METABOLISMUL LIPIDELOR

METABOLISMUL LIPIDELOR

Digestia absorbtia si transportul lipidelor

Trigliceridele/grasimile propriu-zise sunt principalele componente din ratia alimentara. La acestea se adauga colesterolul. Vitaminele liposolubile sunt dizolvate in grasimi , iar prezenta grasimilor este indispensabila in dieta(dispersare, solubilizare, hidroloza grasimilor)

Lipaza linguala secretata de glandele Ebner situate pe fata dorsala a limbii fara importanta la om si lipaza gastrica foarte importanta la om initiaza digestia lipidelor.

Aceste enzime hidrolizeaza cataliza trigliceridelor ce contin resturi de acizi grasi saturati cu o catena scurta si acizi grasi nesaturatià acizi grasi liberi si 1,2-diacil glicerol.

Substratul ideal pare a fi constituit din lapte ce contine resturi de acizi grasi cu catena scurta si medie, legaturi in pozitia 3 a glicerolului.Enzimele sunt inactivate la Ph-ul mic. Dupa mese sunt activate si datorita actiunii tampon a proteinelor alimentare , datorita timplui de reactie 2-4 ore, 30% din trigliceride sunt digerate.Acizii grasi cu catena scurta si medie à in urma hidrolizei sunt abosrbiti din peretele stomacal si trec si vena porta, iar restul trec in intestin:(lipidele alimentare, vin in contact cu bila care contine cantitati mari de saruri biliare si lecitine, ce disperseaza grasimea sub forma unei solutii coloidale asupra careia actioneaza hidrolazele pancreatice:

lipaza: specifica pentru legaturi de tip ester 1-3 a trigliceridelor, si din hidrolizaà 2 acizi grasi liberi si un monoacid glicerat de tipul 2-monoacilglicerol

fosfolipaze(A2)are specificate carboxiesterazica si actioneaza asupra lecitinelor cu obtinere de izolecitine si un acid gras liber

Fosfolipaza A2 necesita cationi de Ca. Este activata de colipaza(proteina prezenta in secretia pancreatica). Ambele sunt secretate ca precursori. Izolecitinele à au proprietatea tensioactive puternice si contribuie la solubilizarea proteinelor in intestin.

Colesterol esteraza pancreatica catabolizeaza hidroliza colesterolului esterificat.

Colesterolul biliar este prezent intr-o forma micelara si este absent comparativ cu colesterolul. Produsii majoritari ai digestiei trigliceridelor sunt 2 monoacili gliceroli si mai putin de ¼ din trigliceride ingerate sunt complet digerate in acizi grasi si glicerol.

In momentul in care agregatele micelare formate din lipide alimentare nehidrolizate, produsii insolubili/partiali solubili in apa si sarurile biliare ating diametre mici, patrund in spatii intestinale: jejunoileonului proximal, unde lipidele sunt absente.

Sarurile biliare se absorb activ in portiunea distala a ileonului si prin sistemul port ajung la ficat, unde sunt remaniate si deversate cu bila in intestin, formeaza circuitul enterohepatic al sarurilor biliare.

In enterocite are loc resinteza lipidelor initiale: trigliceride, fosfolipide si acil colesterol(colesterol esterificat). Acestea, impreuna cu cantitati mici de proteine formeaza complexe lipo-proteice: kilomicroni, care sunt secretati in vasele chilifere si prin sistemul limfatic ajung in circulatia sangvina. Forma de transport a lipidelor exogene spre tesuturi.

Metabolizarea acizilor grasi

Catabolismul acizilor grasi

Acizii grasi reprezinta in jur de 90% din greutatea unui triglicerid si sunt molecule energonice ce au capacitatea de a inmagazina enzima si de a o elibera prin ardere. Aceasta proprietate confera trigliceridelor functia energogena, metabolismul lor fiind subordonat acestei functii. Celelalte lipide au rol structural specific si in transportul trigliceridelor de natura endogena si exogena.

Acizi grasi:substratul energogen in perioadele postabsortive pentru numeroase tesuturi:

- miocardul

- m. scheletici

In inanitie(lipsa de mancare) / diabet, creierul utilizeaza ca sursa de E, corpii cetonici, catabolizand acizii grasi. Eritrocitele nu utilizeaza acizii grasi deoarece nu au mitocondrii si lantul repectiv. In cazul acizilor grasi , energia este inmagazinata in catenele hidrocarbonate, de unde este eliberata prin arderile sub forma de dioxid de carbon si apa cuplata cu sinteza de ATP.

Efectul energetic este foarte ridicat comparativ cu glucozǎ

DG=-347 Kcal/ 100 gr glucozǎ

DG=-914 Kcal/ 100 gr acid palmitic.

Se ia ca exemplu acidul palmitic deoarece este cel mai abundent acid gras din organism.

Oxidarea completa a unui acid gras se realizeaza in 3 procese:

-β-oxidare

-ciclul krebs

-lantul resp.

I β-oxidarea

II ciclul krebs

III lantul resp.

Se aduna =

Cele trei procese au loc in MITOCONDRIE si sunt asociate structural si functional.

oxidarea acizilor grasi (Lymen)

Consta in repetarea ori a unei secvente de 4 reactii cu formare de acetil CoA.

n=nr de atomi de carboni ai acidului gras ce sufera procesul de oxidare

ETAPE

activitatea acidului gras are loc in citoslul si din reactie à acid CoA reactia este catalizata de tiokinaza.

transformarea palmitil CoA in mitocondrie

Matrixul mitocondrial este impermeabil pentru palmitomil CoA(acid CoA) carausul resturilor R-C=0 este carnitina care impreuna cu acil CoA formeaza Acil Carnitina

cu eliberare de CoA-SH .Reactia este catalizata de o fransferaza: acil carnitil transferaza I

Acil carnitina patrunde in mitocondrie, unde sub actiunea acil carnitil transferazei II se obtine din nou CoA si carnitina.Acil CoA astfel obtine in mitocondrie se poate angaja in procesul de oxidare care consta din reactie

etapele oxidarii procesul se repeta de 7 ori in cazul in care acidul palmitic panǎ la scindarea completa la 8 moli de acitil catabolizeaza/arderea unui acid gras este completa in ciclul Krebs si in lantul respirator.

Bilantul energetic la oxidare

Catabolizarea acizilor grasi prin oxidare conduce la ATP compus cu legaturi macroergice. Pentru arderea unui mol de acid Palmitic pe etape se obtine moli de ATP prin contabilizarea celor 3 procese : oxidare, ciclul Krebs, lant respirator.

Bilantul catabolic al acidului palmitic

1) activarea acidului palmitic prin cuplare cu CoA~SH si formarea de palmitil-CoA

consuma un mol de ATP

2)degradarea palmitil CoA prin oxidare conduce la formarea a 8 moli de acetil CoA. Pentru acidul palmitic, spirala Lynem are 7 spire si pe fiecare spira à

1 mol de , caruia ii corespund 2 moli de ATP

1 mol de caruia ii corespund 3 moli de ATP

Pe spira : 2+3=5 moli ATP. In total se obtin =35 moli de ATP

3) catabolizarea acetil CoA à prin oxidare la in ciclul Krebs produce 12 moli ATP/ mol de acetil CoA. Bilantul ATP din catabolizarea in ciclul Krebs a 8 moli de acetil CoA obtiunt prin oxidare: =96 moli de ATP. Se totalizeaza molii de ATP obtinul prin oxidare si ciclu krebs din care se scade ATP-ul folisit pentru activarea acizilor grasi (35+96)-1=130 moli de ATP/mol de acid palmitic.

Anabolismul lipidelor

Biosinteza acizilor grasi: reprezinta o modalitate prin care este depozitat excesul catloric sub forma de triacil glicerol. Capacitatea organismului de a depozita glucide sub forma de glicogen este limitata, dar tesutului adipos este nelimitata. Acest proces are loc in toate tesuturile (ficat). Acizi grasi sunt sinterizati din glucozǎ, deaceea biosinteza acizilor grasi si incorporarea lor in triaciligliceroli :TGD constau principala modalitate de stocare a glucidelor alimentare.

Biosinteza de AG asegura organismului intreaga gama de acizi din structura lipidelor precursorul ce provine din glucozǎ prin glicoliza anaeroba panǎ la acid piruvic, urmat de decarboxilarea oxidativa a acestuia cu obtinere de acetilCoA. De asemenea, acetilCoA mai provine si din ciclul krebs din acid citric care in citosil se scindeaza in acetilCoA

Biosinteza acizilor grasi se realizeaza pe 2 cai

carboxilarea acetilCoA cu activat si formarea de malonilCoA la care se ataseaza o noua molecula de acetilCoA. Aceasta cale se numeste calea malonilCoA sau calea citoplasmatica , deaoarece procesul de biosinteza are loc in citosil.

Fixarea la o catena preexistenta de acid gras a unor resturi acetil condude la o alugirea a catenei acidului gras preexistent cu 2 atomi de C. Aceasta cale poarta denumirea de calea ELONGATIEI si are loc in mitocondrie.

Biosinteza acidului gras pe calea citoplasmatica(malonilCoA)

Biosinteza acidului palmitic

Acidul palmitic ocupa un loc cental in metabolismul lipidelor deoarece prin elongare se obtine acid stearic si prin dehidrogenare se obtin, acizi grasi nesaturati acid oleic. Biosinteza acidului palmitic are loc in citosol si ficatul detine rolul principal. Participa un complex multienzimatic:acid grasintetaza(7 enzime + 1 proteina). Procesul de biosinteza necesita deoarece procesul este intens reductiv, necesita ATP, procesul fiind si unul endergonic necesita si acetilCoA.

ETAPE

transformarea acetilCoA din mitocondrie in citosol

AcetilCoA este o substanta ce nu poate stabate membrana mitocondriala si traversarea acestei bariere implica reactii de transfer a acetilCoA intr-un complex ce poate traversa membrana mitocondriala. Transportul are loc prin transformarea acetilCoA in citrat sub actiunea citrat sintetazei ( acetilCoA+ oxaloacetatàcitrat) AcetilCoA stabate membrana mitocondriala, ajunge in citosol unde sub actiunea unei liaze (citrat liaza) citratul se transforma in acetilCoA si oxaloacetat.

Reactia are loc in prezenta de CoA si ATP (reactie Endergonica)

Sinteza de malonil CoA.

Procesul consta din carboxilarea acetilCoA cu activat. Sursa de este anionul bicarbonat reactia este catalizata de o carboxilaza care este o biotinenzima. Reactia este endergonica. Se obtine o carboxibiotinenzima. Carboxilarea acetilCoA cu obtinere de malonilCoA este o etapa reaglatorie a biosintezei acidului palmitic.

transformarea unui rest de acetil si al unui rest malonil pe fosfopanteteina care este (PTA-SH)à care este o proteina transportoare de grupari acil si face parte din complexul acid gras sintetazaà degruparea tiol(-SH) al PTA se fixeaza ca tioester acetil CoA si malonil CoA.

condensarea restului malonil-SPTA cu restul acetil SPTA si decarboxilarea. Deoarece acesta etapa contine si decarboxilarea, procesul este ireversbil. Reactia este catalizata de o sintetaza.

Reducerea restului de -cetoacilSPTA la hidroxiacil~SPTA.

Deshidratarea hidroxiacil~SPTA la enoil Spta in prezenta unei hidrataze.

Hidrogeneza restului enoil~SPTA la acil sub actiunea unei reductaze. Din reactie àbutil~SPTA. Ciclul se continua prin condensare cu o noua molecula de     malonil SPTA panǎ la obtinerea palmitil~SPTA ultima reactie consta in detasarea hidrolitica a acidului parmitic sub actiunea unei tioesteraze.

Biosinteza acizilor grasi pe cale mitocondriala

Acesta cale consta in atasarea la o catena preexistenta de acid gras a unor resturi acetil, realizandu-se o lungire de 2 atomi de C a acidului preexistent.

Procedeul urmeaza calea inversa a oxidarii:

Metabolizarea glicerolului

Glicerolul este un complex al acil si fosfoacil glicerolului.Se formeaza prin hidroliza tisulara a triglicerolilor si intra in fluxul metabolic sub forma fosforilata .

Reactia de fosforilare are loc sub actiune glicerolkinazei(activa in ficat). Este prezenta si in alte tesuturi dar lipseste in adipocit si in muschi. Reactia de fosforilare este dependeta de ATP

Alta sursa de glicerol-3-P este de la dehidroxiaceton-P care provine de la glicoliza glucozei

In tesutul adipos, singura sursa de gicerol-3-P necesar lipogenezei este glucozǎ, fapt ce demonstreaza dependeta metabolismului lipidic de glucozǎ si de reglarea insulinica. Glicerol-3-P poate evolua pe mai multe cai metabolice :

-Sinteza de tri/fosfogliceride

-gluconeogeneza

-scop energeric prin transformarea sa in , apa , si energie

Metabolismul triacilglicerolilor(TG)

Hidroliza TG

Trigliceridele reprezinta forma de depozitare a excesului caloric din organism. Trigliceridele se gasesc in cantitati apreciabile in tesutul adipos.Degradarea tisulara a trigliceridelor are loc prin hidroliza treptat, conducand in final à acizi grasi liberi si glicerol

Fiecare etapa este catalizata de cate o enzima specifica din grupa.

Prima etapa care este catalizata de triacilglicerol-lipaza este etapa cea mai lenta si este determinanta de viteza de reactie. Triacilglicerol-lipaza este cea mai importanta enzima din tesutul adipos si este responsabila de mobilizarea rezervelor lipidice din organism prin lipoliza. Energia este controlata hormonal(lipaza hormon sensibil). Acesta enzima este activata prin fosforilarea proceselor ce are loc prin AMP ciclic. Activarea acestei enzime creste sub actiunea catecolaminelor si glucogonului: hormonii lipolitici.Insulina si prostaglandinele au efect inhibitor.

Glicerolulàhidroliza triacilglicerolilor difuzeaza in plasma fapt ce duce la imposibilitatea utilizarii lui de catre tesutul adipos care nu dispune de glicerolkinaza pentru fosforilare. Glicerolul este captat de ficat, unde va sevi ca substrat pentru gluconeogeneza(biosinteza de glucozǎ)

Acizii grasiè hidroliza trigliceridelor sunt utilizat in urma caii metabolice:

ardere cu eliberare de ATP necesar functiei adipocitare.

sinteza de triacilglicerol prin activarea lui la acil-CoA, proces care este dependent de glicemie si insulinemie

eliberarea lor in plasma, unde functionneaza, ca substante energogenice pentru M, scheletici, miocard, rinich.

Valoarea acizilor grasi in plasma creste in diabet, stres, inanitie datorita intensificarii lipolizei. Ficatul epureaza plasma de acizi grasi , si prin transferul lor in corpii cetonici (TAG)

Biosinteza TAG/TG

Incorporarea acizilor grasi in TG se realizeaza sub forma activa de acilCoA , biosinteza TG are loc pe 2 cai care difera intre ele prin precursorul activ.

1) calea mono0acilglicerolilar: functie in enterocite si reprezinta o cale rapida si economica de sinteza a TG din produsii de digestie. TG obtinut pe aceasta cale sunt incorporati in Kilomicroni si ajung in circulatia sistemica

2)calea glicerol-3-Fosfatului : are loc in celelate tesuturi adipos(lipogeneza) si in ficat

Lipogeneza reprezinta modalitatea de sotcare a excesului caloric , glucidic sau lipidic al organismului si este dependent de glicemie si insulinemie.Triacilglicerolii biosintetizati in ficat sunt exportati in plasma(VLDL). Starea de nutritie este principatul factor de control al lipogenezei.

Metabolizarea proteinelor si aminoacizilor

Starea dinamica a proteinelor

Proteinele predomina cantitativ in organism si se remarca prin diversitatea structurala si specifica functionala. Proteinele sunt catabolizate si anabolizate continuu,viteza de degradare si biosinteza a proteinelor in organism trebuie sa fie egale pentru a mentine constante proprietatile lor in tesuturi.In conditii de normalitate, exista o stare dinamica stationara. Aminoacizii ( ) sunt produsi de degradare ai proteinelor tisulare.

Proteinele se transforma cantitativ in -AA ce participa la urmatoarele procese biocatalitice:

o parte din -AA sunt utilizate pentru biosinteza de proteine

o alta parte din -AA sunt degradati panǎ la amoniac

a alta parte au rol in biosinteza unor compusi f important pt ???????????

Reinnoirea, pierederea de AA se face pe baza -AA rezultati din sinteza endogena sau aport exogen.

Proteinele sunt compusi nutritivi indispensabili organismului, iar nutritia proteinelor are un aspect cantitativ si calitativ.

Cea mai mare valoare nutritiva o au proteinele animale. Necesarul proteic pentru un adult este de 200-300 gr/zi, iar in perioada de dezvoltare a organismului, aceste necesar se dubleaza. Totalitatea AA liberi existenti la un momentdat in organism constituie fondul metabolic comun de AA. In compartimentul intracelular concentratia AA este mai mare decat in compartimentul extracelular. In fondul metabolic comun al AA nu exista distinctii fata de originea AA. Cantitatea totala de AA liberi este de 100 g din care 50% glutamat+ glutamina, iar 10% AA esentiali. Hidroliza produsilor alimentari si endogeni furnizeaza fondului metabolic comun, intreafa fara de AA naturali. Sinteza endogena a AA din componentele neproteice este posibila numai in cazul anumitor AA. Organismul uman nu poate sa biosintetizeze scheletul hidrocarb. al AA deoarece nu poate fi biosintetizat cetoacidul corespunzator. Acesti AA se numesc esentiali: histidina, izoleucina, leucina, lizina, metionina, fenilalanina, tieonina, triptofanul, valina.

Arginina este un AA semiesential pentru care organismul dispune de echipament enzimatic necesar biosinteze. In perioada de crestere a organismului, viteza de biosinteza este foarte mica si este nevoie de un aport exoden de arginina. Bilantul azotat reprezinta :

. Azotul este ingerat sub forma de proteine sau alti compusi ce contin azot si este excretat sub forma de uree si amoniac. Azotul eleminat prin fecale/piele este neinsemnat cantitativ comparativ cu cel urinar.
Bilantul azotat este echilibrata daca aportul exogen compenseaza pierderile. Este + in crestere si convalescenta (azotul ingerat<azot eliminat)

Este - in malnutritie, hemoragii, traumatisme, boli infectioase

(azotul ingerat<azotul elimintat).

Daca bilantul azotat -se prelungeste si pierderile de proteine sunt de 1/3 , atunci situatia este periculoasa si poate devenii fatala

Digestia proteinelor si digestia AA

Proteinele sunt degradate hidrolitic panǎ la AA in tubul digestiv. -AA: forma sub care proteinele sunt absente, hidroliza legaturilor peptidice catalizand scindarea de peptidaze specifica è endopeptidaze ce catalizeaza scindarea legaturilor peptidice din interiorul unui lant peptidic è exopeptidaze legaturi peptidice terminale.

Endopeptidazele prezinta diferente de specificitate in functie de natura AA ce formeaza legatura peptidica pentri ambii sau pentru un AA.

Exopeptidazele se diferentiaza in:

aminopeptidaze: specifica pentru capatul N terminal

carboxipeptidaze: specifica pentru captul C terminal

peptidazele sunt biosintetizate si secretate sub forma de zimogen/proenzime (pentru protejarea celulelor secretoare de actiunea lor hidrolitica)

zimogenii sunt forme inactive ale enzimei. Activitatea aceostra se realizeaza hidrolitic si consta in detasarea de la capetele (int) a unor oligopeptide, evidentind centrul activ.

Enzimele proteolitice digestive

Sucul gastric: pH 1,5-2,5

proenzima: pepsinogen, care se activeaza in indepartarea hidrolitica a 42 resturi de AA de la capatul N terminal. Enzima activa: pepsina si cu pH optim 2 este o endopeptidaza. Substratul: prot, produsi de reactie: polipeptide

proenzima: prolabfermentul este activat de cationii de Ca. Enzima chimozima suc gastic sugari

substratul:cazeina din lapte si are rol in coagularea laptelui.

Sucul pancreatic pH 7,5-8

Ca:tripsinogenul: se cativeaza prin indepartarea a 6 resturi de AA de la capatul N terminal.

Enzima tripsina: endopeptidaza.

Substratul :polipeptide. Produsii de reactie : polipeptide si peptide

Ca: Chimotripsinogenul se activeaza prin indepartearea a 2 resturi de AA sub actiunea tripsinei

Enzima activatore: chimotripsina: endopeptidaza

Substat:polipeptide+peptide. Produsii de reactie sunt peptide mici.

Ca: proelastaza se transforma in enzima activa sub actiunea tripsinei

Enzima activatoare: elastaza endopeptidaza

Substratul : elastina. Produsii de reactie , peptide si AA

Ca: procarboxipeptidaza activa ca enzima sub actiunea tripsinei

Enzima activatoare: carboxipeptidaza(exopeptidaza)

Substratul:proteine,polipeptide,peptide.Produsii de reactie :polipeptide, peptide, AA.

Sucul intestinal pH 6,2-7,3

Nu avem proenzime.

Enzimele sunet de tip :

aminopeptidaze: exopeptidaze, substrat peptide.Produsul de reactie peptide mici, άAA.

Dipeptidaze, substat: dipeptide, produsii de reactie, ά AA

Absenta de AA are loc la nivelul intestinului subtire, AA ajungand apoi in ficat prin sangele portal.Absenta se realizeaza prin transport mediat de proteine specializate:translocaze. Se cunsosc 5 sisteme de transport al ά AA:

pentru AA neutrii ( -alanina, valina, leuchina, izoleucina, metionina, fenilalanina )

pentru άAA bazici (lizina m arginina,

pentru iminoacizi si glicina

pentru AA de tip acid (acid glutamic, aspartic)

pentru aminoacizii(taurina si alanina)

Translocazele semana cu enzimele:

prezinta fenomen de saturare cu substratul

sunt susceptibile la actiunea unor inhibitori

Absenta AA se realizeaza prin consum de energie activ si necesita prezenta cationilor de Na. Deoarece in unele data experimentale s-a obtinut, raspuns imun , la unele proteine administrate pe cale digestiva nu este exclus ca la nivel intestinal sa poata fi absente oligopeptidele/proteinele mici.

Caile generale de catabolizare ale AA

In organismul animal, AA sunt supusi unor transformari cu caracter generalizat:

1) decarboxilarea asigura formarea unei game largi de amine biogene.

2) transaminarea : se obtin cetoacizi

Decarboxilarea AA

Un mare numar de AA sufera decarboxilare obtinand amine primare, corespunzatoare amine biogene.Reactia catalizata de aminoacildecarboxilaze specifice a caror coenzima este piridoxol fosfatul?

De o importanta deosebita sunt reactiile de transaminare la care participa acidul piruvic si acidul -cetoglutaricàintermediar in ciclul Krebs si se comporta ca un adevarat colector de grupe amine.Aprope toti AA participa la reactia de transaminare (exceptie ?? si lizina