24.3: Lipid kimetaboliki

Malengo ya kujifunza

• Eleza jinsi nishati inaweza inayotokana na mafuta
• Eleza madhumuni na mchakato wa ketogenesis
• Eleza mchakato wa oxidation ya mwili wa ketone
• Eleza kusudi na mchakato wa lipogenesis

Mafuta (au triglycerides) ndani ya mwili huingizwa kama chakula au synthesized na adipocytes au hepatocytes kutoka kwa watangulizi wa wanga (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Kimetaboliki ya lipid inahusisha oxidation ya asidi ya mafuta ili kuzalisha nishati au kuunganisha lipids mpya kutoka kwa molekuli ndogo ndogo. Kimetaboliki ya lipid inahusishwa na kimetaboliki ya kabohaidreti, kama bidhaa za glucose (kama vile acetyl CoA) zinaweza kubadilishwa kuwa lipids.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Triglyceride Imevunjika chini katika Monoglyceride. Molekuli ya triglyceride (a) huvunja ndani ya monoglyceride (b).

Lipid kimetaboliki huanza katika utumbo ambapo triglycerides kumeza ni kuvunjwa chini katika mnyororo ndogo fatty kali na hatimaye katika molekuli monoglyceride (angalia Kielelezo\(\PageIndex{1}\) .b) na lipases kongosho, Enzymes kwamba kuvunja mafuta baada ya wao ni emulsified na chumvi za bile. Wakati chakula kinafikia utumbo mdogo kwa namna ya kayme, homoni ya utumbo inayoitwa cholecystokinin (CCK) inatolewa na seli za matumbo katika mucosa ya tumbo. CCK huchochea kutolewa kwa lipase ya kongosho kutoka kongosho na huchochea contraction ya gallbladder ili kutolewa kwa chumvi zilizohifadhiwa za bile ndani ya tumbo. CCK pia husafiri kwa ubongo, ambapo inaweza kutenda kama suppressant njaa.

Pamoja, lipases ya kongosho na chumvi za bile huvunja triglycerides ndani ya asidi ya bure ya mafuta. Asidi hizi za mafuta zinaweza kusafirishwa kwenye utando wa tumbo. Hata hivyo, mara baada ya kuvuka membrane, wao ni recombined tena kuunda molekuli triglyceride. Ndani ya seli za matumbo, triglycerides hizi zinawekwa pamoja na molekuli za cholesterol katika vesicles phospholipid inayoitwa chylomicrons (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Chylomicrons huwezesha mafuta na cholesterol kuhamia ndani ya mazingira yenye maji ya mifumo yako ya lymphatic na circulatory. Chylomicrons kuondoka enterocytes na exocytosis na kuingia mfumo wa lymphatic kupitia lacteals katika villi ya matumbo. Kutoka kwa mfumo wa lymphatic, chylomicrons hupelekwa kwenye mfumo wa mzunguko. Mara moja katika mzunguko, wanaweza ama kwenda ini au kuhifadhiwa katika seli za mafuta (adipocytes) kwamba wanaunda adipose (mafuta) tishu kupatikana katika mwili.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Chylomicrons. Chylomicrons zina triglycerides, molekuli ya cholesterol, na apolipoproteins nyingine (molekuli za protini). Wanafanya kazi kubeba molekuli hizi zisizo na maji kutoka kwa tumbo, kupitia mfumo wa lymphatic, na ndani ya damu, ambayo hubeba lipids kwa tishu za adipose kwa kuhifadhi.

lipolysis

Ili kupata nishati kutoka mafuta, triglycerides lazima kwanza kuvunjwa na hidrolisisi katika sehemu zao mbili kuu, fatty kali na glycerol. Utaratibu huu, unaoitwa lipolysis, unafanyika katika cytoplasm. Asidi ya mafuta yanayotokana na oxidized na β-oxidation katika CoA ya acetyl, ambayo hutumiwa na mzunguko wa Krebs. Glycerol ambayo hutolewa kutoka triglycerides baada ya lipolysis moja kwa moja inaingia njia ya glycolysis kama DHAP. Kwa sababu molekuli moja ya triglyceride huzaa molekuli tatu za asidi za mafuta na kaboni nyingi kama 16 au zaidi katika kila mmoja, molekuli za mafuta huzaa nishati zaidi kuliko wanga na ni chanzo muhimu cha nishati kwa mwili wa binadamu. Triglycerides huzaa zaidi ya mara mbili ya nishati kwa wingi wa kitengo ikilinganishwa na wanga na protini. Kwa hiyo, wakati viwango vya glucose ni ndogo, triglycerides inaweza kubadilishwa kuwa molekuli acetyl CoA na kutumika kuzalisha ATP kupitia kupumua aerobic.

Kuvunjika kwa asidi ya mafuta, inayoitwa fatty acid oxidation au beta (β) -oxidation, huanza katika saitoplazimu, ambapo asidi ya mafuta hubadilishwa kuwa molekuli ya mafuta ya acyl CoA. Acyl CoA hii ya mafuta inachanganya na carnitine ili kuunda molekuli ya mafuta ya acyl carnitine, ambayo husaidia kusafirisha asidi ya mafuta kwenye membrane ya mitochondrial. Mara moja ndani ya tumbo la mitochondrial, molekuli ya mafuta ya acyl carnitine inabadilishwa tena kuwa mafuta ya acyl CoA na kisha kuwa acetyl CoA (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Coa mpya ya acetyl CoA inaingia mzunguko wa Krebs na hutumiwa kuzalisha ATP kwa njia sawa na acetyl CoA inayotokana na piruvati.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Kuvunjika kwa Asidi ya mafuta. Wakati wa oxidation ya asidi ya mafuta, triglycerides inaweza kuvunjwa ndani ya molekuli ya acetyl CoA na kutumika kwa nishati wakati viwango vya glucose ni ndogo.

Ketogenesis

Ikiwa acetyl CoA nyingi hutengenezwa kutokana na oksidi ya asidi ya mafuta na mzunguko wa Krebs umejaa mzigo zaidi na hauwezi kushughulikia, CoA ya acetyl inaelekezwa ili kuunda miili ya ketoni. Miili hii ya ketone inaweza kutumika kama chanzo cha mafuta kama viwango vya glucose ni ndogo mno mwilini. Ketoni hutumika kama mafuta wakati wa njaa ya muda mrefu au wakati wagonjwa wanakabiliwa na ugonjwa wa kisukari usio na udhibiti na hawawezi kutumia zaidi ya glucose inayozunguka. Katika matukio hayo yote, maduka ya mafuta hukombolewa ili kuzalisha nishati kupitia mzunguko wa Krebs na itazalisha miili ya ketone wakati acetyl CoA nyingi hujilimbikiza.

Katika mmenyuko huu wa awali wa ketone, acetyl CoA ya ziada inabadilishwa kuwa hydroxymethylglutaryl CoA (HMG CoA). HMG CoA ni mtangulizi wa cholesterol na ni kati ambayo hatimaye kubadilishwa kuwa β-hydroxybutyrate, mwili wa msingi wa ketone katika damu (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Ketogenesis. Acetyl CoA ya ziada hutolewa kutoka mzunguko wa Krebs hadi njia ya ketogenesis. Mmenyuko huu hutokea katika mitochondria ya seli za ini. Matokeo yake ni uzalishaji wa β-hydroxybutyrate, mwili wa msingi wa ketone unaopatikana katika damu.

Ketone Mwili Oxidation

Viungo ambavyo vimefikiriwa kuwa tegemezi tu juu ya glucose, kama vile ubongo, vinaweza kutumia ketoni kama chanzo mbadala cha nishati. Hii inaendelea ubongo kufanya kazi wakati glucose ni mdogo. Wakati ketoni zinazalishwa kwa kasi zaidi kuliko zinaweza kutumika, zinaweza kuvunjika ndani ya CO ₂ na acetone. Acetone huondolewa na kutolea nje. Dalili moja ya ketogenesis ni kwamba pumzi ya mgonjwa harufu tamu kama pombe. Athari hii hutoa njia moja ya kuwaambia kama ugonjwa wa kisukari unadhibiti vizuri ugonjwa huo. Dioksidi kaboni zinazozalishwa inaweza acidify damu, na kusababisha ketoacidosis ya kisukari, hali ya hatari katika ugonjwa wa kisukari.

Ketoni oxidize kuzalisha nishati kwa ubongo. beta (β) -hydroxybutyrate ni oxidized kwa acetoacetate na NADH inatolewa. Molekuli ya HS-coA imeongezwa kwa acetoacetate, na kutengeneza acetoacetyl CoA. Kaboni ndani ya CoA ya acetoacetyl ambayo haijaunganishwa na CoA kisha huzuia, kugawanya molekuli katika mbili. Kaboni hii inaunganisha na mwingine bure HS-coA, kusababisha molekuli mbili acetyl CoA. Hizi mbili molekuli acetyl CoA ni kisha kusindika kupitia mzunguko Krebs kuzalisha nishati (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Ketone Oxidation. Wakati glucose ni mdogo, miili ya ketoni inaweza kuwa iliyooksidishwa ili kuzalisha coA ya asetili kutumika katika mzunguko wa Krebs kuzalisha nishati.

Lipogenesis

Wakati viwango vya glucose ni mengi, ziada acetyl CoA yanayotokana na glycolysis inaweza kubadilishwa kuwa fatty kali, triglycerides, cholesterol, steroids, na chumvi bile. Utaratibu huu, unaoitwa lipogenesis, hujenga lipids (mafuta) kutoka kwa coA ya acetyl na hufanyika katika cytoplasm ya adipocytes (seli za mafuta) na hepatocytes (seli za ini). Unapokula glucose au wanga zaidi kuliko mahitaji ya mwili wako, mfumo wako unatumia acetyl CoA kugeuza ziada kuwa mafuta. Ingawa kuna vyanzo kadhaa vya metabolic ya acetyl CoA, ni kawaida inayotokana na glycolysis. Upatikanaji wa Acetyl CoA ni muhimu, kwa sababu huanzisha lipogenesis. Lipogenesis huanza na coA ya acetyl na maendeleo kwa kuongeza baadae ya atomi mbili za kaboni kutoka CoA nyingine ya acetyl; mchakato huu unarudiwa mpaka asidi ya mafuta ni urefu unaofaa. Kwa sababu hii ni mchakato wa anabolic wa dhamana, ATP hutumiwa. Hata hivyo, uumbaji wa triglycerides na lipids ni njia bora ya kuhifadhi nishati inapatikana katika wanga. Triglycerides na lipids, molekuli ya juu-nishati, huhifadhiwa katika tishu za adipose mpaka zinahitajika.

Ingawa lipogenesis hutokea katika saitoplazimu, CoA ya asetili muhimu huundwa katika mitochondria na haiwezi kusafirishwa kwenye utando wa mitochondrial. Ili kutatua tatizo hili, piruvati inabadilishwa kuwa oxaloacetate na acetyl CoA. Enzymes mbili tofauti zinahitajika kwa mabadiliko haya. Oxaloacetate aina kupitia hatua ya piruvati carboxylase, wakati hatua ya piruvati dehydrogenase inajenga acetyl CoA. Oxaloacetate na acetyl CoA huchanganya kuunda citrate, ambayo inaweza kuvuka utando wa mitochondrial na kuingia cytoplasm. Katika cytoplasm, citrate inabadilishwa tena katika oxaloacetate na acetyl CoA. Oxaloacetate inabadilishwa kuwa malate na kisha kuwa piruvati. Pyruvate huvuka nyuma kwenye membrane ya mitochondrial kusubiri mzunguko ujao wa lipogenesis. CoA ya acetyl inabadilishwa kuwa coA ya malonyl ambayo hutumiwa kuunganisha asidi ya mafuta. Kielelezo\(\PageIndex{6}\) kinafupisha njia za kimetaboliki ya lipid.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Lipid Metabolism. Lipids inaweza kufuata moja ya njia kadhaa wakati wa kimetaboliki. Glycerol na asidi ya mafuta hufuata njia tofauti.

Mapitio ya Maswali

Swali: Lipids katika chakula inaweza kuwa ________.

A. imevunjika ndani ya nishati kwa mwili

B. kuhifadhiwa kama triglycerides kwa matumizi ya baadaye

C. waongofu katika acetyl CoA

D. yote ya hapo juu

Jibu: D

Swali: Gallbladder hutoa ________ kwamba misaada (s) katika usafiri wa lipids katika utando wa tumbo.

A. lipases

B. cholesterol

C. protini

D. chumvi za bile

Jibu: D

Swali: Triglycerides husafirishwa na chylomicrons kwa sababu ________.

A. hawawezi kusonga kwa urahisi katika mkondo wa damu kwa sababu wao ni mafuta msingi, wakati damu ni msingi wa maji

B. wao ni ndogo mno kuhamia kwao wenyewe

C. chylomicrons vyenye Enzymes wanahitaji kwa anabolism

D. hawawezi kupatana na utando wa tumbo

Jibu: A

Swali: Ni molekuli ipi inayozalisha ATP zaidi?

A. wanga

BB. FADH ₂

C. triglycerides

D. NADH

Jibu: C

Swali: Ni molekuli ipi inayoweza kuingia mzunguko wa Krebs?

A. chylomicrons

B. acetyl CoA

C. monoglycerides

D. miili ya ketone

Jibu: B

Swali: Acetyl CoA inaweza kubadilishwa kuwa yote yafuatayo isipokuwa ________.

A. miili ya ketone

B. asidi ya mafuta

C. polysaccharides

D. triglycerides

Jibu: C

Maswali muhimu ya kufikiri

Swali: Jadili jinsi wanga unaweza kuhifadhiwa kama mafuta.

A. wanga hubadilishwa kuwa piruvati wakati wa glycolysis. Piruvati hii inabadilishwa kuwa CoA ya acetyl na inaendelea kupitia mzunguko wa Krebs. Wakati acetyl CoA ya ziada inapozalishwa ambayo haiwezi kusindika kupitia mzunguko wa Krebs, CoA ya acetyl inabadilishwa kuwa triglycerides na asidi ya mafuta ili kuhifadhiwa katika tishu za ini na adipose.

Swali: Ikiwa pumzi ya ugonjwa wa kisukari inaukia kama pombe, hii inaweza kumaanisha nini?

Ikiwa ugonjwa wa kisukari hauwezi kudhibitiwa, glucose katika damu haipatikani na kusindika na seli. Ingawa viwango vya glucose damu ni ya juu, hakuna glucose inapatikana kwa seli kuwa waongofu katika nishati. Kwa sababu glucose haipo, mwili hugeuka kwenye vyanzo vingine vya nishati, ikiwa ni pamoja na ketoni. Athari ya upande wa kutumia ketoni kama mafuta ni harufu nzuri ya pombe kwenye pumzi.

faharasa

beta (β) - hydroxybutyrate

mwili wa msingi wa ketone zinazozalishwa katika mwili

beta (β) -oxidation

fatty acid oxidation

chumvi za bile

chumvi kwamba ni iliyotolewa kutoka ini katika kukabiliana na kumeza lipid na surround triglycerides hakuna kwa misaada katika uongofu wao kwa monoglycerides na free fatty kali

cholecystokinin (CCK)

homoni ambayo huchochea kutolewa kwa lipase ya kongosho na contraction ya gallbladder ili kutolewa chumvi za bile

chylomicrons

vesicles zenye cholesterol na triglycerides kwamba kusafirisha lipids nje ya seli za matumbo na katika mifumo ya lymphatic na mzunguko

fatty acid oxidation

kuvunjika kwa fatty kali katika mnyororo ndogo fatty kali na acetyl CoA

hydroxymethylglutaryl CoA (HMG CoA)

molekuli iliyoundwa katika hatua ya kwanza ya kuundwa kwa miili ya ketone kutoka kwa acetyl CoA

miili ya ketone

chanzo mbadala cha nishati wakati glucose ni mdogo, imeundwa wakati acetyl CoA nyingi huundwa wakati wa oxidation ya asidi ya mafuta

lipogenesis

awali ya lipids ambayo hutokea katika ini au tishu za adipose

kupasuka kwa lipolisi

kuvunjika kwa triglycerides katika glycerol na asidi ya mafuta

molekuli monoglyceride

lipid yenye mnyororo mmoja fatty acid masharti ya uti wa mgongo GLYCEROL

lipases ya kongosho

Enzymes iliyotolewa kutoka kongosho kwamba digest lipids katika mlo

triglycerides

lipids, au mafuta, yenye minyororo tatu fatty acid masharti ya uti wa mgongo GLYCEROL