METABOLISMUL LIPIDELOR

1.     Biosinteza gliceridelor

a.     Biosinteza glicerolului

b.     Biosinteza acizilor grasi

c.      Biosinteza trigliceridelor

2.     Catabolismul gliceridelor

a. Catabolismul glicerolului

b. Catabolismul acizilor grasI

Lipidele sunt substante eterogene din punct de vedere chimic de aceea metabolismul se studiaza pentru fiecare grupa in parte. Cercetarea proceselor metabolice s-a efectuat cu deuteriu, tritiu , azot marcat, ¹³C, ^l4C.

1.a Biosinteza glicerolului

Gliceridele sunt esteri ai glicerolului cu acizii grasi, sunt cele mai raspindite lipide, gasindu-se atat in regnul animal cit si in cel vegetal.

Glicerolul este componentul alcoolic atat al glicerolipidelor simple cat si al celor complexe. Se formeaza din aldehida 3 fosfoglicerica sau din fosfodihidroxiacetona, doua importante trioze cu rol metabolic care se obtin in cursul degradarii anaerobe a glucidelor. Acestea, prin reducere sI defosforilare dau glicerol si ATP.

O

CH                CH₂ - OH CH₂ - OH

NADH + H⁺ glicerofosfataza

CH - OH            CH - OH CH - OH + ATP

CH₂ - OH    CH₂ - O - P CH₂ - OH

Aldehida fosfoglicerica                   glicerol

CH₂ - OH CH₂ - OH CH₂ - OH

NADH + H^{+ glicerofosfokinaza}

C = O                           CH - OH CH - OH + ATP

ADP

CH₂ - O - P CH₂ - O - P CH₂ - OH

fosfodihidroxiacetonaglicerol

Fosfodihidroxiacetona sI aldehida 3 fosfoglicerica sunt in echilibru sI participa la numeroase procese de sinteza. In biosinteza gliceridelor actioneaza fosfoglicerolul care este mult mai activ decat glicerolul.

b. Biosinteza acizilor grasI

Este un proces consumator de energie care conduce la obtinerea de acizi grasI din acetil coenzima A (acid acetic activat) sI malonil coenzima A care se formeaza din glucide sI din acizi grasI prin oxidarea acestora. In cantitate mica acetil coenzima A se formeaza din aminoacizi, aldehida acetica, steroli, terpene, vitaminele E sI K.

Acizii grasI formati in acest fel contribuie la biosintezagliceridelor cre se depun in seminte, fructe; unii contribuie la formarea lipidelor complexe care sunt constituienti ai membranelor celulare sI ai tesuturilor cu activitate fiziologica intensa.

Biosinteza acizilor grasI are loc pe 2 caI:

a) Calea malonil CoA -calea citoplasmatica

b) Calea elongatiei sau calea mitocondriala

a) Reprezinta porincipala cale de biosinteza a acizilor grasi ; la plante are loc in cloroplaste, in unele sisteme nemitocondriale din citoplasma si in lichidul citoplasmatic.

Schema procesului este urmatoarea :

COOH

CH₃ - CO SCoA

acetil CoA  CH₃ - CO - CH - CO SCoA

CO₂ ATP acetil malonil CoA

HOOC-CH₂-CO SCoA

Malonil CoA HSCoA CO2

CH₃ - CO SCoA CH₃- CO-CH₂ CO SCoA

NADPH+H⁺

NADP+

OH

CH₃-CH₂-CH₂-CO SCoA CH₃-CH-CH₂-CO SCoA

Butiril CoA                            Hidroxibutiril CoA

NADP+

NADPH+H+

CH₃-CH=CH-CO SCoA H2O

Crotonil CoA

Substantele de baza sunt acetil coenzima A sI malonil coenzima A alaturi de care sunt necesare CO₂, HCO^-₃ , ATP, NADPH + H⁺ , ioni Mg ²⁺, Mn ²⁺ , oxigen, biotina, acid citric sI un complex enzimatic format din acid gras sintetaza, acetil CoA carboxilaza, biotincarboxilaza, dehidrogenaze, transacilaze, oxigenaze etc.

Acid gras sintetaza din spanac, avocado, arahide, drojdii reprezinta un sistem multienzimatic format din 6-7 enzime care sunt grupate pe o proteina solubila - proteina purtatoare de acil (ACP). Aceasta este formata din gruparea proteica sI o grupare prostetica , 4 fosfopanteteina care se leaga esteric de un rest de fosfoserina.

Etapa I - Acetil CoA, sub influenta acetil CoA carboxilazei,care are drept coenzima biotina, reactioneaza cu CO₂ activat sI formeaza malonil CoA. CO₂ rezulta din decarboxilarea acidului piruvic. Reactia este endergonica.

Acetil CoA se formeaza in mitocondrii dar membrana lor este impermeabila pentru acetil CoA de aceea aceasta se combina cu acidul oxalil acetic sI formeaza acidul citric care traverseaza membrana mitocondriala apoi se reface acetil CoA sI acidul oxalil acetic. Acidul citric este transportator de acetil CoA. Malonil CoA se poate obtine din acidul malonic.

Etapa a-II-a - Se formeaza un compus intermediar - acetil malonil CoA - sub actiunea unei enzime din sistemul acid gras sintetazei.

Etapa a-III-a - Se formeaza acetoacetil CoA sub actiunea malonil decarboxilazei . Aceasta are 2 atomi de carbon in plus fata de acetil CoA de la care s-a pornit biosinteza. Aceste transformari sunt exergonice.

Etapa a-IV-a - Acetoacetil CoA se reduce sub actiunea NADPH + H⁺ si se formeaza hidroxibutiril CoA (NADPH+H+ rezulta in procesul de fotofosforilare, ciclul Krebs, ciclul pentazofosfatilor).

Etapa a-V-a - Hidroxibutiril CoA se deshidrateaza sub actiunea erotonazei rezultand erotonil CoA.

Etapa a-VI-a - prin reducere cu NADPH+H+, sub actiunea unei ACP reductaze, rezulta butiril CoA, compus cu 4 atomi de carbon.

Spira s-a inchis si s-a format un acid gras cu doi atomi de carbon mai mult decat acetil CoA.

Biosinteza acizilor grasi este un proces spiralic, spiralele se repeta de jumatate minus 1 din numarul atomilor de carbon : de exemplu, pentru acidul palmitic sunt necesare 7 spire adica( 16 :2)-1 spire.

Scaderea continutului de acizi grasi din ciclul Krebs conduce la scaderea biosintezei lor.

b) Calea elongatiei

Are loc la nivelul mitocondriilor si se mai numeste calea mitocondriala.

Prin acest proces se formeaza acizi grasi cu catena carbonica lunga( C₁₈-C₃₀) din acizi grasi cu catena mai scurta( C₁₂- C₁₀), sub actiunea enzimelor.

Substanta activa care se cupleaza cu acizii grasi cu catena scurta este acetil CoA.

Formarea acidului stearic din acidul palmitic :

βcetotiolaza

CH₃-(CH₂)₁₄-CO SCoA + CH₃-CO SCoA

Palmitil CoA acetil CoA ATP, HSCoA

OH

NADH+H+

CH₃-(CH₂)₁₄-CO-CH₂-CO SCoA CH₃-(CH₂)₁₄-CH-CO SCoA

βCetostearil CoA                       - NAD+ hidroxibutiril CoA

NADH+H+

Enoilhidraza                                      

CH₃-(CH₂)₁₄-CH=CH-CO ScoA CH₃-(CH₂)₁₆-CO SCoA

-H2O                                       - NAD+

oleilCoA stearilCoA

Acidul stearic se mai poate obtine sI prin intermediul malonil CoA:

-CO2

palmitil CoA + malonil CoA     βcetostearil S-ACP

-HSCoA

NADH+H+  HSCoA

stearil-ACP stearilCoA + HSACP

-H2O                 

Biosinteza acizilor grasi cu catena ramificata sau numar par de atomi de carbon are loc prin malonil CoA sI un acceptor impar , radical acil coenzima. ( valerianil, propionil, izocapril, izovalerianil).

Biosinteza acizilor grasi nesaturati mono sI polietenici se presupune ca are loc din acizi grasi saturati , in prezenta oxigenului , oxigenazei, dehidrogenazei, NADPH+H+, ferodoxina si citocrom b₅ .

Bilant energetic pentru acidul palmitic:

7ATP/ciclu 7x7 = 49ATP + 1= 50 ATP                      

c) Biosinteza trigliceridelor

Se produce in general incepand de la fosfoglicerol sau mono sI di gliceride sI din acizi activati sub forma de tioesteri.( acil Co A). Procesul este endergonic si are loc in prezenta lipazelor si a cofactorilor: ATP, Mn^2+, Mg²⁺, O₂.

CH₂OH                                                 CH₂ - O - CO -R

lipaza

CHOH  + R-Co SCoA CH - O - CO - R1

CH₂O-P                                                CH₂ - O - P

Fosfoglicerol                                      Acid fosfatidic

CH₂ - O - CO - R CH₂ - O - CO - R

fosfataza          CH - O - CO - R₁ R₂ - Co SCo A CH - O - CO - R_I

CH₂ - OH -HSCoA CH₂ - O - CO - R₂

Diglicerida Triglicerida

Lipidele din plante provin in cea mai mare parte din glucide. In cursul dezvoltarii plantei, in timp ce scade continutul de glucide , creste cel de lipide.

ATP, Mg²⁺, Mn²⁺

5C₆H₁₂O₆ + O₂----- ----- -------->C₁₈H₃₆0₂ + 12CO₂ + 2H₂0 - 946 Kcal

Energia necesara provine din degradarea glucidelor. Glucidele furnizeaza aldehida 3 fosfoglicerica, dihidroxiacetona sI energie; sursa principala este reprezentata de glucoza sI fructoza.

Glucidele se pot forma in cantitati mici sI din proteide, respectiv aminoacizi.