Beta oxidace, glycerol

β-oxidace mastných kyselin/Lynenova spirála

• V mitochondrii

• Hlavní dráha odbourávání mastných kyselin z TAG

  • Z TAG získáme více než dvojnásobek energie oproti sacharidům <- všechny uhlíky jsou redukovatelné

  • Ukládání energie v tucích je také výhodné, protože na sebe nevážou tolik vody. Pokud bychom jako zásobu energie využívali převážně sacharidy, kvůli hmotnosti navázané vody bychom vážili o několik desítek kilogramů více!

• Spirální dráha – sled 4 reakcí, které se opakují až do úplného odbourání MK

  • V jedné spirále se odštěpí 2 uhlíky ve formě acetyl-CoA

• Sumární rovnice:

1. Odtržení 2 vodíků z uhlíků C2 a C3 -> vznik enoyl-SCoA

   • Enzym acyl-CoA-dehydrogenasa s prostetickou skupinou FAD, vodíky jsou předány ubichinonu (Q) = postranní vstup do dýchacího řetězce/kotvený komplex II

2. Stereospecifická adice vody -> 3-L-hydroxyacyl-SCoA

   • Po této reakce se jmenuje celá dráha – došlo tu ke změně na C3 uhlíku = β uhlíku

3. Dehydrogenace OH skupiny na C3 -> vznik oxoskupiny -> 3-oxoacyl-SCoA

   • Akceptorem elektronů je NAD+

4. Slabá vazba mezi C3 a C2 je thiolyticky štěpena -> C3 je připojen na HSCoA a vzniká tak acyl o 2 C kratší + acetyl-SCoA

• Tímto procesem lze štěpit jen nasycené a nerozvětvené MK se sudým počtem uhlíků!

• Počet jednotek ATP získaných z β-oxidace

$$p_{\text{ATP}} = 12\frac{n}{2} + 5\frac{n - 2}{2} - 2$$

• 12 ATP z Krebsova cyklu (pro 1 acetyl-SCoA)

• 5 ATP ze samotné β-oxidace (2 za QH2, 3 za NADH+H+)

• -2 ATP za aktivaci MK v cytosolu

Biosyntéza MK

• Podobné β-oxidace až na pár výjimek:

  • Průběh v cytosolu (ne v mitochondrii) – nově vzniklé MK se tak hned nerozloží v β-oxidaci

  • Pří dvou hydrogenačních reakcích je jako zdroj NADPH (ne QH2 a NADH+H+)

  • 3-D-hydroxyacyl-ACP (analog 3-L-hydroxyacyl-SCoA)

  • Thiolytické štěpení na acetyl-SCoA není vratné! -> musíme acetyl-SCoA aktivovat karboxylací na malonyl-SCoA (ligasová reakce) -> pak už může dojí t k vlastnímu prodloužení řetězce o 2 uhlíky

  • Acylové zbytky jsou vázány na ACP (acyl carrier protein) – místo na volný CoA

    • ACP obsahují analog CoA s panthotenovou skupinou a cysteinaminem na konci řetězce

• V cytosolu eukaryot probíhá celá biosynthéza v jednom velmi komplexním enzymu ->vzniká lineární kyselina palmitová (16 C) -> vyšší MK se syntetizují v endoplasmatickém retikulu

Glycerol

• Vzniká odštěpením acylových zbytků - částečně v trávicím traktu, převážně ale v cytosolu jaterních buněk z monoacylglycerolů

• Volný glycerol je v jaterních buňkách aktivován fosforylací na L-glycerol-1-fosfát/sn-glycerol-3-fosfát

  • Ten může sloužit pro zpětnou syntézu TAG a fosfatidátů

  • Nebo se dehydrogenuje na dihydroxyacetonfosfát -> vstup do glykolysy či glukogenese

    • Vzniká NADH+H+

Biosyntéza TAG

• Prekursorem je aktivovaný glycerol (sn-glycerol-3-fosfát)

• Na volné OH skupiny se ve dvou krocích naváže (transferasa) acyl z acyl-SCoA -> vzniká fosfatidová kyselina (skoro TAG, ale na třetím C má fosfátový zbytek)

• Hydrolytické odštěpení fosfátu -> vzniká 1,2-diacylglycerol (hydrolasa)

• Poslední acyl se naváže na C3 (transferasa)

• TAG jsou poté uloženy v adipocytech (tukové buňky), v menší míře i ve svalech

Biosyntéza fosfatidátů -???

Ketonové látky – aceton, acetoacetát, 3-hydroxybutyrát

• Vznikají z acetyl-CoA

• Vznik v mitochondrii jaterních buněk při nedostatku glukosy (více probíhá β-oxidace) – hladovění, diabetes

• Zdroj E pro mozkové buňky, které nemají žádný náhradní zdroj E

• Aceton je z těla vylučován močí nebo dýcháním (už nemůže být převeden zpět na acetyl-CoA)