Bài giảng hoá sinh động vật - Chương IV: Chuyển hoá lipid ở động vật

CHƢƠNG IV: CHUYỂN HÓA LIPID Ở ĐỘNG VẬT I. TIÊU HOÁ VÀ HẤP THU LIPID Ở ĐỘNG VẬT 1.1. Tiêu hóa lipid ở động vật dạ dày đơn 1.1.1. Đặc điểm của tiêu hóa lipid – Lipid không tan trong nước. – Triglyceride là một phân tử lớn và rất khó tiêu hóa do đó triglyceride được trộn với dịch mật (muối mật, acid mật) và dịch tụy (lipase). – Lipid được chuyển sang trạng thái nhũ tương hóa và diễn ra quá trình tiêu hóa. – Diễn ra ở tá tràng. 1.1.2. Quá trình tiêu hóa lipid Lipid trong thức ăn (hạt triglyceride) Muối mật Lipid nhũ tương hóa Lipase 2-Monoglyceride + 2 acid béo 1.1.2. Quá trình tiêu hóa lipid • Dịch mật: – Được tiết ra bởi tế bào gan và dự trữ trong túi mật (trừ ngựa). – Dịch mật bao gồm: • Muối mật • Lecithin • Cholesterol • Bilirubin – Dịch mật làm nhũ tương hóa mỡ thông qua phản ứng xà phòng hóa. Sự nhũ tƣơng hóa mỡ • Tạo ra các hạt lipid nhỏ hơn  tăng diện tích tiếp xúc với lipase. • Lipase cắt phân tử triglyceride ở vị trí C1 và C3. Sự tạo thành các hạt micelle Sự tạo thành các hạt micelle • Là phức hợp của lipid hòa tan trong nước. • Bao gồm muối mật, cholesterol, 2-monoglycerides, acid béo tự do và vitamins hòa tan trong dầu mỡ. 1.1.2. Hấp thu lipid Acid béo mạch ngắn và trung bình Khuếch tán đơn giản exocytosis Acid béo mạch dài 1.1.2. Hấp thu lipid • Các hạt micelle được chuyển tới tế bào niêm mạc ruột non. Sau đó từng thành phần của hạt micelle được giải phóng tại đây. • Muối mật được tái hấp thu tại hồi tràng, sau đó được vận chuyển tới gan. • Glycerol và các acid béo mạch ngắn trực tiếp đi vào mạch máu màng treo ruột. Hấp thu lipid • Acid béo, 2-monoglyceride, cholesterol và ester cholesterol được hấp thu theo cơ chế khuếch tán thụ động. • Trong tế bào niêm mạc ruột non, các chất này tái kết hợp với nhau để được vận chuyển tới gan. – Một số chuyển sang dạng triacylglycerol. – Chylomicrons. Trong tế bào niêm mạc ruột non • Các triacylglycerol mới tập hợp thành “giọt mỡ” trong lưới nội bào. – Các “giọt mỡ” này được bao bọc bởi một lớp protein – Chylomicron, giúp cho lipid có thể vận chuyển trong hệ lympho và máu. Hấp thu hạt Chylomicron • Chylomicron được hấp thu từ tế bào niêm mạc ruột non vào hệ thống lympho. – Sau đó chylomicron được hấp thu vào máu qua ống ngực. • Hầu hết các acid béo mạch dài hấp thu vào hệ lympho (ngoại trừ gia cầm). • Trong máu chylomicron được vận chuyển bởi lipoprotein. Hấp thu acid béo • Acid béo mạch ngắn và trung bình – Đi vào tĩnh mạch cửa trực tiếp từ tế bào niêm mạc ruột non. – Liên kết với Albumin trong máu tạo phức hợp Albumin-acid béo. – Oxy hóa trong gan hoặc kéo dài chuỗi carbon để tổng hợp triglyceride. • Acid béo mạch dài – Tạo chylomicron – Đổ vào hệ lympho thông qua ống dưỡng chất (động vật có vú), đối với gia cầm thông qua hệ thống villi ở ruột non. – Đi vào máu ở ống ngực Tiêu hóa lipid ở động vật có vú Tiêu hóa và hấp thu lipid ở gia cầm Tĩnh mạch cửa* *Lympho ở đông vật có vú A c id b é o li ê n k ế t v ớ i p ro te in 1.2. Tiêu hóa lipid ở loài nhai lại • 1.2.1. Tiêu hóa lipid ở dạ cỏ – Phân giải lipid: • Triglycerides Glycerol + 3 acid béo – Hydro hóa sinh học (Biohydrogenation) • Gắn thêm H vào các acid béo không no • Khi quá trình này kết thúc, tất cả liên kết đôi sẽ trở thành liên kết đơn. Hydro hóa sinh học (Biohydrogenation) • Giảm liên kết đôi • Kết quả: acid béo không no  acid béo no. Hydro hóa sinh học linoleic acid Linoleic acid (18:2) cis-9, trans-11 CLA trans-11 18:1 Stearic acid (18:0) isomerase reductase reductase Acid béo ngay sau đó kết hợp với linoleic acids Tiêu hóa và tổng hợp lipid bởi vi sinh vật • Vi sinh vật dạ cỏ –Tạo liên kết đôi dạng trans –Thay đổi độ dài của chuỗi –Thay đổi vị trí của liên kết đôi –Tạo acid béo mạch nhánh có số carbon lẻ. Ảnh hƣởng lipid tới quá trình lên men trong dạ cỏ • Khi lƣợng acid béo không no và triglyceride dƣ thừa: – Giảm sản sinh methane – Giảm tiêu hóa xơ – Tăng phản ứng xà phòng hóa – Thay đổi quá trình sản sinh propionate – giảm tạo acetate  giảm mỡ sữa. – Cung cấp acid béo dạng trans: • Giảm tổng hợp lipid ở tuyến vú  giảm mỡ sữa. 1.2.2. Tiêu hóa lipid ở ruột non của loài nhai lại • Tiêu hóa và hấp thu lipid tương tự như động vật dạ dày đơn ngoại trừ: – Quá trình tiêu hóa lipid diễn ra chậm hơn động vật dạ dày đơn. – Acid béo no được hấp thu nhanh hơn. – Acid béo không no hấp thu chậm hơn Tiêu hóa lipid ở ruột non của loài nhai lại Acid béo không ester hóa Triglyceride Phospholipid Acid béo không ester hóa Monoglyceride Lysolecithin Lipase Phospholipase A1 Phospholipase A2 Micelles Phosphatidylcholin Phosphatidylethanolamin Muối mật Hấp thu ở niêm mạc ruột Hạt micelle bị phá vỡ - Acid béo <14C hấp thu trực tiếp vào máu - 10% của 18:0 khử bão hòa thành 18:1 - Acid béo mach dài liên kết với lipoprotein tạo VLDL và chylomicron Vận chuyển lipid trong máu • Vận chuyển từ ruột non – Lipoprotein tỷ trọng rất thấp (VLDL) • Là dạng vận chuyển chính từ ruột non – Chylomicron • Không phổ biến bằng động vật dạ dày đơn. • Chứa hàm lượng phospholipid gần gấp đôi so với động vật dạ dày đơn. • Tỷ lệ cholesterol tự do:ester hóa là 4:1 còn ở động vật dạ dày đơn là 1:1. Vận chuyển lipid trong máu • VLDLs và chylomicrons chứa apoprotein-C – Ngăn cản gan loại bỏ VLDLs và chylomicrons – Hoạt hóa lipoprotein lipase ở cơ, mô mỡ và tuyến vú. • VLDL và chylomicron có thời gian tồn tại rất ngắn trong máu của động vật nhai lại – 70% lipid tồn tại dưới dạng lipoprotein tỷ trọng cao (HDL) – 20% lipid tồn tại dưới dạng lipoprotein tỷ trọng thấp II. Quá trình chuyển hóa lipid • 2.1. Sự phân giải glycerol 2.2. Qúa trình β-oxy hóa acid béo • Bƣớc 1: Hoạt hóa acid béo Bƣớc 2: Vận chuyển acid béo vào chất nền tỷ thể Bƣớc 3: β-oxy hóa acid béo -Oxidation of Myristic(C14) Acid -Oxidation of Myristic (C14) Acid 7 Acetyl CoA 6 cycles Cycles of -Oxidation The length of a fatty acid • Determines the number of oxidations and the total number of acetyl CoA groups Carbons in Acetyl CoA -Oxidation Cycles Fatty Acid (C/2) (C/2 –1) 12 6 5 14 7 6 16 8 7 18 9 8 Hiệu quả năng lƣợng của sự -oxy hoá acid béo • Acid béo có số carbon chẵn (2n), sau khi một vòng oxy hoá: – nAcetyl CoA – (n-1) FADH2 – (n-1) NADH+H – 1 Acetyl CoA đi vào chu trình Krebs tạo ra: • FADH2 • 3NADH + H+ – Số ATP tạo ra trong quá trình oxy hóa acid béo là: [5(n-1)+12n] ATP (-2ATPhoạt hoá AB) ATP sinh ra khi oxy hóa acid Myristic C14 ATP sinh ra khi oxy acid Myristic(14 carbons): Hoạt hóa acid myristic -2 ATP 7 Acetyl CoA 7 acetyl CoA x 12 ATP/acetyl CoA 84 ATP 6 vòng oxy hóa 6 NADH x 3ATP/NADH 18 ATP 6 FADH2 x 2ATP/FADH2 12 ATP Tổng 102 ATP Oxy hóa các acid béo không no một liên kết đôi Oxy hóa các acid béo không no nhiều liên kết đôi Oxy hóa acid béo có số C lẻ Các con đƣờng thoái hoá tiếp theo của acetyl CoA • Oxy hoá ở vòng Krebs • Sự tạo thành và chuyển các chất ketonic – Các thể ketone • Aceto acetate (Acid aceto acetic) • Aceton • -hydroxybutirate – Các thể ketone cung cấp năng lượng cho một số cơ quan: não, tim và cơ vân. Sự hình thành các thể ketone Sự hình thành các thể ketone Sự chuyển hóa các thể ketone Sự chuyển hóa các thể ketone III. TỔNG HỢP LIPID • 3.1. Tổng hợp acid béo – Diễn ra chủ yếu ở gan, tế bào mỡ và tuyến vú trong giai đoạn tiết sữa. – Diễn ra ở bào tương của tế bào. – Tổng hợp lipid bắt đầu từ phân tử acetyl CoA. – Enzyme tổng hợp acid béo là acyl synthase (gồm 6 enzyme và một protein mang gốc acyl –ACP). – Sử dụng NADPH + H+ – Quá trình tổng hợp dừng lại ở phân tử acid palmictic (C16). Nguồn NADPH Acyl synthase (enzyme tổng hợp acid béo) Gồm 6 enzyme và một protein mang gốc acyl ACP (Acyl carrier protein) - ACP: mang nhóm acyl SH trung tâm liên kết thioeste Vận chuyển acetyl CoA ra bào tƣơng Tổng hợp malonyl CoA • Acetyl CoA và Malonyl CoA liên kết với ACP sau đó các phản ứng kéo dài chuỗi trong quá trình tổng hợp acid béo bắt đầu diễn ra. Phản ứng ngƣng tụ và trung hòa liên kết đôi Phản ứng khử nƣớc và trung hòa liên kết đôi Lặp lại các phản ứng trong quá trình kéo dài chuỗi Hoàn thành quá trình tổng hợp Tóm tắt quá trình tổng hợp lipid Kéo dài chuỗi và tạo acid béo không no • Hệ thống lưới nội bào cung cấp liên kết đôi cho chuỗi acid béo no acyl-CoA – Phản ứng liên kết NADH với chuỗi acid béo no acyl-CoA tạo H 2 O. • Chuyển Palmitoyl-CoA thành các acid béo no khác. – Phản ứng diễn ra tại cytosolic trên bề mặt của lưới nội bào. – Manolyl-CoA đóng vai trò như là một chất cho trong quá trình kéo dài chuỗi. β-oxy hóa và tổng hợp acid béo β- oxy hóa Tổng hợp acid béo Vị trí Chất nền ty thể Bào tương Hoạt hóa khi Nồng độ glucose thấp Glucagon Nồng độ glucose cao Insulin Chất hoạt động Coenzyme A ACP Chất ban đầu Acid béo Acetyl CoA Malonyl CoA Coenzyme FAD, NAD+ NADPH, NADP+ Loại phản ứng Oxy hóa Thủy phân Phân cắt Khử Khử nước Ngưng tụ Chức năng Cắt thành các phân tử acyl có 2C Gắn các phân tử acyl có 2C Sản phẩm Acetyl CoA Palmitate (16C) và acid béo khác Tổng hợp acid béo • Acid béo mạch ngắn hơn thì trải qua ít vòng hơn. • Acid béo mạch dài hơn được kéo dài từ palmitate dưới sự xúc tác bởi các enzyme đặc biệt. • Acid béo không no dạng cis kết hợp với nhau tạo acid béo 10C sau đó chuỗi này sẽ được kéo dài hơn. • Khi glucose trong máu cao, insulin kích thích tổng hợp glycogen và oxy hóa pyruvate để sử dụng các phân tử acetyl CoA dùng tổng hợp acid béo. Hiệu quả của quá trình tổng hợp acid béo • Tổng hợp palmitate từ malonyl CoA • Tổng hợp manonyl CoA từ acetyl CoA • Tổng hợp Điều hòa tổng hợp acid béo • Điều hòa acetyl carboxylase: – Toàn thân: • (+) insulin • (-) glucagon • (-) epinephrine – Cục bộ • (+) Citrate • (-) Palmitoyl CoA • (-) AMP Điều hòa tổng hợp acid béo 3.1. Tổng hợp glycerolphosphate Gan, thận, tế bào niêm mạc ruột Tế bào mỡ