Obiectivele de Învățare
Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți fi capabili să:
- Explica modul în care energia poate fi derivat din grăsimi
- Explicați scopul și procesul de cetogenezei
- Descrie procesul de cetonă de oxidare a corpului
- Explicați scopul și procesul de lipogeneza
Grăsimi (sau trigliceride) în organism sunt ingerate ca alimente sau sintetizata de adipocite sau hepatocite din glucide precursori., Metabolismul lipidic implică oxidarea acizilor grași pentru a genera energie sau pentru a sintetiza noi lipide din molecule constituente mai mici. Metabolismul lipidic este asociat cu metabolismul carbohidraților, deoarece produsele de glucoză (cum ar fi acetil CoA) pot fi transformate în lipide.
Figura 1. O moleculă de trigliceride (a) se descompune într-o monogliceridă (b).,metabolismul lipidic începe în intestin, unde trigliceridele ingerate sunt defalcate în acizi grași cu catenă mai mică și ulterior în molecule de monogliceride prin lipaze pancreatice, enzime care descompun grăsimile după ce sunt emulsionate de sărurile biliare. Când alimentele ajung în intestinul subțire sub formă de chimme, un hormon digestiv numit colecistokinină (CCK) este eliberat de celulele intestinale din mucoasa intestinală., CCK stimulează eliberarea lipazei pancreatice din pancreas și stimulează contracția vezicii biliare pentru a elibera sărurile biliare stocate în intestin. CCK călătorește, de asemenea, în creier, unde poate acționa ca un supresor al foamei.
Figura 2. Chilomicronii conțin trigliceride, molecule de colesterol și alte apolipoproteine (molecule de proteine)., Ele funcționează pentru a transporta aceste molecule insolubile în apă din intestin, prin sistemul limfatic și în fluxul sanguin, care transportă lipidele în țesutul adipos pentru depozitare.împreună, lipazele pancreatice și sărurile biliare descompun trigliceridele în acizi grași liberi. Acești acizi grași pot fi transportați prin membrana intestinală. Cu toate acestea, odată ce traversează membrana, ele sunt recombinate pentru a forma din nou molecule de trigliceride., În celulele intestinale, aceste trigliceride sunt ambalate împreună cu moleculele de colesterol în veziculele fosfolipide numite chilomicroni. Chilomicronii permit grăsimilor și colesterolului să se deplaseze în mediul apos al sistemului limfatic și circulator. Chilomicronii părăsesc enterocitele prin exocitoză și intră în sistemul limfatic prin Lactee în vilozitățile intestinului. Din sistemul limfatic, chilomicronii sunt transportați în sistemul circulator., Odată ajuns în circulație, ele pot merge fie la ficat, fie pot fi depozitate în celulele grase (adipocite) care cuprind țesutul adipos (grăsime) găsit în tot corpul.pentru a obține energie din grăsimi, trigliceridele trebuie mai întâi defalcate prin hidroliză în cele două componente principale ale acestora, acizii grași și glicerolul. Acest proces, numit lipoliză, are loc în citoplasmă. Acizii grași rezultați sunt oxidați prin β-oxidare în acetil CoA, care este utilizat de ciclul Krebs., Glicerolul care este eliberat din trigliceride după lipoliză intră direct pe calea glicolizei ca DHAP. Deoarece o moleculă de trigliceride produce trei molecule de acid gras cu până la 16 sau mai mulți Carboni în fiecare, moleculele de grăsime produc mai multă energie decât carbohidrații și sunt o sursă importantă de energie pentru corpul uman. Trigliceridele produc mai mult de două ori energia pe unitate de masă în comparație cu carbohidrații și proteinele. Prin urmare, atunci când nivelurile de glucoză sunt scăzute, trigliceridele pot fi transformate în molecule de acetil CoA și utilizate pentru a genera ATP prin respirația aerobă.,descompunerea acizilor grași, numită oxidare a acizilor grași sau beta (β)-oxidare, începe în citoplasmă, unde acizii grași sunt transformați în molecule de acil CoA grași. Acest acil CoA gras se combină cu carnitina pentru a crea o moleculă de acil carnitină grasă, care ajută la transportul acidului gras peste membrana mitocondrială. Odată ajuns în matricea mitocondrială, molecula acil carnitină grasă este transformată înapoi în acil CoA grasă și apoi în acetil CoA., Acetil CoA nou format intră în ciclul Krebs și este utilizat pentru a produce ATP în același mod ca acetil CoA derivat din piruvat.
Figura 3. Faceți clic pentru o imagine mai mare. În timpul oxidării acizilor grași, trigliceridele pot fi defalcate în molecule de acetil CoA și utilizate pentru energie atunci când nivelurile de glucoză sunt scăzute.dacă acetil CoA excesiv este creat din oxidarea acizilor grași și ciclul Krebs este supraîncărcat și nu se poate descurca, acetil CoA este deviat pentru a crea corpuri cetone., Aceste corpuri cetone pot servi drept sursă de combustibil dacă nivelurile de glucoză sunt prea scăzute în organism. Cetonele servesc drept combustibil în perioadele de înfometare prelungită sau când pacienții suferă de diabet necontrolat și nu pot utiliza cea mai mare parte a glucozei circulante. În ambele cazuri, depozitele de grăsimi sunt eliberate pentru a genera energie prin ciclul Krebs și vor genera corpuri cetone atunci când se acumulează prea mult acetil CoA.în această reacție de sinteză a cetonelor, excesul de acetil CoA este transformat în hidroximetilglutaril CoA (HMG CoA)., HMG CoA este un precursor al colesterolului și este un intermediar care este ulterior transformat în β-hidroxibutirat, corpul cetonic primar din sânge.
Figura 4. Excesul de acetil CoA este deviat de la ciclul Krebs la calea ketogenezei. Această reacție apare în mitocondriile celulelor hepatice. Rezultatul este producerea de β-hidroxibutirat, corpul cetonic primar găsit în sânge.,
oxidarea corpului cetonic
organele despre care s-a crezut clasic că depind exclusiv de glucoză, cum ar fi creierul, pot folosi de fapt cetone ca sursă alternativă de energie. Acest lucru menține funcționarea creierului atunci când glucoza este limitată. Când cetonele sunt produse mai repede decât pot fi utilizate, ele pot fi defalcate în CO2 și acetonă. Acetona este îndepărtată prin expirație. Un simptom al ketogenezei este că respirația pacientului miroase dulce ca alcoolul. Acest efect oferă o modalitate de a spune dacă un diabetic controlează corect boala., Dioxidul de carbon produs poate acidifica sângele, ducând la cetoacidoză diabetică, o afecțiune periculoasă la diabetici.cetonele se oxidează pentru a produce energie pentru creier. beta (β)-hidroxibutirat este oxidat la acetoacetat și NADH este eliberat. O moleculă HS-CoA este adăugată la acetoacetat, formând acetoacetil CoA. Carbonul din CoA acetoacetil care nu este legat de CoA se detașează, împărțind molecula în două. Acest carbon se atașează apoi la o altă HS-CoA liberă, rezultând două molecule de acetil CoA., Aceste două molecule de acetil CoA sunt apoi prelucrate prin ciclul Krebs pentru a genera energie.
Figura 5. Când glucoza este limitată, corpurile cetonice pot fi oxidate pentru a produce acetil CoA pentru a fi utilizate în ciclul Krebs pentru a genera energie.când nivelurile de glucoză sunt abundente, excesul de acetil CoA generat de glicoliză poate fi transformat în acizi grași, trigliceride, colesterol, steroizi și săruri biliare., Acest proces, numit lipogeneză, creează lipide (grăsimi) din acetil CoA și are loc în citoplasma adipocitelor (celulele grase) și hepatocitelor (celulele hepatice). Când mănânci mai multă glucoză sau carbohidrați decât are nevoie corpul tău, sistemul tău folosește acetil CoA pentru a transforma excesul în grăsime. Deși există mai multe surse metabolice de acetil CoA, acesta este cel mai frecvent derivat din glicoliză. Disponibilitatea acetil CoA este semnificativă, deoarece inițiază lipogeneza., Lipogeneza începe cu acetil CoA și avansează prin adăugarea ulterioară a doi atomi de carbon dintr-un alt acetil CoA; acest proces se repetă până când acizii grași au lungimea corespunzătoare. Deoarece acesta este un proces anabolic care creează legături, ATP este consumat. Cu toate acestea, crearea de trigliceride și lipide este o modalitate eficientă de stocare a energiei disponibile în carbohidrați. Trigliceridele și lipidele, moleculele de energie înaltă, sunt stocate în țesutul adipos până când sunt necesare.,deși lipogeneza apare în citoplasmă, acetil CoA necesar este creat în mitocondrii și nu poate fi transportat peste membrana mitocondrială. Pentru a rezolva această problemă, piruvatul este transformat atât în oxaloacetat, cât și în acetil CoA. Două enzime diferite sunt necesare pentru aceste conversii. Oxaloacetat se formează prin acțiunea piruvatului carboxilazei, în timp ce acțiunea piruvatului dehidrogenazei creează acetil CoA. Oxaloacetat și acetil CoA se combină pentru a forma citrat, care poate traversa membrana mitocondrială și poate intra în citoplasmă., În citoplasmă, Citratul este transformat înapoi în oxaloacetat și acetil CoA. Oxaloacetat este transformat în malat și apoi în piruvat. Piruvatul traversează membrana mitocondrială pentru a aștepta următorul ciclu de lipogeneză. Acetil CoA este transformat în malonil CoA care este utilizat pentru a sintetiza acizii grași. Figura 6 rezumă căile metabolismului lipidic.
Figura 6. Lipidele pot urma una din mai multe căi în timpul metabolismului. Glicerolul și acizii grași urmează căi diferite.,
capitolul revizuire
lipidele sunt disponibile organismului din trei surse. Acestea pot fi ingerate în dietă, stocate în țesutul adipos al corpului sau sintetizate în ficat. Grăsimile ingerate în dietă sunt digerate în intestinul subțire. Trigliceridele sunt defalcate în monogliceride și acizi grași liberi, apoi importate pe mucoasa intestinală. Odată traversate, trigliceridele sunt resintetizate și transportate în ficat sau în țesutul adipos., Acizii grași sunt oxidați prin acid gras sau β-oxidare în molecule de acetil CoA cu două carbon, care pot intra apoi în ciclul Krebs pentru a genera ATP. Dacă excesul de acetil CoA este creat și supraîncărcă capacitatea ciclului Krebs, acetil CoA poate fi utilizat pentru a sintetiza corpurile cetone. Când glucoza este limitată, corpurile cetone pot fi oxidate și utilizate pentru combustibil. Excesul de acetil CoA generat de ingestia excesivă de glucoză sau carbohidrați poate fi utilizat pentru sinteza acizilor grași sau lipogeneză. Acetil CoA este utilizat pentru a crea lipide, trigliceride, hormoni steroizi, colesterol și săruri biliare., Lipoliza este defalcarea trigliceridelor în glicerol și acizi grași, ceea ce le face mai ușor pentru organism să proceseze.
verificare automată
răspundeți la întrebarea (întrebările) de mai jos pentru a vedea cât de bine înțelegeți subiectele abordate în secțiunea anterioară.
întrebări de gândire critică
- discutați despre modul în care carbohidrații pot fi depozitați sub formă de grăsimi.dacă respirația unui diabetic miroase a alcool, ce ar putea însemna asta?