C3181
Biochemie I
08b-Lipidy-Metabolismus
FRVŠ 1647/2012
11/21/2012
1
Petr Zbořil

Obsah
•Odbourání tuků a fosfolipidů.
•Odbourání mastných kyselin, b-oxidace.
•Ketonické látky.
•Syntéza mastných kyselin. Typy a struktura komplexů syntézy MK, příklad organizace a kooperace
enzymů.
•Syntéza lipidů.
•
11/21/2012
Petr Zbořil
2

Obecné znaky
•Hydrolýzy esterových vazeb
oHydrolázy - esterázy
•Lipázy a fosfolipázy
oRůzná specificita – podle výskytu (původu)
oKatalyzují i esterifikaci – umělé systémy
•Lokalizace
oTrávicí trakt – mimobuněčné (extracelulární) – potrava (žaludek, pankreas)
oLipoproteiny -            „ – mezistupeň
oAdipocyty (tukové buňky) – nitrobuněčné, mobilizace rezerv, hormonální regulace
•
•
11/21/2012
Footer Text
3

Trávicí trakt
•
•
•
•Účinek pankreatické lipasy
oAktivace solemi žlučových kyselin
•
•Další přeměny
oTransport aj.
11/21/2012
Footer Text
4

Další přeměny
•Lipoproteinové
o – v krvi – TAG        G + 3 MK
•Nitrobuněčné
o – adipocyty – mobilisace reserv (hormonální regulace – (nor)adrenalin, glukagon, ACTH, brzdí
insulin)
•
11/21/2012
Footer Text
5

Fosfolipasy
•Hydrolýza fosfolipidů
•
•
•
•
•
•
•Specificita – výskyt – buňky, mimobuněčné (jedy)
oHydrolýza různých vazeb
oVýznam pro budování a rekonstrukci biomembrán
oSignalizace – fosfolipáza C (inositol-trisfosfát), A (arachidonát – prostaglandiny)
oPoškození tkání – účinek živočišných jedů (hmyz, hadi – komplexní směsi)
•
•
11/21/2012
Footer Text
6

Přeměny produktů hydrolýzy
•Glycerol
oVztah ke glykolýze, další degradace nebo syntéza glukosy
oOpačný směr při syntéze lipidů – glycerol-3-P
o
•
•
•
•
•
•Mastné kyseliny
oKatabolismus oxidací v mitochondriích
oTransport v organismu – lipoproteiny
oTransport v buňce (do mitochondrií) – přes membránu jen krátké, jinak pomocí karnitinu
o
11/21/2012
Footer Text
7

Degradace mastných kyselin
•Aktivace – tvorba acyl-CoA
oNásleduje transport – účast karnitinu
•
•Oxidační štěpení na acetyl-CoA
ob-oxidace
oKnoopovy bilanční pokusy
•
•Acetyl-CoA – součást „poolu“
oVznik z různých zdrojů – vedle MK též sacharidy i aminokyseliny
oVyužití pro různé dráhy bez ohledu na původ
•Degradace – CO2 + H2O
•Syntézy – MK, izoprenoidy (ne cukry – u živočichů)
o
11/21/2012
Footer Text
8

Transport do mitochondrií
•Transport v organismu
oLipoproteiny, albumin
•Transport v buňce
odo mitochondrií
opřes membránu jen krátké
ojinak pomocí karnitinu
•Aktivace
oTiokinasa
oRCOOH + ATP
oRCO~AMP + PP
oRCO~SCoA + AMP + 2Pi
11/21/2012
Footer Text
9

b-oxidace mastných kyselin
•
•Základní schema
oTvorba RCO.AMP
•Viz kofaktory
oLineární nasycené kyseliny
oSudý počet C = n
o½ n CH3.CO~SCoA
on-1 FADH2 a (NADH + H+)
oZdroje pro aerobní procesy
11/21/2012
Footer Text
10

b-oxidace mastných kyselin
•Lichý počet C
otéž a-metylové větvení
oIle, Val
oVstup do metabolismu
oglukosy
o
•
•
•
•
•
•
•
•
11/21/2012
Footer Text
11

b-oxidace mastných kyselin
•b-metylové větvení (Leu)
o1. dehydrogenace stejná
oVznik acetoacetátu - ketolátky
11/21/2012
Footer Text
12

b-oxidace nenasycených mastných kyselin
•Možné problémy
oDvojná vazba je v nesprávné poloze
oJsou běžně cis-, u -oxidace se tvoří trans-
•Jsou potřebné 2 další enzymy
oenoyl-CoA isomerasa (z cis- 3,4 na trans- 2,3)
oa dienoyl-CoA reduktasa (redukuje cis-4,5 ve vzniklém trans-2,3-cis-4,5-dienoyl-CoA.
•
11/21/2012
Footer Text
13

b-oxidace nenasycených mastných kyselin
•
•
11/21/2012
Footer Text
14

Ketolátky
•
•Skupina metabolicky příbuzných látek
oKetoskupina není určující
oProdukty metabolismu tuků (MK), zdroj acetyl-CoA
•Podoba se syntézou izoprenoidů
oPohotová energetická rezerva, obdoba glukozy
oRozpustné ve vodě x MK
oFyziologické x patologické koncentrace
oAcetoacetát, b-hydroxybutyrát, (aceton)
11/21/2012
Footer Text
15

Tvorba ketolátek
•Pokus o syntézu
•
•
•
•
•
•Přenos na sukcinát
•
11/21/2012
Footer Text
16

Syntéza lipidů
•Tuky (fosfolipidy)
oRCO.SCoA
oGlycerol-P (glykolýza)
oZe štěpných produktů
ode novo
•CH3.CO.SCoA
•Sacharidy
•AK
o
11/21/2012
Footer Text
17
>

Syntéza mastných kyselin
•Formálně
•     zvrat degradace
•Problém rovnováh
oDodání energie
oOrganizace „výroby“
oOddělená lokalizace
oNADPH donorem elektronů
•Karboxylace suroviny
oAcetyl.CoA je makroergický
•nestačí
oMalonyl.CoA z acetyl.CoA
oSpotřeba ATP
•Multienzymový komplex
oFAS (Fatty Acid Synthase)
•Bakterie a rostliny volně
oMeziprodukty se neoddělují
oSaturace jednotlivých enzymů
o„Výrobní linka“ - efektivita
o
Cytoplasma
Mitochondrie

Aktivace suroviny
•Vznik malonyl.CoA
oCH3CO~SCoA + CO2 + ATP =
o -OOC.CH2.CO~SCoA + ADP + Pi
•
•
11/21/2012
Footer Text
19

Syntéza acylového řetězce
•2 -SH skupiny
oCentrální ACP-SH
oPeriferní E-SH
•
•
11/21/2012
Footer Text
20

11/21/2012
Footer Text
21

ACP-SH a CoA-SH
•Fosfopantetein – část CoA
oProstetická skupina – vázaný
oDisociabilní – rozpustný přenašeč
11/21/2012
Footer Text
22

Další úpravy
•Syntéza palmitoylCoA
oprodloužení na stearoylCoA
odesaturace
•Elongázy
omitochondrie a ER
oprodloužení pomocí acetyl.CoA ev. malonyl.CoA
•Desaturázy – nhFe, cyt b
ospecifické pro D4, D5, D6, D9 (C18:1(9) – olejová)
ojinak esenciální (D12) (w-6 pro C18)
orostliny  mají  D12 i D15
•Syntéza arachidonátu u živočichů běží
odesaturace, elongace
11/21/2012
Footer Text
23

Struktura FA Syntas
•Bakterie – E. coli
ocytosolické nezávislé enzymy
•
•Rostliny podobně
ochloroplasty (jediné místo syntézy)
•
•Kvasinky
oa6b6 multifunkční komplex – 2,5 MDa – matrix a funkční
•
•Živočichové
omultifunkční homodimer 534 kDa
•
•
11/21/2012
Footer Text
24

Struktura savčí FAS
•Model ETH Zurich
ohomodimer
oKaždá podjednotka obsahuje
o     všechna aktivní místa
11/21/2012
Footer Text
25

Model savčí FAS
•
•
11/21/2012
Footer Text
26