lipide-2

Metabolismul TRIACILGLICEROLILOR

(catabolism i anabolism)

1

Metabolismul TRIACILGLICEROLILOR

Triacilglicerolii (trigliceridele, TG) ca form de depozitare a excesului caloric al organismului se gsesc n cantiti apreciabile n esutul adipos;

Un adult normal (brbat de 40 de ani i 70 kg) cuprinde 15 kg esut adipos;

n transportul TG ntre diverse esuturi ale organismului, distingem dou mari fluxuri plasmatice:

1. circulaia TG alimentare, exogene, de la intestin n restul organismului, prin intermediul chilomicronilor

2. circulaia TG de origine endogen de la ficat la esuturi extrahepatice, prin intermediul lipoproteinelor VLDL

2

3n starea post-prandial (fed state)

n inaniie (fasting)

Metabolismul triacilglicerolilor

TG = triacilgliceroli;2-MG = 2-monoacilgliceroli; FA = acizi grai (fatty acids); TG ncercuite = triacilglicerolii din lipoproteinele VLDL i chilomicroni; LPL = lipoprotein lipaza prezent la suprafaa endoteliului capilarelor sangvine din esutul adipos i muscular.

Nivelurile sczute de glucoz n snge induc eliberarea de glucagon,

1) hormonul se leag de receptorul specific, situat pe membrana adipocitului i

2) stimuleaz adenilat ciclaza (prin intermediul unei proteine G), cu formarea AMPc. Acesta va activa protein kinaza A (PKA), care

3) va fosforila lipaza hormon sensibil (Hormone-sensitive lipase) i

4) moleculele de perilipin (protein situat pe suprafaa picturilor lipidice). Fosforilarea perilipinei permite accesul lipazei hormon sensibil (HSL) la suprafaa acestor picturi lipidice unde

5) hidrolizeaz triacilglicerolii la acizi grai liberi (i glicerol);

6) Acizii grai liberi prsesc adipocitul, intr n circulaia sangvin, fiind transportai de albumina seric,

7) sunt eliberai la nivelul miocitului i ptrund prin intermediul unui transportor specific

8) n miocit acizii grai liberi sunt oxidai la CO2 iar energia este conservat n ATP, utilizat n contracia muscular i n alte ci metabolice miocitare.

Mobilizarea triacilglicerolilor de rezerv din esutul adipos

CATABOLISMUL TRIACILGLICEROLILOR

TRIACILGLICEROLI

lipaze intracelulareH2O

glicerol

(glicerin) + acizi grai

apar n hialoplasm

I. Metabolismul gliceroluluiII. Metabolizarea (degradarea) acizilor grai

5

lipaza hormon sensibil (Hormone-sensitive lipase)

FICAT

MUCHI SCHELETIC MIOCARD

I. METABOLISMUL GLICEROLULUI

II. METABOLIZAREA ACIZILOR GRAI

MECANISME oxidarea (beta, alfa, omega)Knoop, Lynen, Lehninger, Green

OH OH OH

CH2OH

HC

CH2OH

+ ATP

CH2OH

HC

PCH2 O

glicerol-3-fosfatglicerol

NAD NADH2+ CH2OH

C

GLICOLIZ

glicerol 3-fosfatdehidrogenaza

O

PCH2 O

HC O

PCH2 O

HCizomeraze

6

Glicerolkinaz

ADP

sau GLUCONEOGENEZ

Dihidroxiaceton fosfat (DHAP)

Gliceraldehid-3-fosfat (GA-3-P)

FICAT

MUCHI SCHELETIC MIOCARD

Premisele descoperirii mecanismului oxidrii acizilor grai

Aceast ipotez se baza pe faptul c, n urina diabeticilor, n organismul crora acizii grai sunt incomplet oxidai, apar acidul -hidroxibutiric i acidul acetilacetic(corpi cetonici), acizi cu numr par de atomi de carbon i oxidai n poziia .

Cercetrile efectuate cu izotopi marcai: teoria -oxidrii (F. Knoop)

A.L. Lehninger a demonstrat participarea ATP-ului la procesul de -oxidare i faptul c oxidarea acizilor grai are loc exclusiv n mitocondrii.

Ulterior, pe baza lucrrilor lui F. Lynen, D.E. Green, S. Ochoa, care printre altele, au pus n eviden participarea coenzimei A n procesul de oxidare a acizilor grai, s-a putut elabora teoria modern a -oxidrii care lmurete principalele verigi ale acestui proces complex.

7

(1875-1946)

La nceputul secolului trecut (1904) Franz Knoop, a sugerat ideea c acizii grai se degradeaz prin cedarea succesiv a unor fragmente de doi atomi de carbon, n urma unui proces de oxidare care ar avea loc la nivelul carbonului n raport cu gruparea carboxil.

Etapele oxidrii :

1. ACTIVAREA ACIZILOR GRAI n citoplasm

R-C ~ SCoA

O

+ AMP PPi+R-COOH + ATP + HSCoA

2 ETAPE

2. TRAVERSAREA ACIZILOR GRAI PRIN MEMBRANA MITOCONDRIALTransportor CARNITINA

R C

O

N+

CH2

CH CH2

COOH

OH

CH3

CH3

CH3

N+

CH2

CH CH2

O

CH3

CH3

CH3

C

O

R

COOH

~SCoA + Carnitina (acid 3-hidroxi-4-amino

butiric N-trimetilat)Acil-Coenzima A

Transferaz

Acil-carnitina

8

Carnitin palmitoil transferaze (CPT) I i II

Muchi scheleticMiocard

Acil-CoAsintetaza

Acil Coenzima A

HSCoA


CITOSOL

MATRIX MITOCONDRIAL

Carnitina este implicat direct transportul acizilor grai la nivelul membranei interne mitocondriale

membranamitocondrial

extern

membranamitocondrial

inten

9

Carnitin palmitoil transferaze (CPT) I i II

CPT I

CPT II

OO

O

O

O

acil ~ SCoA (acid gras activat)

acil ~ SCoA

dehidrogenaza

FAD

FADH2

H

H

R C C

O

C ~ SCoA

C ~ SCoA

acil nesaturat SCoA

(trans)

R-CH2-CH2-

R CH CH2 C ~ SCoA

OH

hidrataz specificH2O

L-hidroxiacil ~ SCoA

hidroxiacildehidrogenaza

NAD

NADH2

+

R C CH2 C ~ SCoA cetoacil~SCoA

2ATP

3ATP

3. ETAPELE DE OXIDARE PROPRIU-ZIS (-oxidarea acizilor grai saturai, cu numr par de atomi de carbon)

10


intramitocondrial

OO

O O

R C CH2 C ~ SCoA cetoacil~SCoA

tiolaza (cetotiolaza) scindare tiolitic

HSCoA

R' C ~ SCoA C ~ SCoACH3CICLUL

KREBS

11

Acil ~SCoA cu 2 atomi de

carbon mai puin

Se reia oxidarea !Procesul este repetitiv !

poate fi ilustrat sub forma unei spiraleO spir = 2 atomi de carbon (acizii grai sunt cu nr. pari de atomi de carbon!!) Ieirea Acetil-CoA marcheaza sfritul unei spire

Exemplu: acidul pamitic

CH3-(CH2)14-COOH

R C3

C2

CH H

H H

O

R C3 C 2

C

H

H

O

R C3

C2

COH H

H H

O

R C3 C

2

C

O

H H

O

R C 3

O

R C 3

O

C2

C

H

O

H

H

~ SCoA

Acil~SCoA

~ SCoA

2,3 Transenoil~SCoA

~ SCoA

L--hidroxiacil~SCoA

~ SCoA

-cetoacil ~SCoA

~ SCoA

Acil~SCoA

~ SCoA

Acil~SCoAdehidrogenaza

Enoilhidrataza

L--hidroxiacil~SCoAdehidrogenaza

Tiolaza (cetoliza)scindare tiolitic

FAD

FADH2

H2O

NAD+NADH+H+

HS-CoA

~ SCoA

Acetil ~SCoA

R = H(CH2-CH2)n

Procesul de oxidare a acizilor grai saturai (spirala Lynen)12

Spira 1

Spira 2

Bilanul energetic al -oxidrii acizilor grai

Exemplu: acidul pamiticO

CH3-(CH2)14-COOH acid palmitic

spirala de 7 ori 8 CH3-C ~ SCoA

8 x 12 = 96 ATP1 spir 5ATP

7 35 ATP

96

131 ATP - 1 130 ATP

acid palmitic

13

COOH(CH2)14CH3 + 23 O2 16 CO2 +16 H2O

Acidul palmitic G0' = -9781,2 kJ/mol (-2340 kcal/mol)

Randamentul procesului:

2340 kcal 100910 kcal (7 x 130 ATP) 40%

14Fat Bears Carry Out -Oxidation in Their Sleep !!

A grizzly bear prepares its hibernation nest, near the McNeil River in Canada.

15

-OXIDAREA ACIZILOR GRAI Comentarii

Acizii grai i respectiv triacilglicerolii constituie surse importante deenergie n sistemele biologice, datorit capacitii lor de a se oxidatotal la CO2 i ap eliberndu-se astfel ntreaga cantitate de energiecuprins n molecula lor.

Oxidarea acizilor grai se desfoar intramitocondrial.

Acizii grai cu mai puin de 12 atomi de carbon n molecul potintra n mitocondrii prin difuziune simpl, n mod spontan.

Acizii grai cu mai mult de 14 atomi de carbon, fie c provin din diet,fie c sunt eliberai din esutul adipos, nu pot intra n mitocondrii dectprin intermediul carnitinei.

Beta-oxidarea acizilor grai este principala surs de energie pentrumiocard i pentru muchiul scheletic.

16

Ptrunderea moleculelor unui acid gras n mitocondrii parcurge treistadii. Astfel, n primul rnd are loc activarea acidului gras cu HS-CoA peseama energiei furnizate de ATP.

Transportul acidului gras activat prin membrana mitocondrial nu sepoate realiza ca atare i presupune preluarea restului acil de ctrecarnitin; acil-carnitina strbate cu uurin membrana mitocondrial.Procesul este catalizat de carnitin-acil transferaze.

Procesul de transfer este complex i are loc n mai multe etape.La nivelul membranei mitocondriale externe enzima carnitin-palmitoil-transferaza I (CPT I) catalizeaz formarea acil-carnitinei.

Pe membrana intern a mitocondriei este localizat carnitin-palmitoil-transferaza II (CPT II), enzim ce catalizeaz formarea acil~SCoA ninteriorul mitocondriei, unde are loc -oxidarea acizilor grai, cueliberarea de acetil~ScoA.

17

Molecula de acil~SCoA rezultat reintr ntr-o nou secven de-oxidare, procesul continundu-se pn la totala transformare a aciduluigras. Procesul nu este ciclic, ci are un mers n spiral (spirala Lynen).

Etapele oxidative propriu-zise se desfoar print-o succesiune de4 reacii catalizate de enzime specifice, i au ca rezultat ruperea unuifragment de 2 atomi de carbon de pe molecula de acid gras activat(acil gras~SCoA), sub form de Acetil-SCoA.Procesul este de fapt o dehidrogenare localizat la atomii de carbon i din stuctura acil gras~SCoA .Deci rezult o molecul de acil~SCoA, n care restul acil este cu 2 atomide carbon mai scurt dect cel de la care s-a pornit.

La aceste reacii particip n calitate de cofactori FAD, NAD+ i HSCoA.FADH2 i NADH2 formate n urma proceselor de dehidrogenare intr nlanul respirator.

18

CH3

CH3

C

H

C

H

C

O

QH2

Q

C

H

C

H

C

OH

H

(CH2)n

Acil gras~SCoA

(CH2)n ~ SCoA

trans-2-Enoil ~SCoA

acil~SCoA

dehidrogenaza

FAD

FADH2 ETFox

ETFredETF:ubichinon

oxidoreductazaox

ETF:ubichinon

oxidoreductazared

Lantransportor de

electroni

mitocondrial

2ADP

+2Pi 2ATP

~ SCoA

1/2O2H2O

ETF-flavoproteina de transfer a electronilor; QH2 coenzima Q redus,

Q-coenzima Q oxidat

Din mitocondriile esutului hepatic al mamiferelor au fost izolate patru acil gras~SCoA dehidrogenaze flavin-dependente, cu diferite specificiti de

substrat n funcie de lungimea catenelor hidrocarbonate. Acestea catalizeaz prima etap n -oxidarea acizilor grai.

Rolul flavinenzimei acil~SCoA dehidrogenazamitocondrial n cuplarea oxidrii acizilor grai cu

lanul respirator mitocondrial

19

Metabolismul gruprilor acetil

Din -oxidarea acizilor grai rezult importante cantiti de acetil-CoA,

care n celul se adaug celor rezultate din metabolismul glucidic sau cel al

aminoacizilor.

Rezult un fond metabolic de acetil-CoA, care poate lua ci diferite de

transformare n funcie de necesitile organismului.

Printre procesele consumatoare de acetil-CoA se pot cita:

Sinteza acidului citric n cadrul ciclului acizilor tricarboxilici

Sinteza acizilor grai

Sinteza colesterolului i a compuilor steroizi (hormoni, acizi biliari,

provitamine D, etc)

Sinteza carotenoidelor

Sinteza fosfatidelor

Sinteza porfirinelor

Sinteza acetil derivailor de tipul acetilglucozaminei, acetilcolinei, etc.

Carnitina moduleaz raportul ntre acetil coenzima A i coenzima A

CH3

C

O

CH3

C

OCH

3C

O

CH3

C

O

Membrana mitocondrial extern

Membrana mitocondrial intern

CitoplasmaSpaiul

intermembranar

Matricea

mitocondrial

Carnitina

Carnitin

acetil-transferaza

(CAT)

Carnitin:acilcarnitin

translocaza

Carnitina

~ SCoA

HS-CoA

Carnitina

CarnitinaCarnitinaCarnitina

Beta-oxidarea

acizilor grai

Carnitina

Aciunea carnitin-acetil-transferazei (CAT) la nivel mitocondrial

20

+ HSCoA

Acetil-CoA

Biosintez de acizi grai

21

n inaniie (fasting)

Metabolismul triacilglicerolilor n inaniie

- Formarea corpilor cetonici -

Fatty acids = acizi graiKetone bodies = corpi cetonici

gluconeogenez

FORMAREA CORPILOR CETONICI

O cale metabolic secundarde transformare a acetil-CoA

CH3

C

O

CH3

C

O

CH3

C

O

CH2

C

O

CH3

C

O

CH3

C

OH

CH2

HOOC CH2 C

O

~SCoA ~SCoA

Acetil~SCo Acetil~SCoA

HS-CoA

~SCoA

Acetoacetil~SCoA

~SCoA

~SCoA

-hidroxi--metilglutaril-CoA (HMG~SCoA)

H2O

+

+

COLESTEROLcale metabolic normal (Citosol)

Acid acetilacetic

Acid -hidroxibutiric

Acetona

HMG-CoA sintetaza

tiolaza

FICAT(Matrixul mitocondrial)

Cetogeneza = necesar (fiziologic) n cantiti mici

(< 3 mg% n snge)

CORPI CETONICI

A

HSCoA

CH3

C

OH

CH2

HOOC CH2 C

O

CH3

CO

CH3

C

O

CH2

COOH

CH3

C

O

CH3CH

3CH

OH

CH2

COOH

~SCoA

-hidroxi--metilglutaril-CoA (HMG~SCoA)

Acid mevalonic

COLESTEROL

Scindare

~SCoA

Acid acetilacetic

CO2

Acetona

NADH2

NAD+

Acid -hidroxibutiric

HMG-CoA liaza

-hidroxiButirat-DH

Acetoacetat decarboxilaza

InaniieDIABET

Cetoacidoza sangvin

UrinRespiraie (aer expirat)Piele

24

FORMAREA CORPILOR CETONICI-comentarii-

Reprezint o cale secundar de transformare a acetil-CoA, rezultat n special din -oxidare. Se desfoar n matrixul mitocondrial al hepatocitelor.

n mod normal acetil-CoA existent n fondul metabolic este utilizat att pentru obinerea de energie ct i pentru diferite biosinteze, n funcie de necesitile celulei.

Acumularea de acetil-CoA n esuturi conduce la formarea de acetoacetil-CoA i apoi de -hidroxi--metilglutaril-CoA (HMG-CoA este, de asemenea, intermediar n biosinteza colesterolului). O parte din acesta este transformat n ficat n corpi cetonici: acid acetilacetic, acid -hidroxibutiric i aceton.

Din scindarea -metil--hidroxiglutaril-CoA rezult o molecul de acid acetilacetic, care sub aciunea unei -hidroxibutirat dehidrogenaze, cu NADH2 drept coenzim trece nacidul -hidroxibutiric. Prin decarboxilare acidul acetilacetic formeaz acetona.

n anumite condiii diabet sau inaniie (cnd celula nu poate utiliza GLUCOZA pentru producerea de energie, i utilizeaz n special acizii grai) producia hepatic de corpicetonici (cetogeneza) este exacerbat i depeste capacitatea de metabolizare a esuturilor extrahepatice. Are loc o acumulare de corpi cetonici n snge, ceea ceconduce la cetonemie i cetonurie, fenomene foarte caracteristice pentru diabet(cetoacidoza diabetic). Acetona este un compus volatil i se elimin prin aerul expirat, prin piele, i prin urin.

n condiii fiziologice ficatul sintetizeaz circa 200-300 mg corpi cetonici/zi.

25

Acidul acetilacetic i acidul beta-hidroxibutiric sunt eliminai de ficat i fiind preluai de esuturile extrahepatice (muchi scheletic, miocard, rinichi) unde sunt metabolizai pentru producerea de energie (sunt convertii napoi la acetoacetil-CoA, ca intermediar al beta-oxidrii!!). Acidul acetilacetic este utilizat i n creier n cursul inaniiei prelungite pe bazaurmtorului mecanism: acidul acetilacetic, n prezena succinil-CoA i sub aciunea uneitioforaze, se transform n acetoacetil-CoA i acid succinic, care intr n ciclul Krebs.Acetoacetil-CoA, n prezena unei molecule de HS-CoA i a enzimei tiolaza, conduce la formareaa dou molecule de acetil-CoA, care intr n fondul metabolic. Aceast modalitate de utilizare a corpilor cetonici implic o bun funcionare a diferitelor etape ale ciclului Krebs.

CH3

C

O

CH2

COOH CH2 C

O

CH2HOOC

CH3

C

O

CH2

C

O

CH2

CH2HOOC COOH

CH3

C

O

+ ~SCoA

Tioforaza

+~SCoAAcetoacetil~SCoA

Acid acetilacetic Succinil~SCoA

Acid succinic

HSCoA

~SCoA

Acetil~SCoA

2 Ciclu Krebs

tiolaza HSCoA

Succinil -CoA acetoacetat CoA transferaza(tioforaza)

Formarea corpilor cetonici n FICAT i exportul lor la esuturile extrahepatice: miocard, muchi scheletic, rinichi i creier.

Diabetul netratat i inaniia prelungit ncetinesc ciclul acizilor tricarboxilici, (datorit utilizrii oxalilacetatului pentru gluconeogenez) i intensific transformarea Acetil-CoA n acetoacetat.

Coenzima A (HSCoA) eliberat prin formarea corpilor cetonici permite continuarea oxidrii acizilor grai.

HS

Metabolismul substratelor energetice n FICAT n cursul inaniiei prelungite sau a diabetului necontrolat (necompensat)

27

Ci metabolice cu flux redus

Dup depleia glucidelor de rezerv, proteinele devin cea mai important surs de glucoz, rezultat din aminoacizii glucoformatori, prin gluconeogenez (1 4).

Acizii grai importai de la esutul adipos sunt convertii n corpi cetonici i exportai la creier pentru a fi utilizai ca surs de energie (5 8).

ANABOLISMUL TRIACILGLICEROLILORsurs endogen de lipide

28

29

Biosinteza TG are loc n principal n FICAT i n ESUTUL ADIPOS din acizi graiactivai i glicerol activat:

BIOSINTEZA TRIACILGLICEROLILOR

OOH

CH2

O P OH

OH

O

HS-CoACH

2

CH2

O P

CH2 O

O

O

CH2

O P

CH2

O

O

O

R1 C ~SCoA +

acid gras activat

L-glicerol 3-fosfat

1-monoacil glicerol 3-fosfat

CH CH

CR1

+ R2 C ~SCoA

CH

CR1

1,2 diacil glicerol 3-fosfat

CR2

HO HO

Otriacilgliceroli

(EC:2.3.1.15) Acil~SCoA : L-glicerol 3-fosfat 1-O-aciltransferaza

30

A. BIOSINTEZA GLICEROL FOSFATULUIB. BIOSINTEZA ACIZILOR GRAIC. REACIA GLICEROL FOSFATULUI CU ACIZII GRAI ACTIVAI

BIOSINTEZA TRIACILGLICEROLILOR

n ESUTUL ADIPOS, biosinteza TG (lipogeneza) reprezint modalitatea de stocare a excesului caloric, lipidic sau glucidic, al organismului.

- Glicerol fosfatul este obinut din glucoz, din intermediarul glicolitic dihidroxiacetonfosfat (DHAP); - Lipogeneza este dependent de glicemie i insulinemie;- Acizii grai provin din hidroliza TG adipocitare sau din TG exogene aduse de chilomicroni i de VLDL.

FICATUL dispune de o capaciate mare de sintez a TG, dar nu este un organ de depozitare a TG.

- Glicerol fosfatul este obinut att din glucoz ct i prin activarea glicerolului captat din plasm (sub aciunea glicerol kinazei); - Acizii grai provin din sinteza de novo, din glucoz; ficatul este principalul organ de conversie a glucozei n lipide; - TG sunt ncorporate, mpreun cu alte lipide i proteine, n VLDL i secretate n plasm esuturi extrahepatice

31

n ESUTUL ADIPOS, glicerol-3 fosfatul provine n cantitate apreciabil din metabolismul glucozei, care n cursul degradrii glicolitice se transform nintermediarul dihidroxiaceton fosfat. Acesta este redus sub aciuneaglicerol-3 fosfat dehidrogenazei, care are drept coenzim NADH2

OPO3H

2

CH2

C

CH2

OH

O

OPO3H

2

CH2

CH

CH2

OH

OH+ NADH + H+ + NAD+

Dihidroxiaceton fosfat L-glicerol-3-fosfat

n FICAT, glicerol-3 fosfatul se mai poate forma i prin fosforilarea glicerolului liber rezultat din hidroliza triacilglicerolilor. Reacia la care particip ATP este catalizat de glicerol kinaz:

OH

CH2

CH

CH2

OH

OH

OPO3H

2

CH2

CH

CH2

OH

OH

Glicerol

+ ATP

L-glicerol-3-fosfat

+ ADP

A. BIOSINTEZA GLICEROL FOSFATULUI

Premisele descoperirii mecanismului de biosintez a acizilor grai

S-a pus problema dac biosinteza acizilor grai nu ar putea avea loc printr-un mecanism invers -oxidrii.

Cteva observaii au sugerat ns c probabil biosinteza i degradarea acizilor au mecanisme independente. Astfel :

S-a pus uor n eviden c biosinteza acizilor grai are loc predominant n supernatantul citoplasmatic, n timp ce -oxidarea este un proces mitocondrial;

Biosinteza este considerabil accelerat de prezena citratului; Pentru ca procesul de biosintez s aib loc este indispensabil prezena

CO2 sub form de anion bicarbonat precum i a ATP-ului. Aceast ultim observaie a fost mai greu de neles, pn cnd S.J. Wakil,

Bressler, F. Lynen etc. pun n eviden faptul c n biosinteza acizilor grai precursorul imediat este de fapt malonil~SCoA i nu acetil~SCoA.

Cercetri ample au demonstrat apoi c sinteza de novo a acizilor grai din precursori are loc n fraciunea solubil a citoplasmei i este catalizat de un sistem multienzimatic, denumit acil sintetaz.

32

B. BIOSINTEZA DE NOVO A ACIZILOR GRAI

Lynen; Wakil

EXTRAMITOCONDRIAL - HIALOPLASM

ACIL SINTETAZA (ACID GRAS SINTETAZA) = COMPLEX MULTIENZIMATIC

O enzim central - Acyl Carrier Protein ACP

7 Enzime periferice: - 2 transacilaze- o enzim de condensare- dou reductaze- o dehidrataz- o tioesteraz

33

CH2

C

CH3

CH3

OCH

OH

CO

NH

CH2

CH2

CO NH CH2

CH2

SH

P O

OH

O

CH2

CH

C

NH

O

Rest de serin (poziia 36)

Lan polipeptidic al ACP (77 aminoacizi)

Structura proteinei care transport grupri acil (Acyl Carrier Protein, HS-ACP) cofactor complex

Acid pantotenic

Cisteamin

34

ETAPELE BIOSINTEZEI ACIZILOR GRAI

I. Traversarea membranei mitocondriale de ctre moleculele de acetil ~SCoA

II. Formarea precursorului propriu-zis (malonil~SCoA)

CH3

C

O

~ SCoA + Acid oxalilacetic Acid citric

HS-CoA

CH3

COOH

CH2

COOHOH

CH2

COOH

C

O

~ SCoA+

Acid oxalilacetic

HS-CoA

C

Acid citric

+

ATP+

ADP + Pi

a)

b)

CH3

CH2

HOOCC

O

~ SCoA +

Malonil~SCoAGrupare carboxilic

activat cu biotina

"CO2" + ATP

ADP + Pi

Acetil~SCoA

carboxilaza

C

O

~SCoA

35

starter sau primer

III. Intervenia transacilazelor

CH3

CH3

CH2

HOOC CH2HOOC

HSCoA

+ ACP

Acetil ACPtransacilaza

C

O

~ SCoAC

O

~ SACP

C

O

~SCoA

HSCoA

+ ACP

Malonil ACPtransacilaza

C

O

~S ACP

36

Acetil ~ SACP

Malonil ~ SACP

CH2

C

CH3

CH3

OCH

OH

CO

NH

CH2

CH2

CO NH CH2

CH2

SH

P O

OH

O

CH2

CH

C

NH

O

Rest de serin (poziia 36)

Lan polipeptidic al ACP (77 aminoacizi)

HS-ACP

HS-ACP

HS-ACP

IV. Condensarea dintre starter i precursor

CH3

CH2

HOOC

CH3

CH3

CH3

CH2

CO2

ACP-SH

C

O

~ SACP +

C

O

~S ACP

Enzim de condensare

HS-EnzC

O

~ -Enzim decondensare

S

C

O

~ -Enzim decondensare

S +

HS-Enzim de condensare

C

O

C

O

~S ACPAcetoacetil~SACP

a)

b)

37

Malonil~SACP

Rmne legat de coenzima central !

CH3

CH2

CH3

CH2

CH3

CH

C

O

C

O

~SAcetoacetil~SACP

ACP

NADPH + H+

NADP+

C

OH

C

O

~SACPH

Acetoacetil ACPreductaza

D -- hidroxi butiril ACP

H2O

D -- hidroxi butiril ACPdehidrataza

C C

O

~SACPH1

2 3 4

Trans crotonil ACP38

V. Reducere

VI. Deshidratare

CH3

CH

CH2CH2CH3

C C

O

~SACPH

I. ETAP

Butiril ACP

NADPH + H+

NADP+

Enoil reductaza

C

O

~SACP

Se transfer pe enzima de condensare i se condenseaz cu malonil ~SACPSuccesiunea de reacii se reia de 7 ori

La final, se elibereaz acidul palmitic:

(CH2)

14CH3(CH

2)

14CH3H2OC

O

~SACP +Tioesteraza

COOH

HS-ACP

Acid palmitic

BILAN:

CH3 CH2HOOC

(CH2)

14CH3 HSCoA

++CO

~ SCoA CO

~SCoA

+

7 14NADPH + H+

COOH 8 + 14 NADP+ 7+ CO2 6+ H2O39

VII: Reducere

Adiia a 2 atomi de carbon la lanul de acil gras: o secven constituit din 4 etape:

Acid gras sintetaza

-cetoacil-ACP sintaza (KS)

-hidroxiacil-ACP dehidrataza (DH)

-ketoacil-ACP reductaza (KR)

enoil-ACP reductaza (ER)

ACIL SINTETAZA (ACID GRAS SINTETAZA) = COMPLEX MULTIENZIMATICLan polipeptidic multifuncional 7 lanuri polipeptidice, 7 situsuri pentru reacii diferite, localizate n domenii separate

-cetoacil-ACP sintaza (KS), malonil/acetil-CoAACP transferaza(MAT), -hidroxiacil-ACP dehidrataza (DH), enoil-ACP reductaza (ER), -cetoacil-ACP reductaza (KR),

ACP = acyl carrier protein, (TE) - tioesteraza care elibereaz palmitatul produs de ACP la sfritul sintezei

Restul de fosfopantetein de pe molecula de Acyl Carrier Protein (ACP) funcioneaz ca un bra rotitor care deplaseaz ntr-o micare circular intermediariiprocesului de biosintezde la o enzim la alta.Braul preia Acil-ACP i l leag de Malonil-ACP de 7 ori.

43

Schema general a biosintezei acidului palmitic

Acid gras sintetaza

BIOSINTEZA DE NOVO A ACIZIOR GRAI- Comentarii -

Biosinteza de novo a acizilor grai are loc n hialoplasm, deci extramitocondrial

Din acetil~SCoA i malonil~SCoA, sintetizat prin carboxilarea acetil~SCoA are

loc sinteza acidului palmitic cu participarea unui complex de enzime, denumit

acid gras sintetaza i constituit dintr-o protein central, denumit proteina

purttoare de grupri acil (ACP, Acyl Carrier Protein) nconjurat de 7 enzime

periferice.

Molecula starter sau primer este Acetil~SCoA care se gsete n

mitocondrii, i care trebuie s strbat membrana mitocondrial. Acest proces

are loc fie cu ajutorul acidului citric, fie cu ajutorul carnitinei (n mai mic

msur).

Citratul aadar funcioneaz drept transportor de acetil~SCoA din mitocondrie

n citoplasma extramitocondrial.

44

Reaciile se desfoar n lan (succesiv) cu participarea echivalenilor reductori ai NADPH2

NADPH2 provine n cea mai mare parte din degradarea glucozei pe calea pentozofosfat.

Biosinteza acizilor grai are loc cu intensitate deosebit n ficatulvertebratelor.

Molecula precursor este Malonil~SCoA, i se formeaz n citoplasm

prin reacia de carboxilare a Acetil~SCoA. Reacia este catalizat de

acetil~SCoA carboxilaz, enzim dependent de biotin.

45

Comparaie ntre -oxidarea i biosinteza acidului palmitic

FAD

FADH2

NAD+

NADH

H2O mitocondrie

CO-S-CoA

CO-S-CoA

CO-S-CoA

HO H

CO-S-CoA

O

CO-S-CoA

CH3-CO-S-CoA

CoA-SH

NADP+

NADPH

H2O

citosol

CO-S-ACP

ACP-SHNADP+

NADPH

CO-S-ACP

CO-S-ACP

CO2

CO-S-ACP

CO2-

CO-S-ACP

O

CO-S-ACPOHH

biosintez

- oxidare

46

FICAT

MUCHI SCHELETIC i MIOCARD

Reglarea biosintezei triacilglicerolilor de ctre insulin

Insulina stimuleaz conversia glucidelor i proteinelor alimentare n lipide.

Deficitul de insulin (n diabetul zaharat) determin o sintez diminuat de acizi grai, iar acetil-CoA este transformat n corpi cetonici.

47

La mamifere, n cursul inaniiei, triacilglicerolii (TG) sufer un proces ciclic de scindare i resintez (lipoliz i lipogenez), cu meninerea unui echilibru ntre aceste 2 procese. Aproximativ 75% din totalul de acizi grai (AG) eliberai prin lipoliz sunt reesterificai cu formarea de TG, deci nu sunt utilizai pentru obinerea de energie.- Nivelul sangvin de AG reflect echilibrul ntre biosinteza i degradarea TG la

nivelul esutului adipos i hepatic.

48

Ciclul triacilglicerolilor degradare i biosintez

esutul adipos poate genera glicerol-3-fosfat i prin gliceroneogenez

Aceast cale este n principal o cale scurtat a gluconeogenezei, de la piruvat la dihidroxiacetonfosfat

(DHAP), urmat de conversia DHAP n glicerol 3-fosfat, utilizat n sinteza trigliceridelor.

Prin gliceroneogenez se poate controla la nivelul esutului adipos, viteza de eliberare a acizilor grai n snge.

- Nivelurile mari de AG liberi n snge interfer cu utilizarea glucozei la nivel muscular, induc rezistena la insulin i diabetul de tip 2.

- Tiazolidindionele reduc nivelurile de AG n snge i mresc sensibilitatea la insulin.

Aceste medicamente activeaz induc sinteza enzimei fosfoenolpiruvat carboxikinaza (PEPCK) n esutul adipos.

Activarea acestei ci metabolice determin o cretere a gliceroneogenezei i implicit o cretere a resintezei de TG n esutul adipos, reducnd nivelurile de acizi grai n snge. 50

lipide-2

Documents