Energia kwasów tłuszczowych
" Kwasy tłuszczowe są główną formą magazynowania
energii organizmu
" Węgiel jest w postaci zredukowanej jako CH2
" Kwasy tłuszczowe są bardzo ściśle upakowane w
tkance tłuszczowej, gdyż w odróżnieniu od
węglowodanów i białek nie ulegają hydratacji
Rola kwasów tłuszczowych
" Materiał energetyczny (triacyloglicerole)
" Składniki błon (glicerofosfolipidy i sfingolipidy
pochodne aminoalkoholu sfingozyny)
" Uczestniczą w modyfikacji kowalencyjnej białek
" Pochodne kwasów tłuszczowych są hormonami i
wtórnymi cząsteczkami sygnalizacyjnymi
Kwasy tłuszczowe -pożywienie
" ZawierajÄ… 30-60% energii pobieranej w
przeciętnej diecie
" Triacyloglicerole, fosfolipidy
" Główne zródła:
" produkty mleczne
" mięso
Zasoby energetyczne człowieka (70 kg)
Sucha masa (kg) Energia (kJ)
" TÅ‚uszcze 15 570 000
" Białka 6 102 000
" Glikogen 0,225 3 600
" Glukoza 0,01 170
" TÅ‚uszcze 84% magazynowanej energii
" Białka 15%
" Węglowodany (glukoza lub glikogen) -<1%
Kwasy tłuszczowe przykłady
" 14 kwas mirystynowy
" 16 kwas palmitynowy
" 18 kwas stearynowy
" 20 kwas arachidonowy
Trawienie triacylogliceroli
" Zachodzi w dwunastnicy
" Biorą udział
Sole kwasów żółciowych (emulgacja)
Lipazy trzustkowe
Lipazy jelitowe
" Triacyloglicerol --------> Glicerol + Kwasy TÅ‚uszczowe
Hydroliza tłuszczów
` $ð-oksydacja kwasów tÅ‚uszczowych
" Aktywacja kwasu tłuszczowego poprzez estryfikację z CoASH
" Transport acylo-CoA przez błonę mitochondrium
" Reakcje procesu ²-oksydacji
" Odwodornienie
" Hydratacja
" Odwodornienie
" Tiolityczne rozerwanie wiązania z udziałem drugiej cząsteczki
Aktywacja kwasów tłuszczowych
Transport kwasów tłuszczowych
" Kwasy tłuszczowe o długich łańcuchach nie mogą wnikać do mitochondriów
w sposób bierny, są transportowane aktywnie z użyciem karnityny
" Grupa acylowa przenoszona jest z atomu siarki CoA na grupÄ™ OH karnityny
i w tej postaci dostaje się do mitochondriów
" Po wejściu do mitochondrium następuje przeniesienie grupy acylowej na
siarkÄ™ CoA
" Karnityna wraca do cytozolu
Transport kwasów tłuszczowych
zewnętrzna błona wewnętrzna błona
mitochondrium mitochondrium
Suplementacja karnitynÄ…
" Stosowano suplementację karnityną ale bez rezultatów, są
doniesienia o jej skuteczności oraz o braku skuteczności
" Proces wieloetapowy zawsze jest hamowany (ograniczana
jest jego szybkość) po przez szybkość najwolniejszego
etapu.
" Jeśli mamy niedobór karnityny (patologie, wegetarianie)
suplementacja karnityną poprawi szybkość transportu WKT
do mitochondriów.
" W normalnych warunkach nic się nie zmieni bo szybkość
uzyskiwania energii limituje limituje szybkość rozkładu WKT
" karnityna u ludzi jest dostarczana z pożywieniem i
syntetyzowana. Głównym zródłem karnityny w
żywności są mięso i przetwory mleczne.
" Pokarmy pochodzenia roślinnego zawierają śladowe
ilości karnityny.
" Dzienne zapotrzebowanie zdrowej, dorosłej osoby na
karnitynę wynosi średnio 15 mg. Synteza wynosi 11
34 mg karnityny dziennie, a z dietÄ… dostarczane jest
codziennie średnio 20 200 mg. U wegetarian ilość
karnityny w pożywieniu jest dużo mniejsza i wynosi
ok. 1 mg/dzień.
" odwodornienie
" addycja wody
Reakcje $ð-oksydacji
" Odwodornienie
kwasów tłuszczowych
" rozerwanie
wiÄ…zania z
udziałem
czÄ…steczki CoA
Bilans rozpadu kwasu palmitynowego
7cykli, 7 cięć
8CH3CO-SCoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
8 * 10 + 7 * 1,5 + 7 * 2,5 - 2 = 106
Tworzy siÄ™ 106 czÄ…steczek ATP
" odjęto 2 bo zużyto dwa wiązania bezwodnikowe na aktywację kwasu
palmitynowego do acylo-CoA (ATP -> AMP)
Przemiany energetyczne organizmu
węglowodany tłuszcze białka
Cukry proste kwasy tłuszczowe aminokwasy
Acetylo-
koenzym
Cykl Krebsa
Energia w postaci powstajÄ…cego ATP, NADH oraz FADH2
szlak pentozofosforanowy
" Szlak pentozofosforanowy jest alternatywnÄ… do glikolizy drogÄ…
rozkładu węglowodanów. Cykl pentozowy ekstrahuje z
cząsteczki glukozy wodór aby wykorzystać go do syntez
wewnątrzkomórkowych - w szczególności do syntezy kwasów
tłuszczowych i cholesterolu. Możliwe jest wytworzenie 12
czÄ…steczek NADPH z jednej czÄ…steczki glukozy
" C6H12O6 + 12 NADP+ 6 H2O Ä…ð 12 NADPH + 12H+ 6 CO2
" Bez NADPH powstałego w szlaku cyklu pentozowego nie
zajdzie w organizmie synteza kwasów tłuszczowych ani
cholesterolu.
" Intensywność tego szlaku zależy od ilości zjadanych
węglowodanów.
" Tyje się od słodyczy
" Szlak pentozofosforanowy zachodzi
głównie w:
" Tkance tłuszczowej
" Gruczołach mlecznych
" Korze nadnerczy
Można wyróżnić dwa etapy:
przekształcenie glukozo-6-fosforanu w rybozo 5- fosforan z
wytworzeniem NADPH
glukozo-6-fosforan + 2NADP+ + H2O Ä…ð
Ä…ð rybozo 5- fosforan + 2H+ + 2NADPH
Jeśli organizm potrzebuje rybozo 5- fosforanu do syntez kwasów
nukleinowych, (RNA, DNA), FAD, NAD+, ATP, koenzymu A, to
reakcja dalej nie zachodzi)
NUKLEOTYDY
Jeśli organizm nie potrzebuje rybozo 5 fosforanu to
następuje jego dalszy rozkład połączony z redukcją
NADP+ do NADPH
Maksymalnie można uzyskać 12 cząsteczek
NADPH
Synteza kwasów tłuszczowych
" 1) związanie wodorowęglanu do biotyny związanej z
enzymem (karboksylazÄ… acetylo-CoA) kosztem energii ATP
" 2 karboksylacja AcetyloCoA do malonyloCoA
Synteza kwasów tłuszczowych
" W CoA oraz w ACP (białkowy przenośnik grup acylowych)
grupy acylowe pałączone są z grupą tiolową, dzięki czemu
Å‚atwo zachodzi reakcja przeniesienia grup acylowych z CoA na
ACP.
" Grupy acylowe ze związanym ACP biorą udział w syntezie
kwasów tłuszczowych
Synteza kwasów
tłuszczowych
2) redukcja acetoacetylo-ACP do
D-3-hydroxybutyrylo-ACP
2
3) odwodnienie D-3-hydroxyacylo-ACP do
krotonylo-ACP
4) Redukcja (uwodornienie) krotonylo-ACP
do butyrylo-ACT
1) kondensacja acetylo-
1
3
ACP i malonylo-ACP
Powstaje acetyloacetylo ACP
i CO2
5
4) redukcja krotonylo-ACP do butyrylo-ACT
4
5) butyrylo-ACT wchodzi w następny obrót
syntezy, czemu towarzyszy wzrost
łańcucha o kolejne dwa węgle
Bilans energetyczny syntezy 1 czÄ…steczki
kwasu palmitynowego
" acetylo-CoA +7 malonylo-CoA + 14 NADPH + 20 H+ Ä…ð
Ä…ð palmitynian + 7 CO2 + 14 NADP+ + 8CoA + 6 H20
malonylo-CoA tworzy siÄ™ w reakcji:
7 acetylo-CoA + 7 CO2 + 7ATP + 7H+ Ä…ð
Ä…ð 7 malonylo-CoA +14 NADP+ + 8CoA + 6 H20
SUMARYCZNIE
" 8acetylo-CoA + 7ATP + 14 NADPH + 6 H+ Ä…ð
Ä…ð palmitynian + 14 NADP+ + 8CoA + 6 H20 +7ADP + 7 Pi
Regulacja syntezy kwasów tłuszczowych
" Proces kontrolowany jest przez aktywność karboksylazy
acetylo-CoA, katalizujÄ…cej tworzenie malonylo-CoA.
" Karboksylaza traci aktywność po ufosforylowaniu przez kinazę
białkową zależną od AMP. Jeśli jest duże stężenie AMP (małe
stężenie ATP) karboksylaza jest ufosforylowana i nieaktywna.
" Defosforylacja kinazy przez fosfatazę białkową 2A, przywraca
jej aktywność.
" Glukagon i Adrenalina hamują fosfatazę białkową 2A,
karboksylaza pozostaje ufosforylowana i jest nieaktywna
" Odwrotnie działa insulina, aktywuje fosfatazę,
zdefofosforylowana fosfotaza jest aktywna i zachodzi synteza
kwasów tłuszczowych
Regulacja glikolizy i cyklu Krebsa
" Najważniejszy etap regulacji, druga fosforylacja glukozy
katalizowana przez PKF (fosfofruktokinazÄ™) hamowanÄ…
allosterycznie przez ATP (zwiÄ…zek wysokoenergetyczny),
" Hamowanie jest znoszone przez AMP (zwiÄ…zek
niskokoenergetyczny)
" Cykl Krebsa również jest hamowany przez duże stężenie
ATP oraz przez NADH (wysokoenergetyczny),
stymulowany przez ADP (niskoenergetyczny)
Energetyka komórki
" Poziom energetyczny komórki, ściśle związany ze
stężeniem ATP,
" stężenie ATP decyduje czy energia jest wytwarzana
czy magazynowana
Porównanie syntezy i rozkładu kwasów
tłuszczowych
SYNTEZA
8acetylo-CoA + 7ATP + 14 NADPH + 6 H+ Ä…ð
Ä…ð palmitynian + 14 NADP+ + 8CoA + 6 H20 +7ADP + 7 Pi
nakład równoważny 116 cząsteczek ATP
OKSYDACJA
palmitynian + ATP + 7FAD + 7 NAD+ + 7CoA + 7 H20 +7ADP Ä…ð
8acetylo-CoA + 7ATP + 7FADH2 + 7NADH + 7 H+ + 2Pi
Ä…ð
zysk równoważny 106 cząsteczkom ATP
Porównanie syntezy i rozkładu kwasów
tłuszczowych
SYNTEZA
Zachodzi w cytozolu
ZwiÄ…zek redukujÄ…cy NADPH
Grupy acylowe związane z ACP (białkowy nośnik grup acylowych)
Jeden enzym, syntaza kwasów tłuszczowych, mający kilka miejsc aktywnych
katalizuje syntezÄ™
nakład równoważny 116 cząsteczek ATP
OKSYDACJA
Zachodzi w mitochondrium
ZwiÄ…zek wytwarzany NADH
Grupy acylowe zwiÄ…zane z CoA
Poszczególne etapy oksydacji katalizowane przez odrębne enzymy
zysk 106 czÄ…steczek ATP
Glikogen
budowa
Synteza
glikogenu
Donorem reszt glukozowych w glikogenie jest UDP-glukoza
Energii do syntezy UDP-glukozy dostarcza UTP
(urydynotrifosforan)
PoczÄ…tek
wzrostu
łańcucha
" Początek syntezy łańcucha glikogenu (n < 4)
" Enzym glikogenina (37 kD)
Dalszy wzrost łańcucha
" SyntezÄ™ glikogenu katalizuje syntaza glikogenowa
" DegradacjÄ™ (rozpad) fosforylaza glikogenowa
" Po rozpadzie powstaje bezużyteczny Glukozo-1-fosforan
Izomeryzacja glukozofosforanów
" Glukozo-1-fosforan by wejść w dalsze reakcje musi
być przekształcony do glukozo-6-fosforanu
" Enzym fosfoglukomutaza
" Glukozo-6-fosforan może wchodzić w dalsze reakcje
Glikogen i TÅ‚uszcz
Glikogen
TÅ‚uszcz
długotrwałe magazynowanie
szybkie zródło energii
energii
rozkład do glukozy
dostarcza 2-krotnie więcej
dostarcza energii nawet w
energii niż glikogen
warunkach beztlenowych
odkładanie tłuszczu umożliwia
magazynowanie glikogenu
ograniczenie masy ciała
powoduje duży wzrost masy
(dwa razy większa wydajność
ciała
energetyczna)
Triacyloglicerole
" Triacyloglicerole ulegajÄ… przemianie do wolnych
kwasów tłuszczowych (WKT), które stanowią
podstawowe lipidowe zródło energii podczas wysiłku.
" Duże kwasy tłuszczowe są nierozpuszczalne w
wodzie i transportowane są przez białka frakcji
albumin osocza
" kwasy tłuszczowe o średniej i małej masie, są
rozpuszczalne
Zależność intensywności utleniania kwasów tłuszczowych w
zależności od intensywności wysiłku
Intensywność wysiłku % VO2 max
Utlenianie tłuszczy (g/ min)
" Strategie dietetyczne lub suplementacje majÄ… na celu
zwiększenie utleniania WKT, a co za tym idzie
oszczędzanie glikogenu mięśniowego, a w
konsekwencji opóznienie wystąpienia zmęczenia
podczas długotrwałego wysiłku.
Wpływ wysiłku na stężenie WKT
we krwi
" bieg na 10 km
" przed po
" WKT (umol/l) 436 954
" Wolny glicerol 0,208 0,554
" Triacyloglicerydy 1,181 0,791
" sądzono, że średnio-łańcuchowe triacyloglicerole (MCT),
rozpuszczalne w wodzie, mogą dostawać się do krążenia
łatwiej niż normalne lipidy zawarte w diecie, a zatem mogą
być bardziej wydajnym zródłem energii podczas wysiłku
" badania nie wykazały istotnego udziału doustnie
podawanych MCT w metabolizmie energetycznym
podczas wysiłku. W innych badaniach stwierdzono
nawet, że suplementacja MCT może obniżać
tolerancję wysiłkową podczas zawodów kolarskich na
dystansie 40 km
Oznaczanie triacylogliceroli
" Pobieramy krew na czczo po 12 16 godz głodzenia
" 2 tygodnie zwyczajnej diety pacjenci powinni jeść to
co zwykle
" Wycofać leki obniżające poziom lipidów
Oznaczanie triacylogliceroli
" Triacyloglicerole obecne w surowicy ulegajÄ… hydrolizie
enzymatycznej w obecności LPL do glicerolu i WKT a następnie
oznacza się ilościowo zawartość glicerolu w obecności
oksydazy 3-fosfoglicerynowej pośrednio określając ilość
uwolnionego nadtlenku wodoru poprzez pomiar aktywności
peroksydazy. W czasie oznaczenia przebiegajÄ… reakcje z
udziałem wymienionych enzymów i kinazy glicerynowej
" WKT wolne kwasy tłuszczowe
" LPL-lipaza lipoproteinowa
Reakcje
LPL
" Triacyloglicerole + 3 H2O ---------------------> glicerol + WKT
"
" Kinaza glicerolowa
" Glicerol + ATP ------------------------Ä…ð 3-fosforan glicerolu +ADP
"
" Oksydaza 3-fosfoglicerolowa
" 3-fosforan glicerolu + O2 ---------------------------------Ä…ð
" --------Ä…ð fsforan dihydroksyacetonu + H2O2
"
" peroksydaza
" 2H2O2 + 4-aminoantypiryna + fenol ------------------Ä…ð
" --------Ä…ð 4-(p-benzochinonomonoimino)-fenazon + 4 H2O
"
" W warunkach oznaczenia powstaje czerwono zabarwiona pochodna
chinonoiminy której natężenie barwy jest proporcjonalne do stężenia
triacylogliceroli
"
" Materiał: Surowica lub osocze krwi z dodatkiem heparyny lub EDTA
"
" Odczynniki
" 1) zestaw enzymatyczny do oznaczania stężenia triacylogliceroli w
skład którego wchodzą: LPL, kinaza glicerylowa, oksydaza-3-
fosforoglicerylowa, peroksydaza, jony magnezowe, pipes ( bufor -
piperazynodietanosulfonian)
" 2) rozwór roboczy: zawartość fiolki reagent rozpuścić w 30 ml wody
wstrząsnąć
" 3) roztwór wzorcowy glicerolu o stężeniu 2,5 mM
Wykonanie
Do trzech probówek wprowadzić po 10 ul surowicy, wzorca i wody (próba
odczynnikowa)
" Odmierzyć 1 ml roztworu roboczego
" Zawartość probówek wymieszać i inkubować (25 oC) 10 min
" Odczytać absorbancję próby badanej i wzorcowej wobec próby
odczynnikowej przy długości fali 500 nm w ciągu 30 minut
"
" Obliczenia
" Apróby
" mM triacylogliceroli = ----------------------------- *2,5
" Awzorca
"
" UWAGA:
" Należy odjąć stężenie wolnego glicerolu we krwi które wynosi 0,115 mM
" Prawidłowe stężenie wynosi 2,3 mM
Stężenie kwasu mlekowego w zależności od
intensywności wysiłku
Moc rozwijana (waty)
krwi (mM)
Stężenie kwasu mlekowego
we
Oznaczanie kwasu mlekowego
we krwi
Brak NAD + powoduje że pirogronian syntetyzowany w mięśniach
szkieletowych podczas glikolizy zostaje przekształcony w mleczan
przez dehydrogenazÄ™ mleczanowÄ… w reakcji generujÄ…cej NAD+,
dzięki czemu glikoliza w dalszym ciągu wytwarza ATP.
Reakcja redukcji pirogronianu do mleczanu jest odwracalna
Kierunek zachodzenia tej reakcji zależy od stężeń reagentów
Oznaczenie stężenia kwasu mlekowego we
krwi+
" Oznaczenie stężenia kwasu mlekowego polega na reakcji kwasu
mlekowego z NAD+. PowstajÄ…cy NADH oznaczamy
spektrofotometrycznie wykorzystując różnicę w absorpcji światła
NADH i NAD+.Absorbancję mierzymy przy długości fali 340 nm
stosujemy współczynnik absorbancji 6,22 mmol dla NADH
" Aby reakcja zaszła całkowicie dodajemy hydrazyny, która rozkłada
pirogronian, usuwając produkt przesuwamy równowagę reakcji w
prawo.
" Dodajemy fluorku sodu by przeciwdziałać glikolitycznej aktywności
krwi i wiążącego wapń EDTA by zapobiec krzepnięciu krwi
Widmo NAD+ i NADH
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
bch09nc1bch09nc5bch09nc4bch09nc6bch09nw2bch09nc3bch09nc2bch09nw7bch09nw1bch09nw6więcej podobnych podstron