidylinositol
Fosfatidylinositol (PI) plní po své fosforylaci roli druhého posla.
Fosforylací může vznikat:
PI + ATP → PIP + ATP (PIP = fosfatidylinositolfosfát) pozice 4
PIP + ATP → PIP2 + ADP (PIP2 = fosfatidylinositolbisfosfát) pozice 4 , 5
PIP2 + ATP → PIP3 + ADP (PIP3= fosfatidylinostioltrifosfát) pozice 3 , 4 , 5
Jak fungují fosfatidylinositolfosfáty („PIPové“)?
Na cytoplazmatické membráně buňky se nacházejí různé receptory. Po navázání určitých
mediátorů/hormonů na konkrétní receptory je možné aktivovat enzym fosfolipasu C, který umí
rozštěpit fosfatidylinositolfosfáty na inositolfosfáty (PIP → IP2; PIP2 → IP3; PIP3 → IP4).
Inositolfosfáty pak slouží druzí poslové (lze říci, že odštěpením fosfatidové 1,2-DG z molekuly PIP
je molekula aktivována).
Druhý posel (obecně) je látka, která vzniká v buňce jako důsledek navázání mediátoru/hormonu na membránový
receptor. Jeho úkolem je zprostředkovat účinek navázané látky (která buňce nese nějakou informaci, ale nemůže do ní
proniknout, proto musí využít poslíčka, aby nesenou informaci „vyřídil“).
11
Povrch alveolů je pokryt molekulami vody. V okamžiku výdechu se k sobě stěny alveolů přibližují a mezi
molekulami vody tak začnou působit přitažlivé síly, které by mohly bránit opětnému otevření alveolů.
Plicní surfaktant omezuje působení těchto přitažlivých sil.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 32
Kromě funkce druhé posla plní PI funkci fosfatidylinositolové kotvy.
Na fosfatidylinositol ukotvený v membráně se naváže polysacharidový řetězec. Na tento řetězec
mohou být následně navázány proteiny, které potřebují komunikovat s okolím (např. alkalická
fosfatáza, acetylcholinesteráza, antigeny…). Tím, že jsou napojeny na „PI kotvě“ vyčnívají nad
povrch membrány a mohou tak plnit svou funkci (jsou dostupnější pro další enzymy, hormony…).
7.17 Modifikované fosfolipidy
Doposud jsme se bavili o různých změnách na C3 uhlíku (může na něm být navázán fosfát a přes
něj ethanolamin, cholin, serin…) a vycházeli jsme z předpokladu, že na uhlících C1 a C2 jsou
dlouhé acyly mastných kyselin. V modifikovaných fosfolipidech jsou právě tyto acyly různě
nahrazovány – může se jednat např. o deriváty etherů (glycerolfosfoetherové lipidy) apod.
Budeme se zabývat plazmalogeny a PAF (platelet activating factor)
Plazmalogeny
U plazmalogenů je acyl na C1 nahrazen alkenylem. Alkenyl vznikne tak, že je acyl nahrazen
alkylem pocházejícím z alkoholu, přičemž –OH skupina je následně eliminována (dehydratace) za
vzniku dvojné vazby (desaturace).
Nachází se především v srdeční tkáni (50% fosfolipidů tvoří plazmalogeny), myelinové pochvě
neuronů a mitochodrniálních lipidech.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 33
PAF (krevní destičky aktivující faktor; platelet activating factor)
PAF je modifikován ještě více než plazmalogeny – nahrazeny jsou oba dva acyly. Na uhlíku C1 je
acyl nahrazen alkylem a na uhlíku C2 je acyl nahrazen acetylem. Nahrazení acylu za acetyl vede
ke zvýšení rozpustnosti PAF.
PAF je hlavní mediátor hypersenzitivní reakce, anafylaktického šoku a akutního zánětu, je
produkován v leukocytech.
Jeho hlavním úkolem je agregovat krevní destičky a způsobovat vasodilataci. Má i řadu dalších
fyziologických účinků.
7.18 Štěpení fosfolipidů
Fosfolipidy jsou látky, které ve svých molekulách mají velké množství míst, na kterých je možné
provádět štěpení. Enzymy, které štěpí fosfolipidy, se obecně nazývají fosfolipázy. Podle toho,
kterou vazbu konkrétně štěpí, rozlišujeme jejich několik typů.
Vyjdeme z následujícího schématu:
Fosfolipasa:
 A1 štěpí acyl na prvním uhlíku
 A2 štěpí acyl na druhém uhlíku, je využívána např. při remodelaci fosfolipidů (např. náhrada
kyseliny olejové za PUFA) a při odštěpování PUFA, které se následně zapojí do metabolismu
ikosanoidů
 C štěpí vazbu mezi fosfátem a glycerolem na třetím uhlíku; tato fosfolipáza je využívána
fosfatidylinositolovým systémem (při vzniku „IPů“ z „PIPů“)
 D štěpí fosfoesterovou vazbu mezi fosfátem a další strukturou připojenou na fosfát (např.
ethanolaminem, cholinem…); touto fosfolipázou jsou vybaveny pouze rostliny
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 34
7.19 Sfingolipidy
A) Sfingofosfolipidy
Sfingofosfolipidy jsou další skupinou fosfolipidů, jejichž struktura se neodvozuje od glycerolu, ale
od sfingosinu. Hrají roli v mezibuněčné komunikaci – slouží jako antigenní determinanty.
Jediným zástupcem této skupiny, kterému se budeme věnovat, je sfingomyelin. Jeho syntézu si
popíšeme od úplného začátku – tedy od palmitátu a serinu, ze kterých vzniká sfingosin, jehož
následnými modifikacemi získáme právě sfingomyelin.
Syntéza sfingosinu
Sfingosin je 18 uhlíkatý nenasycený aminodiol (-OH skupiny na C1 a C4; -NH2 skupina na C2;
dvojná vazba vychází z C4).
Jeho syntéza vychází z palmitátu (palmitoyl-CoA) a serinu. Tyto dvě sloučeniny svou syntézou (a
dekarboxylací) poskytnou oxosfinganin, který je následně hydrogenován a dehydrogenován za
vzniku sfingosinu:
C
O
S-CoA
palmitoyl-CoA
+
CHCH2OH COO
-
NH3
+
serin
CO2
HS-CoA
C
O
CH CH2 OH
NH3
+
oxosfinganin
CH
OH
CH CH2 OH
NH3
+
sfinganin
NADPH+H+
NADP+
H
CH
OH
CH CH2 OH
NH3
+
SFINGOSIN
FAD
FADH2
HYDROGENACE
DEHYDROGENACE
Souhrnně bychom mohli syntézu sfingosinu zapsat následujícím schématem:
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 35
Sfingomyelin získáme ze sfingosinu tak, že:
a) na –NH2 skupinu se připojí aktivovaná mastná kyselina (vzniklá látka má obecný název
ceramid)
b) na –OH skupině (C1) dojde k reakci s CDP-cholinem (připojí se fosfocholin) a vznikne tak
sfingomyelin
B) Glykosfingolipidy
Glykosfingolipidy jsou, dalo by se říci, „deriváty ceramidů.“ Na ceramid (tedy sfingosin spojený
amidovou vazbou s mastnou kyselinou, viz výše) je přes –OH skupinu (na C1) připojena
oligosacharidová složka (pomocí O-glykosidové vazby).
Můžeme rozlišit:
Neutrální:
a) cerebrosidy (monoglykosylceramidy = na ceramid je napojen monosacharid; v nervové
tkáni bývá napojena galaktosa, v ostatních tkáních glukosa)
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 36
b) globosidy (oligoglykosylceramidy = na ceramid je napojeno více sacharidových jednotek)
Pozn. Název globosidy se dnes již moc neužívá, obě skupiny (gangliosidy i globosidy) se označují jako
cerebrosidy.
Biosyntéza cerebrosidů (cerebrosidů i gangliosidů) probíhá tak, že na ceramid je
připojen aktivovaný sacharid, např. UDP-glukosa, UDP-galaktosa apod. Nejčastěji se
začíná připojením UDP-galaktosy, na ni jsou pak navazovány další monosacharidy.
ceramid + UDP-gal → ceramid-gal + UDP
Kyselé:
a) sulfoglykosfingolipidy/sulfatidy (= glykosfingolipidy, které jsou na některém z hydroxylů
– nejčastěji na třetím uhlíku – esterifikovány kyselinou sírovou)
Biosyntézu sulfatidů vychází z cerebrosidů a zajišťuje kofaktor PAPS (slouží jako
sulfatační činidlo). Po připojení na cerebrosid sulfatuje jednotlivé sacharidové složky za
vzniku sulfatidu.
b) gangliosidy/sialoglykosfingolipidy (= glykosfingolipidy, které ve své oligosacharidové
části obsahují navázanou molekulu sialové kyseliny12
; oligosacharidová složka se
většinou skládá z 2-5 sacharidových zbytků, na které je napojeno 1-5 molekul kyseliny
sialové)
Biosyntéza gangliosidů probíhá podobně jako syntéza cerebrosidů. Na ceramid jsou
připojeny různé UDP-hexosy (UDP-gal, UDP-glu…) a na ně je následně připojena 1-5
molekul CMP-NeuAc (CMP-neuraminové kyseliny).
ceramid + UDP-hexosy + CMP-NeuAc → gangliosid + UDP + CMP
Největší výskyt gangliosidů je v membránách gangliových buněk (nervová tkáň).
12
Sialová kyselina je N-acyl nebo O-acyl derivát kyseliny neuraminové.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 37
C) Odbourávání sfingosinu, glykosfingolipidů a sfingomyelinu
Odbourávání sfingosinu a glykosfingolipidů probíhá v lysozomech. Ty jsou vybaveny velkou
řadou enzymů, z nichž každý je specifický pro monosacharid, který odštěpuje z molekuly nebo
glykosidovou vazbu, kterou štěpí. Např.
 galaktosidasa (štěpí glykosidovou vazbu mezi galaktosovými zbytky)
 hexosaminidasa (odštěpuje hexosaminy)
 gangliosidneuraminidasa (odštěpuje neuraminovou kyselinu z molekul gangliosidů)
 glukocerebrosidasa (odštěpuje glukosu z molekul cerebrosidů)
 …
Nedostatek kteréhokoliv z těchto enzymů vede k akumulaci jeho substrátů v lysozomech, což
může vyústit v choroby zvané sfingolipidózy.
Odbourávání sfingomyelinu zajišťuje enzym sfingomyelinasa, která jej rozštěpí na ceramid a
fosfocholin.
D) Sfingolipidózy
Jedná se o velkou skupinu chorob, které jsou zapříčiněny chyběním (vrozenou deficiencí)
určitého degradačního lysozomálního enzymu. Nejvíce je těmito chorobami ovlivňován CNS
(většina gangliosidů a cerebrosidů se vyskytuje právě v něm).
Příklady:
a) Tay-Sachsova choroba
Deficience hexoaminidasy A vede k akumulaci gangliosidu GM2.
Postižení touto chorobu trpí mentální retardací, slepotou, hepatosplenomegalií a
většinou se nedožívají více než 3 let života.
b) Gaucherova choroba
Snížení aktivity β-glukosidasy na 10-20%.
Nastává až v dospělém věku. Projevy: trombocytopenie, splenomegalie,
psychomotorické poruchy a rigidita. V 50% případů se rozvíjí epilepsie.
7.20 Peroxidace lipidů
Peroxidace lipidů je proces, při kterém jsou polynenasycené MK13
lipidů poškozovány
působením volných radikálů a kyslíku za vzniku hydroperoxidů, ze kterých vznikají další škodlivé
produkty.
Peroxidace lipidů může probíhat jako enzymová (při níž vznikají důležité látky, jako jsou
leukotrieny, prostaglandiny apod., o kterých bude pojednáno v kapitole 8.2) či jako neenzymová.
V této kapitolce se zaměříme právě na nekontrolovatelnou neenzymovou peroxidaci (obecně
lze říci, že když se mluví o peroxidaci, je myšlena právě ta neenzymová).
Peroxidace lipidů probíhá podobně jako radikálová substituce alkanů – můžeme rozlišit tři fáze
nazývané iniciace, propagace a terminace.
Při iniciaci (podbarveno žlutě) je molekula mastné kyseliny napadena radikálem, nejčastěji
radikálem hydroxylovým. Radikál napadá nejcitlivější místo mastné kyseliny, kterým je skupina
13
Tj. MK s více jak dvěma dvojnými vazbami. Radikály (či kyslík) napadají uhlík nacházející se mezi dvěma
dvojnými vazbami.
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 38
–CH2– mezi dvěma dvojnými vazbami (viz schéma). Radikál ze skupiny odtrhne vodík, čímž
z mastné kyseliny vytvoří radikál, který označujeme jako L•. V takto vzniklí radikálu dojde
k přeskupení dvojných vazeb (z izolovaných se stanou konjugované, proto hovoříme o vzniku
konjugovaného dienu). Konjugovaný dien je velmi reaktivní a reaguje s molekulou kyslíku za
vzniku lipoperoxylového radikálu LOO•. Lipoperoxylový radikál je velmi reaktivní a může
reagovat s další molekulou mastné kyseliny, čímž z ní vytvoří radikál L• a ze sebe vytvoří
hydroperoxid LOOH. Tímto (vznikem radikálu L•) se začíná proces propagace (podbarveno
oranžově).
V propagaci vznikají volné radikály tak dlouho, dokud:
 se nesetkají dva různé radikály
 se nesetká radikál s antioxidantem, kterým nejčastěji bývá tokoferol
Pokud nastane jeden z výše uvedených případů, hovoříme o terminaci.
Primární produktem neenzymové peroxidace lipidů jsou hydroperoxidy LOOH. Větší nebezpečí
pro organismus však tvoří sekundární produkty. Ty mohou atakovat další biomolekuly (nejen
mastné kyseliny), nebo jsou pro organismus přímo toxické (nejnebezpečnější jsou asi dialdehydy,
např. malondialdehyd, 4-hydroxynonenal).
Látky, které mohou vznikat z hydroperoxidů (a peroxylových radikálů), jsou znázorněny na
následujícím schématu:
© JN 2009 Kapitola 7 – Metabolismus lipidů 39
R1 R2
O
O
peroxylový radikál
R1 R2
O
OH
hydroperoxid
LH
L
CYKLIZACE
R1
R2
OO
CH2
CC
H
O O
H
MALONDIALDEHYD
R1 R2
O
R1 R2
O
O
atak jiného radikálu
peroxylový radikálalkoxylový radikál
R1 CH2
O R2
H ALKENAL
ALKENALY
ALKANALY
ALKENY
ALKANY
PLÍCE
MODIFIKACE
BIOMOLEKUL
Produkty lipoperoxidace (můžeme říct, že i lipoperoxidace samotná), a to primární i sekundární,
narušují stavbu membrán – mění jejich fluiditu, čímž např. zvyšují propustnost pro ionty, tím se
mění membránový potenciál a může proto dojít k lýze (zániku) buněk.
Antioxidanty
Jedná se o látky, které zabraňují peroxidaci lipidů. Rozlišujeme:
a) preventivní antioxidanty (zabraňují vzniku volných radikálů a neumožňují tak vůbec začátek
lipoperoxidace)
 katalasa/peroxidasy (rozkládají peroxid vodíku a zabraňují tak jeho přeměně na
hydroxylový radikál)
 superoxiddismutasa (vychytává superoxidový anion-radikál)
 transferin, ferritin, ceruloplasmin (látky, které vychytávají ionty mědi a železa14
a
neumožňují jim tak vstup do Fentonovy reakce)
b) antioxidanty zastavující propagaci (jedná se o látky, které mají schopnost reagovat
s radikály za vzniku stabilních produktů, čímž zamezují řetězové reakci; musí mít lipofilní
charakter)
 tokoferol (vitamin E)
 karotenoidy
 ubichinol (nachází se na mitochondriální membráně)
 flavonoidy
14
Fe2+
ionty poskytují elektron do Fentonovy reakce (přemění se při ní na Fe3+
ionty), která se v případě
hydroperoxidu dá zapsat rovnicí: LOOH + Fe2+
→ Fe3+
+ LO• + OH-
.
Ionty Fe3+
, které při Fentonové reakci vznikají, mohou iniciovat další lipoperoxidaci.