Lipiidide metabolism

1. Triatsüülglütseroolide metabolism2. Rasvhapete katabolism3. Ketokehad4. Rasvhapete biosüntees5. Kolesterool6. Lipiidide transport

Rasvad- oluline metaboolne kütus

•Neutraalsed rasvad- oluline energeetiline depoo. •Olulisem- rasvhapete oksüdeerimisel vabanev energia

•Võrreldes süsivesikutega võimalik veevaba pakkimine•Enam redutseeritud molekul- oksüdatsioonil vabaneb rohkem energiat

•Rasvad- 38kJ/g•Süsivesikud- 16kJ/g

Rasvhapete primaarsed allikad metabolismis

•Toidus leiduvad triatsüülglütseroolid•Maksas sünteesitud triatsüülglütseroolid•Rasvkoe rakkudes säilitatav varu

Rasvhapete kataboliseerimine -oksüdatsioonil toimub:•Maksas•Südames•lihastes

Rasvad on lipiidid- hüdrofoobsed molekulid

•Rasvu on võimalik tihedalt pakkida•Probleem tekib rasvade transpordi ja ensümaatilise hüdrolüüsiga

•Süljes ja soolestikus olevad lipaasid ei ole väga efektiivsed•Enamus seeditavast rasvast moodustab kaksteistsõrmikus väikesed gloobulid•Sapp aitab täiendavalt rasvu lahustada ja seedida

•Sapp produtseeritakse maksas ja hoitakse sapipõies•Siseneb peensoolde•Koosneb kolesteroolist, sapphapete sooladest, valkudest, letsitiinist, anorgaanilisetest ioonidest ja pigmentidest•Võimaldab rasva gloobuleid lõhkuda väiksemateks ja seega suurendada ensüümide poolt atakeeritavat rasvade pinda

•Täiendav kogus lipaasi tuleb soolestikku pankreasest

Pankrease lipaas

Ensüüm, mis hüdrolüüsib lipiidetulemusel tekivad rasvhapped ja monoatsüülglütseroolVajab efektiivseks hüdrolüüsiks kolipaasi, mis kinnitub lipiidi tilgakese pinnale

C2 positsioonist toimub hüdrolüüs teiste lipaaside toimelPeale hüdrolüüsi tungivad vabad rasvhapped ja monoatsüülglütseroolid läbi peensoole seinaRakkudes toimub triatsüülglütseroolide reassambleerumineMoodustatakse külomikronidKülomikronid liiguvad lümfisüsteemi mööda verre

Rasvhapped energia allikana lihasrakus

Rasvhapped transporditake lihasrakkudesse difusiooni teel kapillaaridest

Rakku sisenemise järgselt:

Rasvhapped aktiveeritakse CoA tioestrite kujul (Atsüül-CoA)

Aktivatsioon on seotud mitokondri membraani läbimisega, seega märgistatakse need molekulid degradatsiooni rajale sisenemiseks

Rasvhappe aktivatsioon tarbib energiat (2 ATP ekvialenti)

Rasvhapete degradatsioon toimub -oksüdatsiooni rajas

-oksüdatsiooni raja reaktsioonid toimuvad mitokondris, kuhu aktiveeritud rasvhape transporditakse

• -oksüdatsiooni rada on 4 etapiline korduv protsess•Iga tsükli jooksul eemaldatakse 2 süsinikku rasvhappe jäägi koosseisust•Iga tsükli tulemusena tekib AcCoA•AcCoA siseneb seejärel tsitraaditsüklisse, mille abil toimub energia produtseerimine.

Protsessi nimetatakse -oksüdatsiooniks sest protsessis oksü deeritakse süsinik ketorühmaks ja edasi tioestriks AcCoA kujul

-oksüdatsiooni tsükkel

1. Oksüdatsioon2. Hüdratatsioon3. Oksüdatsioon4. Tiolüüs

Tsükli substraadid: 1. AtsüülCoA 2. Trans-enoüülCoA 3. L-3-hüdroksüatsüülCoA 4. 3-ketoatsüülCoA ja (n-2)atsüülCoAEnsüümid: 1. AtsüülCoA dehüdrogenaas 2. EnoüülCoA hüdrataas 3. L-3-hüdroksü atsüülCoA dehüdrogenaas 4. 3-ketoatsüülCoA tiolaas

-oksüdatsiooni reaktsiooni summaarne võrrand steariinhappe (18C) oksüdatsioonil

CH3(CH2)16CSCoA + 8FAD +8NAD+ +8H20 + 8CoASH

9CH3CSCoA +8FADH2 + 8NADH + 8H+

O

O

•Redutseeritud koensüümid FADH2 ja NADH oksüdeeritakse elektronide ülekandeahelas.

•AcCOA oksüdeeritakse tsitraaditsüklis, mille tulemusena saadakse veel rohkem redutseeritud koensüüme ja ATP-d

•Elektronide transportahela töö tulemusena tekkiv prootongradiendi arvel toimub oksüdatiivne fosforüleerimine

Steariinhappe (18C) oksüdatsiooni summaarne ATP saagis

Etapp ATP/ühik kokku ATP

Aktivatsioon - 2 - 2

9 AcCoA 10 90

8 FADH2 1.5 12

8 NADH 2.5 20

120

Glükoosi täielikul oksüdatsioonil on C6 molekuli kohtavastav number maksimaalselt 32.

Küllastamata rasvhapete -oksüdatsioon

Küllastamata rasvhappeid transporditakse ja aktiveeritakse nagu küllastunud rasvhappeidki-oksüdatsiooni kasutatakse kuni kaksiksidemeniTüüpilise cis kaksiksideme olemasolu korral on vajalik täiendavad reaktsioonid

EnoüülCoA isomeraas- Katalüüsib cis 3 kaksideme konversiooni trans 2 kaksiksidemeks.

2,4-dienoüülCoA reduktaas- Konverteerib trans 2 cis 4 kaksiksidemetega atsüülCoA molekuli trans 2 kaksiksidemega molekuliks

Paarituarvulise süsiniku aatomite arvuga rasvhapete -oksüdatsioon

•Paarituarvulise C aatomite arvuga rasvhappeid on looduses harvem,•ent leidub taimedes ja mereloomades-oksüdatsioon kulgeb tavaliselt kuni propionüülCoA tekkeni•PropionüülCoA ei ole tsitraaditsükli substraat•3 reaktsiooniline rada konverteerib propionüülCoA suktsinüülCoA-ks, mida on võimalik tsitraaditsüklis kasutada

Ketokehad

Rasvhapete -oksüdatsioonil tekkiv AcCoA oksüdeeritakse edasi tsitraaditsüklis

Esimese reaktsioonina kondenseeritakse AcCoA ja oksaloatsetaat

AcCOA + oksaloatsetaat tsitraat + CoASH

Juhul kui AcCoA on liiga palju, konverteeritakse ülejääk ketokehadeks

Ketoos

Ketoos- ebanormaalselt kõrge ketokehade tase veres. Põhjused:

Nälg Madala süsivesikute sisaldusega dieet Diabetes mellitus

Võib kaasneda vere pH langus- ketoatsidoos

Ketogenees- ketokehade tekke metaboolne rada

Esimene etapp on -oksüdatsiooni viimase reaktsiooni pöördreaktsioon

Ketokehade funktsioon metabolismis

Atsetoatsetaat ja -hüdroksübutüraat

•Produtseeritakse eelkõige maksas•Difundeeruvad vere kaudu teistesse kudedesse•On rekonverteeritavad AcCoA-ks•Oluliseks energiaallikaks lihastes ja ajus. Teiste kudede jaoks ainult väga madala glükoosi taseme korral

Atsetoon•Tekib ainult väikestes kogustes•Elimineeritakse uriiniga ja väljahingamisel•Atsetooni teke on mitteensümaatiline dekarboksüleerumineAtsetooni lõhn viitab näljale või suhkrutõvele

atsetoatsetüül-CoA

AcCoA + H2O

HSCoA

HMG-CoA

HSCoA

atsetoatsetaatNADH+H+

NAD+

-hüdroksübutüraat atsetoon

H+

CO2

Rasvhapete biosüntees- toit ei ole ainuke rasva allikas!

•Kõik organismid on võimelised rasvhappeid sünteesima tagavaraks ja membraanilipiidide tarvis

•Imetajate organismis konverteeritakse AcCoA ülejääk rasvhapete estriteks

•Rasvhapete süntees imetajate rakkudes sarnaneb nende degradatsioonile, lokatsioon on erinev

•Rasvhapete süntees toimub tsütoplasmas•Rasvhapete deradatsioon toimub mitokondris•Atsüüli kandja valk (ACP) on sünteesil kasutusel kui atsüülrühma kandja•Süntees toimub multiensüümsel kompleksil – rasvhappe

süntaasil•Degradatsioonil osalevad kofaktorid NADH ja FADH2

•Sünteesil osaleb kofaktor NADPH

Rasvhappe sünteesi etapid

1

2

3

4

•Rasvhapete sünteesiks vajalik AcCoA tuleb transportida tsütosooli mitokondritest•Tsitraadi transpordi süsteemi tulemusena kulub lisaks 2 ATP ekvivalenti ja üks NADH, tekib 1 NADPH•ACP derivaadid saadakse CoA derivaatidest transatsülaaside toimel•Malonüül-CoA tekib AcCoA-st karboksüleerimisel (Biotiin, ATP!)

Rasvade kasutamine metabolismis ja regulatsioon

•Kõik organid ei ole võimelised rasvasid või rasvhappeid vahetult kasutama

•Maks on tsentraalsel kohal rasvade metabolismi kontrollis•Maks on glükoosi allikaks teistele kudedele•Maks reguleerib glükoosi taset veres konverteerides glükogeeni glükoosiks ja vastupidi •Maks on võimeline konverteerima lihastes tekkivat laktaati glükoosiks. •Maksas toodetakse ketokehasid teistes organites utiliseerimiseks

Kolesterool

•Vees mitte lahustuv aine, liigitatakse lipiidide hulka.

•Ehkki kolesterool on halva kuulsusega, on kolesterool hädavajalik

•Reguleerib loomarakkude membraanide voolavust

•Oluline eellane mitmetele bioaktiivsetele ühenditele: steroidhormoonid, sapphapped, vitamiin D

Kolesterooli biosüntees•Kolesterooli struktuur identifitseeriti 1930 aastatel•14C märke kasutamine aitas tõestada, et kogu süsinik pärineb atsetaadist•Biosüntees on jaotatav 4 staadiumiks, iga staadium on mitu reaktsiooni

Esimene staadium. Mevalonaadi süntees

•Kolm esimest reaktsiooni identsed ketokehade tekkereaktsioonidega•Esmalt kondenseeritakse kahes reaktsioonis 3 AcCoA molekuli, moodustub HMG-CoA (3-hüdroksü, 3-metüülglutarüül-CoA)•HMG-CoA-st tekib reduktaasi toimel mevalonaat•Reaktsioonid toimuvad maksarakkude tsütosoolis

Kolesterooli biosüntees

Teine staadium. C5 ühendite süntees C6 mevalonaadist

•Mevalonaadi molekul aksepteerib 3 fosforüülrühma, kasutatakse 3 ATPd

•Produkt dekarboksüleeritakse, moodustub aktiveeritud isopreen- isopentenüülpürofosfaat

•Isopentenüülpürofosfaat on tasakaalus teise aktiveeritud isopreeni, dimetüülallüülpürofosfaadiga

Kolesterooli biosüntees

Kolmas staadium. Skualeeni süntees

•C30 süsivesinik süntesitakse isopreeni ühikute kondensatsioonil

•Kaks isopreeni kondenseeruvad, tekib geranüülpürofosfaat

•Kolmanda isopreeni liitmisega moodustub farnesüülpürofosfaat

•Kahe farnesüülpürofosfaadi liitumisel tekib skualeen (C30 ühend)

C5C5

C10

C15

Reaktsioone katalüüsibprenüüli transferaas

Neljas staadium. Skualeeni tsükliseerumine

Üle 20 ensümaatilise etapi, mis on välja selgitatud aastakümnete jooksul

Kolesterool

sapphapped progesteroon vitamiinD

glüko-kortikoidid

Mineralo-kortikoidid

androgeenid

östrogeenid

Lipiidide transport vereringesüsteemis

Vereringesüsteemis kasutatakse 4 erinevat liiki lipoproteiide lipiidide transpordi eesmärgil

•Külomikronid•Väga madala tihedusega lipoproteiinid (VLDL)•Madala tihedusega lipoproteiinid (LDL)•Kõrge tihedusega lipoproteiinid (HDL)

Liporoteiinide klassid erinevad üksteisest lipiidse koosseisu poolest

Külomikronid- triatsüülglütseroolide transport soolestikust teistesse kudedesse VLDL- seovad maksas triatsüülglütseroolid ja transpordivad rasvkoesseLDL- kolesterooli transport perifeersetesse kudedesseHDL- seovad kolesterooli vereplasmas. Transpordivad kolesterooli maksa

LDL partiklite sisenemine rakku

Retseptorite poolt vahendatav endotsütoos

•Raku pinnal olevad retseptorid tunnevad ära LDL•Toimub invaginatsioon, taskute moodustumine membraanis•LDL sisestatakse rakku endosoomina•Endosoom sulandub lüsosoomiga, hüdrolüütilisi ensüüme sisaldava organelliga•Ensüümid lõhestavad LDL, vabastades kolesterooli

•Kolesterooli olemasolul rakus vähendab kolesterooli sünteesi ja inhibeerib LDL retseptorite produktsiooni•Suur hulk LDL retseptoreid võimaldab kiiret kolesterooli taseme alandamist•LDL retseptorit kodeeriva geeni defektid põhjustavad kolesterooli kõrgel tasemel akumulatsiooni vereplasmas. Kolesterool ladestub arterite seintes põhjustades arteroskleroosi