Metabolismus triacylglycerolů

 

Výukové materiály ke kapitole Metabolismus

1. Kompletní výukový materiál - prezentace Trávení a metabolismus přírodních látek:

Trávení a metabolismus Prezentace

ve formě powerpointu (bez propojení na flash. animace): zde

ve formě powerpointu s propoj. na flash. animace: zde

2. Výukový materiál - prezentace Citrátový cyklus a dýchací řetězec

ve formě powerpointu: zde

ve formě pdf souboru: zde

3. Výukový materiál - Metabolismus sacharidů (flashová animace):

transkripce

ve formě swf souboru: zde

ve formě exe souboru: zde

ve formě html souboru: zde

4. Dílčí výukové materiály:
(flashové animace ve formátu swf):

ATP (adenosintrifosfát)

Schéma přenosu energie v soustavě ADP-ATP

Podstata biochemických oxidací

NADH

Vznik redukovaného koenzymu NADH + H+

FAD (flavinadenindinukleotid)

Vznik redukovaného koenzymu FADH2

Glykolýza

Odbourávání pyruvátu

Anaerobní odbourávání pyruvátu

Oxidační fosforylace

Koenzym A

Dýchací řetězec (schéma)

Substrátová fosforylace

 

Celkem

Kapitoly:

1. K jaké skupině látek řadíme triacylglyceroly?

2. Jaké množství triacylglycerolů by měla obsahovat naše strava?

3. Jaká je funkce lipidů (triacylglycerolů), proč jsou tak významné?

4. K jakým procesům dochází při odbourávání triacylglycerolů?

5. K jakým procesům dochází při β-oxidaci?

6. Kolik energie se uvolní při aerobním odbourání kyseliny palmitové?

 

1. K jaké skupině látek řadíme triacylglyceroly?

Triacylglyceroly patří ke skupině přírodních látek nazývané lipidy (z řeckého slova lipos = tuk).

2. Jaké množství triacylglycerolů by měla obsahovat naše strava?

Triacylglyceroly jsou velmi důležitou součástí naší stravy. Organismus by měl dostávat denně nejméně 2 % energetické potřeby ve formě nenasycených mastných kyselin.(citace Karlson 1987) Spotřeba lipidů by však neměla překročit 30 % celkové spotřeby energie.

3. Jaká je funkce lipidů (triacylglycerolů), proč jsou tak významné?

Lipidy tvoří základní stavební jednotky buněčných membrán (tkáňové lipidy). Navíc chrání orgány před mechanickým poškozením a působí jako rozpouštědlo některých vitaminů (A, D, E, K). Jsou také důležitým zdrojem energie (zásobní lipidy). Potřebuje-li organismus energii, využije nejprve sacharidy, zvláště pak pro činnost mozku a aktivně pracujících svalů.

4. K jakým procesům dochází při odbourávání triacylglycerolů?

Odbourávání triacylglycerolů začíná v procesu trávení, kdy je triacylglycerol hydrolyticky rozštěpen enzymy lipasami na monoacylglycerol (resp. diacylglycerol) a mastné kyseliny.

obr
Obr. 1: Trávení triacylglycerolů na nonoacylglycerol a mastné kyseliny.

Odbourávání karboxylových kyselin probíhá v mitochondriích.
Karboxylové kyseliny se do mitochondrií dostanou pouze vázané na koenzym A. Karboxylová kyselina, která je navázána na koenzym A, se nazývá aktivovaná karboxylová kyselina (acylkoenzym A). Tomuto procesu se říká aktivace karboxylové kyseliny a probíhá v mezimembránovém prostoru mitochondrií. Vzniklá aktivovaná mastná kyselina (v podobě acylkarnitinu, viz Lokalizace metabolických procesů v buňce) přechází dále přes mitochondriální membránu do matrix mitochondrií, kde je odbourána aerobním procesem zvaným β-oxidace.

koenzym a
Obr. 2: Vzorec koenzymu A.

obr
Obr. 3: Aktivace mastné kyseliny. Karboxylová kyselina reaguje s koenzymem A za vzniku aktivované karboxylové kyseliny. Tato reakce je energeticky velmi náročná. Je zapotřebí rozkladu jedné molekuly ATP až na AMP (adenosinmonofosfát), což energeticky odpovídá rozkladu dvou molekul ATP na dvě molekuly ADP.

 

5. K jakým procesům dochází při β-oxidaci?

β-oxidace probíhá v několika fázích:

1. fáze
Vzniklý acylkoenzym A se za účasti oxidovaného koenzymu flavinadenindinukleotidu (FAD) dehydrogenuje na enoylkoenzym A. Reakce je katalyzována enzymem acylkoenzym-A-dehydrogenasou.

obr
Obr. 4: 1. fáze β-oxidace. Dehydrogenace acylkoenzymu A na enoylkoenzym A.

2. fáze
Ve 2. fázi dochází k adici vody (hydratace) a dehydrogenaci za účasti oxidovaného koenzymu nikotinamidadenindinukleotidu (NAD+) . Přeměnu enoylkoenzymu A na hydroxyacylkoenzym A katalyzuje enzym enoylkoenzym-A-hydrasa. Dehydrogenaci hydroxyacylkoenzymu A na oxoacylkoenzym A (ketoacylkoenzym A) katalyzuje enzym β-hydroxyacylkoenzym-A-dehydrogenasa.

obr
obr
Obr. 5: 2. fáze β-oxidace. Hydratace enoylkoenzymu A na hydroxyacylkoenzym A a posléze dehydrogenace na ketoacylkoenzym A.

3. fáze
Následuje navázání další molekuly koenzymu A za odštěpení acetylkoenzymu A. Toto, tzv. thiolytické štěpení, při kterém vzniká acetylkoenzym A, katalyzuje enzym β-ketokinasa (β-oxothiolasa).

obr
Obr. 6: 3. fáze β-oxidace. Thiolytické štěpení ketoacylkoenzymu A na aktivovanou mastnou kyselinu zkrácenou o dva uhlíky a acetylkoenzym A.

Vzniká acylkoenzym A, který obsahuje o dva uhlíky méně než původní. Takto zkrácený acylkoenzym A vstupuje zpátky do první fáze.
Celý proces β-oxidace probíhá tak dlouho, dokud se celý řetězec nerozštěpí na acetylkoenzymy A.
Vzniklé redukované formy koenzymů (NADH a FADH2) přecházejí do dýchacího řetězce, kde předávají vodík na kyslík za vzniku vody (viz Dýchací řetězec).
Acetylkoenzym A je dále oxidován v citrátovém cyklu na vodu a oxid uhličitý, stejně jako acetylkoenzym A vzniklý odbouráváním monosacharidů (viz Metabolismus sacharidů).

obr
Obr. 7: Schéma β-oxidace.

6. Kolik energie se uvolní při aerobním odbourání kyseliny palmitové?

Odbourávání kyseliny palmitové: Při úplném rozštěpení jedné molekuly kyseliny palmitové (C16) vzniká 7 molekul FADH2, 7 molekul NADH a 8 molekul acetylkoenzymu A (tj. z 8 molekul acetylkoenzymu A se v citrátovém cyklu získá celkem 8 molekul ATP, 24 molekul NADH a 8 molekul FADH2). 2 molekuly ATP se spotřebují při vzniku acylkoenzymu A (aktivace mastných kyselin), neboť rozklad ATP až na AMP a anorganický fosfát odpovídá energii rozkladu dvou molekul ATP na dvě molekuly ADP.

Tab. 1. Rozdíly v energetických výtěžcích.
Energie uvolněná při: Zisk (počet molekul)
ATP NADH FADH2
rozštěpení jedné molekuly kyseliny palmitové 6 31 15