Chương III Sự biến dưỡng lipid

11 CHƯƠNG III SỰ BIẾN DƯỠNG LIPID 1. Vai trị của lipid 2. Sự tiêu hĩa và hấp thu lipid 3. Sự oxy hĩa triacylglycerol (triglyceride) 4. Sự tổng hợp lipid trong mơ bào động vật 5. Sự biến dưỡng các acid béo khơng no thiết yếu 6. Sự biến dưỡng ở mơ mỡ 7. Vai trị của mơ mỡ nâu trong sinh nhiệt 8. Biến dưỡng của lipoprotein huyết tương 9. Rối loạn biến dưỡng chất béo 2 1. CÁC NHÓM LIPID TRONG MÔ BÀO VÀ VAI TRÒ CỦA CHÚNG
TRIGLYCERIDE : dầu, mỡ tự nhiên Ester của glycerol với 3 acid béo. Vai trò : Dự trữ năng lượng oxy hóa cung cấp 20 – 30% nhu cầu NL của cơ thể CH2-O – CO - R1 CH –O – CO - R2 CH2-O – CO - R3 Triacylglycerol 3 CH3-(CH2)7 CH3-(CH2)7 HOOC- (CH2)7 (CH2)7- COOHH H H H Acid oleic (dạng cis) Acid oleic (dạng trans) Các acid thường gặp trong dầu mỡ tự nhiên : C16 : palmitic (C16, no), palmitoleic (C16:1 ∆9) C18 : stearic (C18, no), oleic (C18:1 ∆9) CH3-(CH2)7-CH = CH-(CH2)3-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH 12,α3,β918 4 CÁC RƯỢU CH2- OH CH- OH CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-CH-CH2OH CH2- OH OH NH2 Glycerol Sphingosine CH-CH2-CH2-CH2-CH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 HO 1 17 3 7 9 10 12 18 19 27 Cholesterol C16H33OH Rượu cetylic 25
PHOSPHOLIPID  Glycerophospholipid : Glycerol + 2 acid béo + H2PO3 (phosphatide) + nhóm chứa N - Serine phosphatide (serine) - Cephalin (cholamine) → Thromboplastin – đông máu - Leucithine (choline) Nói chung phosphatide là hợp phần quan trọng của màng tế bào và các loại màng sinh học khác.  Sphingophospholipid : rượu amin sphingosine + + acid béo + gốc phosphate -H2PO3 → Trong thành phần cấu tạo mô não 6 CÁC PHOSPHOLIPID GLYCEROPHOSPHOLIPID OH O-CH2-CH-COOH NH2 CH2-O – CO - R1 CH –O – CO - R2 CH2-O- P=O OH O-CH2-CH2-NH2 CH2-O – CO – R1 CH –O – CO - R2 CH2-O- P=O OH O-CH2-CH2-N CH2-O – CO – R1 CH –O – CO - R2 CH2-O- P=O CH3 CH3 CH3 CephalineSerine phosphatide Lecithine (Serine) (Colamine) (Choline) 7
STEROID : Ester của rượu đa vòng sterol với acid béo  Động vật : cholesterol (C27) cho nhiều dẫn xuất quan trọng như : → 7 dehydrocholesterol tia tử ngoại vitamin D3 → Các acid mật → Các hormone sinh dục đực và cái  Thực vật : Ergosterol (C28, nối đôi C22 = C23) → vitamin D2
Nguồn gốc lipid trong cơ thể động vật : từ thức ăn và do mỡ được tổng hợp tứ glucose ở mô mỡ. 8 CH3 CH3 HO 1 17 3 7 9 10 12 18 19 21 20 26 27 25 CH3 CH3 O 1 17 3 7 9 10 12 18 19 21 20 27 26 22 23 25 24 Cholesterol (C) Cholesterol ester (CE) R – C O 39 2. TIÊU HÓA MỠ - Chủ yếu xẩy ra ở ruột non. - Điều kiện : Mỡ được nhũ hóa (0,5 – 20 µm) Enzyme lipase hoạt hóa -Triglyceride βMono glyceride Glycerol + Acid béo hạt mỡ 0,5 µm có thể hấp thu được Lipase Tác động của acid mật, muối mật 10 CH3 CH3 HO 3 7 12 CO – NH-CH2-CH2-SO3H HO OH Taurine CH3 CH3 HO 3 7 12 CO – NH-CH2-COOH HO OH Glycine Taurocholic acid Glycocholic acid 11 HẤP THU  Glycerol -> thẩm thấu khuyếch tán vào t/b niêm mạc ruột.  Acid béo kết hợp với acid mật thành hợp chất hòa tan (acid choleic) để đi vào tế bào niêm mạc ruột. Ở đó chúng lại tách ra.  Một phần glycerol, các acid béo ngắn hấp thu qua đường tĩnh mạch của vào gan, rồi mới vào hệ tuần hoàn. 12  Ở t/b niêm mạc ruột glycerol ester hĩa trở lại với các AB theo hướng tạo thàh triglycerid mới đặc trưng của cơ thể.  Triglycerid, cholesterol, phospholipid hình thành ở võng nội chất của tế bào biểu mô - đi vào ống lâm ba của nhung mao, - tập trung đổ vào ống lâm ba ngực, - đi vào tĩnh mạch dưới xương đòn gánh - về tim, vận chuyển trong máu dưới dạng lipoprotein hịa tan, đi đến các mơ mỡ dự trữ. 413 Hấp thuTế bào niêm mạc ruộtỐng ruột PL C βMG AB Glycerol TG ABMN CE PL C AB βMG Glycerol ABMN TG CE Apoprotein Hạt mỡ VLDL Bạch huyết Máu TM cửa GAN AB-alb SỰ VẬN CHUYỂN LIPID TRONG CƠ THỂ 14 3. SỰ OXY HÓA ACID BÉO 3.1. SỰ β - OXY HÓA ACID BÉO - Gan là cơ quan chủ yếu thực hiện oxy hóa mỡ. - Sự oxy hóa mỡ ở mô mỡ nâu chủ yếu để sinh nhiệt (động vật sơ sinh, động vật ngủ đông). - Sự oxy hóa acid béo xảy ra ở phần khuôn ty thể. - Các acid béo được oxy hóa thường là acid béo no, có mạch C chẵn. 15
MỤC ĐÍCH của sự β oxy hoá acid béo : - oxy hóa acid béo→ đưa các cặp H vào chuỗi HH → ATP - Cắt acid béo thành từng đơn vị C2 – acetyl CoA→ vào CT Krebs 16 (CH3)3 – N+ - CH2 – CH – CH2 – COO- O CÁC PHẢN ỨNG β -OXY HÓA (1)Pư hoạt hóa acid béo→Acyl CoA nhờ sự xúc tác của thiokinase (acyl CoA synthetase), CoA và ATP. Quá trình xẩy ra ở màng ngoài ty thể. Acyl CoA được vận chuyển vào matrix ty thể nhờ sự giúp đỡ của carnitine : C – R O Gắn acid béo 517 Hình 3.4 : Sự hoạt hóa & vận chuyển acid béo vào matrix ty lạp thể 18Hình 3.5 : Các phản ứng β-oxy hóa acid béo (2) Oxy hóa lần I (3) Hydrate hóa (4) Oxy hóa lần II (5) Cắt 2C (n-2) Acetyl CoA 19 20 3.2. SỰ OXY HÓA CÁC ACID BÉO KHÔNG NO Thí dụ : oxy hóa acid oleic - Sau 3 vòng β oxy hóa như bình thường→ còn acid C12 : 3,4 cis→ 2,3 trans → tiếp tục oxy hóa : CH3 - (CH2)7 - C = C - CH2 – COOH H H H CH3 – (CH2)7 – CH2 – C = C – COOH H 12 4 3 2 1 23 Epimerase 621 SỰ OXY HOÁ CÁC ACID BÉO CÓ MẠCH C LẺ 22 3.3. SỰ VẬN CHUYỂN ACETYL CoA TỪ GAN -> CƠ - Ở gan : 2 Acetyl CoA + H2O Acetoacetate + 2 CoA + H+ -Ở cơ : CoA transferase Acetoacetae +Succinyl CoA Ac.acetyl CoA+ Succinate Thioforase Acetoacetyl CoA 2Acetyl CoA CoA.SH 23 3.4. SỰ THÀNH LẬP CÁC THỂ KETONE (H.3.15) 24Sự thành lập và biến dưỡng các thể ketone ở gan và cơ 725 4. SỰ TỔNG HỢP LIPID
MỤC ĐÍCH : B/đ glucose → mỡ để dự trữ năng lượng Glucose→Dihydroxyacetone P→Pyruvate→Acetyl CoA NADH+H+ NAD+ Glycerol-3-P 2 Acyl CoA Phosphatidic acid Acyl CoA Pi TRIGLYCERIDE 26 4.1. SỰ TỔNG HỢP ACID BÉO TRÊN MULTYENZYME Ở TẾ BÀO CHẤT - Acid béo có thể được tổng hợp trong ty thể nhờ hệ thống enzyme β- oxy hóa theo các phản ứng đi ngược β - oxy hóa, Qúa trình xẩy ra khi mô bào nghèo O2, không quan trọng. - Sự tổng hợp acid béo chủ yếu xảy ra trên hệ thống multyenzyme ở TBC, gồm 6 E gắn trên protein mang ACP (acyl carrier protein) (P: peripheral) (C : celtral) SHP SHC ACP E 27 28 829 30 Hình 3.10 : CÁC PHẢN ỨNG TỔNG HỢP ACID BÉO 1 2 3 4 5 6 31 ACP E SHP SHC CH3–CO∼ SCoA + Acetyl transacylase ACP E SP SHC CH3–CO∼ (1) Phản ứng 1: thành lập ACETYL-ACP: P/tử acetyl CoA thứ nhất gắn vào SHC-ACP, sau đó chuyển ra SHP- ACP, với sự xúc tác của Acetyl transacylase : Acetyl-ACP Lưu ý : chỉ có pt acetyl-CoA đầu tiên không qua giai đoạn malonyl hóa CoASH 32 CH3–CO∼ SCoA + CO2Carbocylase ACP E SP SHC CH3–CO∼ (2) Phản ứng 2: thành lập MALONYL-ACP: P/tử acetyl CoA thứ hai trải qua giai đoạn thành lập malonyl-CoA, sau đó gắn vào SHC-ACP, enzyme xúc tác malonyl transacylase : Acetyl- malonyl-ACP ATP ADP+Pi COO-CH2–CO∼ SCoA Malonyl-CoA ACP E SP SC CH3–CO∼ Malonyl trans acylase COO-CH2–CO∼ - CoASH 933 Acetyl- malonyl-ACP ACP E SP SC CH3–CO∼ COO-CH2–CO∼ (3) Phản ứng thành lập ACETO ACETYL-CoA : Aceto acetyl -ACP ACP E SHP SCCH3 – CO - CH2–CO∼ β -Ketoacyl-ACP synthetaseCO2 34 Butyryl -ACP ACP E SHP SCCH3 – CH2 - CH2–CO∼
Vòng II : ACP E SP SC CH3 – CH2 - CH2–CO∼ Malonyl -CoA 35 -Vòng 1 : BYTYRYL -ACP (C4) - Vòng 2 : CAPRONYL-ACP (C6) - Vòng 3 : CAPRILYL-ACP (C8) - Vòng 4 : CAPRYL-ACP (C10) - Vòng 5 : LAURYL-ACP (C12) - Vòbg 6 : MIRISTYL-ACP (C14) - Vòng 7 : PALMITYL-ACP (C16) Trên multyenzyme ở TBC chỉ tổng hợp đến C16 palmitic acid. Qúa trình kéo dài thêm mạch C và tổng hợp acid béo không no được thực hiện ở ty thể hoặc lưới nội chất. 36 KÉO DÀI MẠCH CARBON CỦA ACID BÉO -Ở lưới nội chất : PALMITIC ACID + MALONYL CoA → STEARIC A. -Ở ty thể : PALMITIC ACID + ACETYL CoA → STEARIC A. TỔNG HỢP ACID BÉO KHÔNG NO Sự thành lập acid béo không bão hòa được thực hiện ở lưới nội bào bởi các enzyme terminal desaturases , ở động vật hữu nhũ có 4 loại là ∆9-, ∆6-, ∆5 –và ∆4 -fatty acyl-CoA desaturases, đây là các enzyme chứa sắt không heme, xúc tác p ư : 10 37 H H O CH3-(CH2)x- C – C -(CH2)y-C-SCoA + NADH+H+ + O2 H H O CH3-(CH2)x- C= C -(CH2)y-C-SCoA + 2H2O+ NAD+ H H fatty acyl-CoA desaturases ∆9- fatty acyl -CoA desaturase complex : - Desaturase - Cytochrome b5 - NADH-cytochrome b5 reductase 38 4.2. TỔNG HỢP TRIGLYCERIDE
Glycero 3-P kết hợp 2 acid béo→ acid phosphatidic, là sản phẩm trung gian quan trọng để tổng hợp triglyceride và cả các phosphatide 2 R-C ∼ S.CoA + O CH2-O-CO-R1 R2-CO-O-CH CH2-O- P CH2OH HO-CH CH2-O- P Glycero 3-P acyl transferase - 2 CoASH Glycero 3-phosphate Acid phosphatidic 39 CH2-O-CO-R1 R2-CO-O-CH CH2-O- P Phosphatase - Pi Acid phosphatidic R3-C ∼ S.CoA O CH2-O-CO-R1 R2-CO-O-CH CH2-O-CO-R3 Diacyl glycerol transferase - CoASH TRIGLYCERIDE CH2-O-CO-R1 R2-CO-O-CH CH2-OH Diacyl glycerol 40 5. BD CÁC ACID BÉO KHÔNG NO THIẾT YẾU Được tổng hợp ở thực vật  LINOLEIC ACID (C18:2 ∆ 9,12) → ω 6 (9,12 octadeca dienoic acid)  LINOLENIC ACID (C18:3 ∆ 9,12,15) → ω3 (6,9,12 octadeca trienoic acid)  ARACHIDONIC ACID (C20:4 ∆ 5,8,11,14) → AA (5,8,11,14 eicosa tetraenoic acid) -> prostaglandin  DHA : DECOSA HEXAENOIC ACID (DX từ ω3)  EPA : 5,8,11,14,17 EICOSA PENTAENOIC ACID 11 41 • Sinh tổng hợp acid béo nhiều nối đơi khơng xẩy ra ở tế bào vi sinh vật, đặc biệt xẩy ra nhiều ở thực vật. • Trong cơ thể động vật các liên kết đôi được tạo thành theo những nguyên tắc sau : • - LK đôi đầu tiên luôn luôn được tạo ở C thứ 9. • - LK đôi kế tiếp được tạo giữa LK đôi trước và nhóm COOH và cách LK đôi trước 3C (từ ∆9 có thể tạo ∆6, chứ không thể tạo ∆12) . 42  Các acid béo không no nhiều LK đôi trong cơ thể động vật đều có nguồn gốc từ 4 tiền chất : - Palmitooleic C16 ∆9→ tạo nhóm Cω-7 - Oleic C18 ∆9→ tạo nhóm Cω-9 - Linoleic C18 ∆9,12→ tạo nhóm Cω-6 - Linolenic C18 ∆9,12,15→ tạo nhóm Cω-3  Acid linoleic và linolenic cơ thể động vật không tổng hợp được, phải lấy từ thức ăn vào, do đó gọi là acid béo thiết yếu (hay vitamin F). 43 SỰ TẠO THÀNH PROSTAGLANDIN PALMITATE C16 Palmitooleate C16 ∆9 Stearate C18 Acid béo bão hòa dài hơn Vacemate C18 ∆11 + C2 Kéo dài Oleate C18 ∆9 Linoleate C18 ∆9,12 Khử bão hòa Xẩy ra ở thực vật (không xẩy ra ở đv có xương sống) 44 Linoleate C18 ∆9,12 α Linolenate C18 ∆9,12,15 γ Linoleate C18 ∆6,9,12 Eicosatrienoate C20 ∆8,11,14 Prostaglandin G2, E2, F2α Acid béo nhiều liên kết đôi Thực vật Động vật , người Kéo dài và khử bão hòa + C2 - 2H Arachidonate C20 ∆5,8,11,14 (Eicosa tetraenoat) Prostaglandin G1 12 45 Hình 3.11 : Công thức cấu tạo của một số prostaglandin 46 6. SỰ BIẾN DƯỠNG Ở MÔ MỠ (hình 3.12 ) 47 7. LIPOPROTEIN HUYẾT TƯƠNG Vai trò : Tham gia vận chuyển và biến dưỡng lipid
Chylomicron : Các hạt mỡ nhỏ thấm qua thành ruột.
VLDL (very low density lipoprotein) - β-pre- lipoprotein. Một phần từ TA, một phần mỡ do gan t/h
LDL (low density lipoprotein)- β-lipoprotein : v/c 50% cholesterol để hình thành xơ vữa động mạch→ không tốt cho cơ thể.
HDL (hight density lipoprotein)- α -lipoprotein, v/c 20% cholesterol về gan để ch/ hóa→ có lợi cho cơ thể.
FFA (free fatty acid): acid béo tự do trong huyếttương. 48 13 49 8. ĐIỀU HÒA BIẾN DƯỠNG CHẤT BÉO BD chất béo liên quan mật thiết với biến dưỡng glucose 50
Các hormone tăng phân hủy mô mỡ : Adrenalin, noradrenalin, glucagon, ACTH, TSH, GH → hoạt hóa adenyl cyclase→ b/đ ATP → cAMP → hoạt hóa lipase cảm ứng hormone của mô mỡ→ tăng phân giải mô mỡ.
Các hormone ức chế phân giải mô mỡ : Insulin, PGE1 và nicotinic acid. - Insulin ức chế adenyl cyclase→ giảm cAMP→ không hoạt hóa lipase mô mỡ. Insulin còn có vai trò tăng cường tổng hợp mô mỡ. - PGE1 và nicotinic acid : hoạt hóa phosphodiesterase tăng phân hủy cAMP→ AMP. 51 52 RỐI LOẠN BIẾN DƯỠNG CHẤT BÉO
Chứng gan béo ; do thiếu phosphatide→ giảm sự β oxy hóa AB, mỡ tích lại ở gan. → cần bổ sung vào khẩu phần các chất tiêu mỡ : methionine, choline, serine …
Chứng ketosis : do ketone huyết→ toan huyết, liên quan với chứng cao đường huyết. Hậu qủa : mất cân bằng acid-base máu, mất một số cation đệm, mất chất kiềm→ tình trạng ketoacidosis. Thường gặp ở bò sữa cao sản.
Chứng xơ vữa mạch máu→ liên quan với LDL và cholesterol.
Chứng sỏi mật, sỏi bàng quang→ cholesterol và bilirubin