Обмен жирных кислот и кетоновых тел

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Обмен жирных кислот и кетоновых тел

Содержание

2. Жирные кислоты в организме человека имеют чётное число атомов углерода, что связано с особенностями их биосинтеза,
3. ). В свободном, неэтерифицированном состоянии жирные кислоты в организме содержатся в небольшом количестве, например в крови,
4. ). Жирные кислоты, не содержащие двойных связей, называют насыщенными. Основной насыщенной жирной кислотой в липидах человека
5. ФОРМУЛЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
6. Состав жирных кислот и температура плавления пищевых жиров
7. Состав жирных кислот подкожного жира человека
8. ). Двойные связи в жирных кислотах в организме человека имеют цис-конфигурацию. Цис-конфигурация двойной связи делает алифатическую
9. Жирные кислоты поступают с пищей или синтезируются в организме (кроме ненасыщенных кислот). Субстраты, необходимые для синтеза
10. Хотя путь катаболизма жирных кислот заканчивается образованием ацетил-КоА, служащим исходным субстратом для синтеза жирных кислот, процессы
11. Окисление жирных кислот увеличивается в постабсорбтивный период, при голодании и физической работе в печени и мышцах.
12. β-Окисление - специфический путь катаболизма жирных кислот, при котором от карбоксильного конца жирной кислоты последовательно отделяется
13. Активация жирных кислот Перед тем, как вступить в различные реакции, жирные кислоты должны быть активированы, т.е.
14. Ацил-КоА синтетаза находится как в цитозоле, так и в матриксе митохондрий. Этот фермент отличается по специфичности
15. Транспорт жирных кислот с длинной углеводородной цепью в митохондриях
16. β-Окисление жирных кислот, происходит в матриксе митохондрий, поэтому после активации жирные кислоты должны транспортироваться внутрь митохондрий.
17. Карнитин поступает с пищей или синтезируется из аминокислот лизина и метионина. В реакциях синтеза карнитина участвует
18. Ацилкарнитин проходит через межмембранное пространство к наружной стороне внутренней мембраны и транспортируется с помощью карнитинацилкарнитинтранслоказы на
19. 1. карнитинацилтрансфераза I - регуляторный фермент β-окисления; ингибируется малонил-КоА. 2. * - карнитинацилкарнитинтранслоказа возращает карнитин на
20. β-Окисление жирных кислот - специфический путь катаболизма жирных кислот, протекающий в матриксе митохондрий только в аэробных
21. β-Окисление начинается с дегидрирования ацил-КоА FAD-зависимой ацил-КоА дегидрогеназой с образованием двойной связи между α- и β-атомами
22. В следующей реакции β-окисления по месту двойной связи присоединяется молекула воды таким образом, что ОН-группа находится
23. Затем β-гидроксиацил-КоА окисляется NАD+-зависимой дегидрогеназой. Восстановленный NADH, окисляясь в ЦПЭ, обеспечивает энергией синтез 3 молекул АТФ.
24. В результате этой последовательности из 4 реакций от ацил-КоА отделяется двухуглеродный остаток - ацетил-КоА. Жирная кислота,
26. Продуктами каждого цикла β-окисления являются FADH2, NADH и ацетил-КоА. Хотя реакции в каждом "цикле" одни и
27. Если рассчитывать выход АТФ при окислении пальмитиновой кислоты, то из общей суммы молекул АТФ необходимо вычесть
28. Во многих тканях окисление жирных кислот - важный источник энергии. Это ткани с высокой активностью ферментов
29. Синтез АТФ при полном окислении пальмитиновой кислоты
30. Регуляция скорости β-окисления β-Окисление - метаболический путь, прочно связанный с работой ЦПЭ и общего пути катаболизма.
31. Скорость β-окисления в тканях зависит от доступности субстрата, т.е. от количества жирных кислот, поступающих в митохондрии.
32. В этих условиях жирные кислоты становятся преимущественным источником энергии для мышц и печени, так как в
33. Также накапливаются промежуточный метаболит гликолиза, глюкозо-6-фосфат. Глюкозо-6-фосфат ингибирует гексокиназу и препятствует использованию глюкозы в процессе гликолиза.
34. Скорость β-окисления зависит также от активности фермента карнитинацилтрансферазы I. В печени этот фермент ингибируется малонил-КоА. В
35. α-Окисление жирных кислот
36. В липидах мозга и нервной ткани преобладают жирные кислоты с очень длинной цепью - более 20
37. ОБМЕН КЕТОНОВЫХ ТЕЛ
38. В отличие от других тканей мозг и нервная ткань практически не используют жирные кислоты в качестве
39. К кетоновым телам относят β-гидроксибутират, ацетоацетат и ацетон. Первые две молекулы могут окисляться в тканях, обеспечивая
40. При низком соотношении инсулин/глюкагон в крови в жировой ткани активируется распад жиров. Жирные кислоты поступают в
41. Синтез кетоновых тел начинается с взаимодействия двух молекул ацетил-КоА, которые под действием фермента тиолазы образуют ацетоацетил-КоА.
42. В клетках печени при активном β-окислении создаётся высокая концентрация NADH. Это способствует превращению большей части ацетоацетата
43. При высокой концентрации ацетоацетата часть его декарбоксилируется, превращаясь в ацетон. Ацетон не утилизируется тканями, но выделяется
44. При голодании в результате действия глюкагона активируется липолиз в жировой ткани и в печени. Количество оксалоацетата
46. Регуляция синтеза кетоновых тел
47. Регуляторный фермент синтеза кетоновых тел - ГМГ-КоА синтаза (3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА) Синтез ГМГ-КоА-синтазы увеличивается при повышении концентрации жирных
48. Когда поступление жирных кислот в клетки печени увеличивается, КоА связывается с ними, концентрация свободного КоА снижается,
49. При длительном голодании кетоновые тела становятся основным источником энергии для скелетных мышц, сердца и почек. !!!
51. Скачать презентацию

Слайд 2

Жирные кислоты в организме человека имеют чётное число атомов углерода, что

связано с особенностями их биосинтеза, при котором к углеводородному радикалу жирной кислоты последовательно добавляются двухуглеродные фрагменты.
Жирные кислоты - структурные компоненты различных липидов, выполняют функцию депонирования энергии, так как их радикалы содержат богатые энергией СН2-группы.
При окислении СН-связей энергии выделяется больше, чем при окислении углеводов, в которых атомы углерода уже частично окислены (-НСОН-).

Слайд 3

).
В свободном, неэтерифицированном состоянии жирные кислоты в организме содержатся в

небольшом количестве, например в крови, где они транспортируются в комплексе с белком альбумином.
Жирные кислоты липидов человека представляют собой углеводородную неразветвлённую цепь, на одном конце которой находится карбоксильная группа, а на другом - метильная группа (ω-углеродный атом). Большинство жирных кислот в организме содержат чётное число атомов углерода - от 16 до 20.

Слайд 4

).
Жирные кислоты, не содержащие двойных связей, называют насыщенными. Основной насыщенной

жирной кислотой в липидах человека является пальмитиновая (до 30-35%).
Жирные кислоты, содержащие двойные связи, называют ненасыщенными. Ненасыщенные жирные кислоты представлены моноеновыми (с одной двойной связью) и полиеновыми (с двумя и большим числом двойных связей).

Слайд 5

ФОРМУЛЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Слайд 6

Состав жирных кислот и температура плавления
пищевых жиров

Слайд 7

Состав жирных кислот подкожного жира человека

Слайд 8

).
Двойные связи в жирных кислотах в организме человека имеют цис-конфигурацию.

Цис-конфигурация двойной связи делает алифатическую цепь жирной кислоты изогнутой, что нарушает упорядоченное расположение насыщенных радикалов жирных кислот в фосфолипидах мембран и снижает температуру плавления.
Конфигурации радикалов жирных кислот

А - излом радикала жирной кислоты при двойной связи в цис-конфигурации;
Б - нарушение упорядоченного расположения радикалов насыщенных жирных кислот в гидрофобном слое мембран ненасыщенной кислотой с цис-конфигурацией двойной связи.

Слайд 9

Жирные кислоты поступают с пищей или синтезируются в организме (кроме ненасыщенных

кислот).
Субстраты, необходимые для синтеза жирных кислот, образуются при катаболизме глюкозы и таким образом,
часть глюкозы превращается сначала в жирные кислоты, а затем в жиры.

Слайд 10

Хотя путь катаболизма жирных кислот заканчивается образованием ацетил-КоА, служащим исходным субстратом

для синтеза жирных кислот, процессы синтеза и окисления жирных кислот необратимы.
Они происходят в разных компартментах клеток (биосинтез протекает в цитозоле, а окисление - в митохондриях) и катализируются разными ферментами.

Слайд 11

Окисление жирных кислот увеличивается в постабсорбтивный период, при голодании и физической

работе в печени и мышцах.
При голодании часть жирных кислот в печени превращается в другие "топливные" молекулы - кетоновые тела. Они, в отличие от жирных кислот, могут использоваться нервной тканью как источник энергии.

Слайд 12

β-Окисление - специфический путь катаболизма жирных кислот, при котором от карбоксильного

конца жирной кислоты последовательно отделяется по 2 атома углерода в виде ацетил-КоА.
Реакции β-окисления и последующего окисления ацетил-КоА в ЦТК служат одним из основных источников энергии для синтеза АТФ по механизму окислительного фосфорилирования.
β-Окисление жирных кислот происходит только в аэробных условиях.

Слайд 13

Активация жирных кислот
Перед тем, как вступить в различные реакции, жирные

кислоты должны быть активированы, т.е. связаны макроэргической связью с коферментом А:
RCOOH + HSKoA + АТФ → RCO ~ КоА + АМФ + Н4Р2О7
Реакцию катализирует фермент ацил-КоА синтетаза. Выделившийся в ходе реакции пирофосфат гидролизуется ферментом пирофосфатазой: Н4Р2О7 + Н2О → 2 Н3РО4.

Слайд 14

Ацил-КоА синтетаза находится как в цитозоле, так и в матриксе митохондрий.

Этот фермент отличается по специфичности к жирным кислотам с различной длиной углеводородной цепи.
Жирные кислоты (от 4 до 12 атомов углерода) могут проникать в матрикс митохондрий путём диффузии и там происходит их активация.
Жирные кислоты (от 12 до 20 атомов углерода), активируются ацил-КоА синтетазами, расположенными на внешней мембране митохондрий.

Слайд 15

Транспорт жирных
кислот с длинной
углеводородной цепью
в митохондриях

Слайд 16

β-Окисление жирных кислот, происходит в матриксе митохондрий, поэтому после активации жирные

кислоты должны транспортироваться внутрь митохондрий.
Жирные кислоты с длинной углеводородной цепью переносятся через плотную внутреннюю мембрану митохондрий с помощью карнитина.

Слайд 17

Карнитин поступает с пищей или синтезируется из аминокислот лизина и метионина.

В реакциях синтеза карнитина участвует витамин С.
В наружной мембране митохондрий находится фермент карнитинацилтрансфераза I, катализирующий реакцию с образованием ацилкарнитина.

Слайд 18

Ацилкарнитин проходит через межмембранное пространство к наружной стороне внутренней мембраны и

транспортируется с помощью карнитинацилкарнитинтранслоказы на внутреннюю поверхность внутренней мембраны митохондрий.
Карнитинацилтрансфераза II катализирует перенос ацила на внутримитохондриальный КоА.
Таким образом, ацил-КоА становится доступным для ферментов β-окисления.

Слайд 19

1. карнитинацилтрансфераза I - регуляторный фермент β-окисления; ингибируется малонил-КоА.
2. * -

карнитинацилкарнитинтранслоказа возращает карнитин на цитозольную сторону внутреней мембраны митохондрий.
3. На внутренней поверхности внутренней мембраны находится фермент карнитинацилтрансфераза II, катализирующий обратный перенос ацила с карнитина на внутримитохондриальный КоА. После этого ацил-КоА включается в реакции β-окисления.

Слайд 20

β-Окисление жирных кислот - специфический путь катаболизма жирных кислот, протекающий в

матриксе митохондрий только в аэробных условиях и заканчивающийся образованием ацетил-КоА.
ацил-КоА синтетазами
Водород из реакций β-окисления поступает в ЦПЭ, а ацетил-КоА окисляется в цитратном цикле, также поставляющем водород для ЦПЭ.
Поэтому β-окисление жирных кислот - важнейший метаболический путь, обеспечивающий синтез АТФ в дыхательной цепи.

Слайд 21

β-Окисление начинается с дегидрирования ацил-КоА FAD-зависимой ацил-КоА дегидрогеназой с образованием двойной

связи между α- и β-атомами углерода в продукте реакции - еноил-КоА.
Восстановленный в этой реакции кофермент FADH2 передаёт атомы водорода в ЦПЭ на кофермент Q.
В результате синтезируются 2 молекулы АТФ.

Слайд 22

В следующей реакции β-окисления по месту двойной связи присоединяется молекула воды

таким образом,
что ОН-группа находится у β-углеродного атома ацила, образуя β-гидроксиацил-КоА.

Слайд 23

Затем β-гидроксиацил-КоА окисляется NАD+-зависимой дегидрогеназой.
Восстановленный NADH, окисляясь в ЦПЭ, обеспечивает

энергией синтез 3 молекул АТФ.
Образовавшийся β-кетоацил-КоА подвергается действию фермента тиолазой, так как по месту разрыва связи С-С через атом серы присоединяется молекула кофермента А.

Слайд 24

В результате этой последовательности из 4 реакций от ацил-КоА отделяется двухуглеродный

остаток - ацетил-КоА. Жирная кислота, укороченная на 2 атома углерода, опять проходит реакции дегидрирования, гидратации, дегидрирования, отщепления ацетил-КоА.
Эта последовательность реакций ("цикл β-окисления«), повторяется с радикалом жирной кислоты до тех пор, пока вся кислота не превратится в ацетильные остатки.

Слайд 25

Слайд 26

Продуктами каждого цикла β-окисления являются FADH2, NADH и ацетил-КоА.
Хотя реакции

в каждом "цикле" одни и те же, остаток кислоты, который входит в каждый последующий цикл, короче на 2 углеродных атома.
В последнем цикле окисляется жирная кислота из 4 атомов углерода, поэтому образуются 2 молекулы ацетил-КоА, а не 1, как в предыдущих. Суммарное уравнение β-окисления, например пальмитоил-КоА может быть представлено таким образом:
С15Н31СО-КоА + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 HSKoA → 8 СН3-СО-КоА + 7 FADH2 + 7 (NADH + H+)

Слайд 27

Если рассчитывать выход АТФ при окислении пальмитиновой кислоты,
то из общей

суммы молекул АТФ необходимо вычесть 2 молекулы, так как на активацию жирной кислоты тратится энергия 2 макроэргических связей.

Слайд 28

Во многих тканях окисление жирных кислот - важный источник энергии.
Это

ткани с высокой активностью ферментов ЦТК и дыхательной цепи - клетки красных скелетных мышц, сердечная мышца, почки.
Эритроциты, в которых отсутствуют митохондрии, не могут окислять жирные кислоты.

Слайд 29

Синтез АТФ при полном окислении
пальмитиновой кислоты

Слайд 30

Регуляция скорости β-окисления
β-Окисление - метаболический путь, прочно связанный с работой

ЦПЭ и общего пути катаболизма.
Поэтому его скорость регулируется потребностью клетки в энергии, т.е. соотношениями АТФ/АДФ и NADH/NAD+, так же, как и скорость реакций ЦПЭ и общего пути катаболизма.

Слайд 31

Скорость β-окисления в тканях зависит от доступности субстрата, т.е. от количества

жирных кислот, поступающих в митохондрии.
Концентрация свободных жирных кислот в крови повышается при активации липолиза в жировой ткани при голодании под действием глюкагона и при физической работе под действием адреналина.

Слайд 32

В этих условиях жирные кислоты становятся преимущественным источником энергии для мышц

и печени, так как в результате β-окисления образуются NADH и ацетил-КоА, ингибирующие пируватдегидрогеназный комплекс.
Превращение пирувата, образующегося из глюкозы, в ацетил-КоА замедляется.

Слайд 33

Также накапливаются промежуточный метаболит гликолиза, глюкозо-6-фосфат.
Глюкозо-6-фосфат ингибирует гексокиназу и препятствует

использованию глюкозы в процессе гликолиза.
!!! Таким образом, преимущественное использование жирных кислот как основного источника энергии в мышечной ткани и печени сберегает глюкозу для нервной ткани и эритроцитов.

Слайд 34

Скорость β-окисления зависит также от активности фермента карнитинацилтрансферазы I. В печени

этот фермент ингибируется малонил-КоА.
В абсорбтивный период в печени активируется гликолиз и увеличивается образование ацетил-КоА из пирувата.
Ацетил-КоА превращается в малонил-КоА. Малонил-КоА ингибирует β-окисление жирных кислот, которые могут использоваться для синтеза жира.

Слайд 35

α-Окисление
жирных кислот

Слайд 36

В липидах мозга и нервной ткани преобладают жирные кислоты с очень

длинной цепью - более 20 углеродных атомов.
Они окисляются по типу α-окисления, при котором от жирной кислоты отщепляется по одному атому углерода, в виде СО2.

Этот путь катаболизма жирных кислот не связан с синтезом АТФ.

Слайд 37

ОБМЕН
КЕТОНОВЫХ ТЕЛ

Слайд 38

В отличие от других тканей мозг и нервная ткань практически не

используют жирные кислоты в качестве источника энергии.
В печени часть жирных кислот превращается в кетоновые тела, которые окисляются мозгом, нервной тканью, мышцами, обеспечивая достаточное количество энергии для синтеза АТФ и уменьшая потребление глюкозы.

Слайд 39

К кетоновым телам относят
β-гидроксибутират, ацетоацетат и ацетон.
Первые две молекулы

могут окисляться в тканях, обеспечивая синтез АТФ.
Ацетон образуется только при высоких концентрациях кетоновых тел в крови и, выделяясь с мочой, выдыхаемым воздухом и потом, позволяет организму избавляться от избытка кетоновых тел.

Слайд 40

При низком соотношении инсулин/глюкагон в крови в жировой ткани активируется распад

жиров.
Жирные кислоты поступают в печень в большем количестве, чем в норме, поэтому увеличивается скорость β-окисления.

Слайд 41

Синтез кетоновых тел начинается с взаимодействия двух молекул ацетил-КоА, которые под

действием фермента тиолазы образуют ацетоацетил-КоА.

С ацетоацетил-КоА взаимодействует третья молекула ацетил-КоА, образуя 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА (ГМГ-КоА). Эту реакцию катализирует фермент ГМГ-КоА-синтаза. Далее ГМГ-КоА-лиаза катализирует расщепление ГМГ-КоА на свободный ацетоацетат и ацетил-КоА.

Слайд 42

В клетках печени при активном β-окислении создаётся высокая концентрация NADH. Это

способствует превращению большей части ацетоацетата в β-гидроксибутират, поэтому основное кетоновое тело в крови - именно β-гидроксибутират.
При голодании для многих тканей жирные кислоты и кетоновые тела становятся основными топливными молекулами. Глюкоза используется в первую очередь нервной тканью и эритроцитами.

Слайд 43

При высокой концентрации ацетоацетата часть его декарбоксилируется, превращаясь в ацетон. Ацетон

не утилизируется тканями, но выделяется с выдыхаемым воздухом и мочой.
Таким путём организм удаляет избыточное количество кетоновых тел, которые не успевают окисляться, но, являясь водорастворимыми кислотами, вызывают ацидоз.

Слайд 44

При голодании в результате действия глюкагона активируется липолиз в жировой ткани

и в печени. Количество оксалоацетата в митохондриях уменьшается, так как он в виде малата, выходит в цитозоль, где опять превращается в оксалоацетат и используется в глюконеогенезе.
В результате скорость реакций ЦТК и окисление ацетил-КоА замедляются. Концентрация ацетил-КоА в митохондриях увеличивается, и активируется синтез кетоновых тел.
Синтез кетоновых тел увеличивается также при сахарном диабете.

Слайд 45

Слайд 46

Регуляция синтеза кетоновых тел

Слайд 47

Регуляторный фермент синтеза кетоновых тел - ГМГ-КоА синтаза (3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА)
Синтез ГМГ-КоА-синтазы увеличивается

при повышении концентрации жирных кислот в крови. Концентрация жирных кислот в крови увеличивается при мобилизации жиров из жировой ткани под действием глюкагона, адреналина, т.е. при голодании или физической работе.
ГМГ-КоА-синтаза ингибируется высокими концентрациями кофермента А.

Слайд 48

Когда поступление жирных кислот в клетки печени увеличивается, КоА связывается

с ними, концентрация свободного КоА снижается, и фермент становится активным.
Если поступление жирных кислот в клетки печени уменьшается, увеличивается концентрация свободного КоА, ингибирующего фермент.
!!! Следовательно, скорость синтеза кетоновых тел в печени зависит от поступления жирных кислот.

Слайд 49

При длительном голодании кетоновые тела становятся основным источником энергии для скелетных

мышц, сердца и почек.
!!! Таким образом, глюкоза сохраняется для окисления в мозге и эритроцитах.
Уже через 2-3 дня после начала голодания концентрация кетоновых тел в крови достаточна для того, чтобы они проходили в клетки мозга и окислялись, снижая его потребности в глюкозе.