Lipidmetabolism - Lipid metabolism

Lipidmetabolism är syntes och nedbrytning av lipider i celler, vilket involverar nedbrytning eller lagring av fetter för energi och syntes av strukturella och funktionella lipider, såsom de som är involverade i konstruktionen av cellmembran . Hos djur erhålls dessa fetter från mat eller syntetiseras av levern . Lipogenes är processen att syntetisera dessa fetter. Majoriteten av lipider som finns i människokroppen från intag av mat är triglycerider och kolesterol . Andra typer av lipider som finns i kroppen är fettsyror och membranlipider . Lipidmetabolism betraktas ofta som matsmältnings- och absorptionsprocessen för fett i kosten; Det finns dock två källor till fetter som organismer kan använda för att få energi: från förbrukade fetter och från lagrat fett. Ryggradsdjur (inklusive människor) använder båda fettkällorna för att producera energi för organ som hjärtat att fungera. Eftersom lipider är hydrofoba molekyler måste de lösas upp innan deras ämnesomsättning kan börja. Lipidmetabolismen börjar ofta med hydrolys , som sker med hjälp av olika enzymer i matsmältningssystemet. Lipidmetabolism förekommer också i växter, även om processerna skiljer sig på vissa sätt jämfört med djur. Det andra steget efter hydrolysen är absorptionen av fettsyrorna i epitelcellerna i tarmväggen . I epitelcellerna förpackas fettsyror och transporteras till resten av kroppen.

Fettsmältning

Matsmältning är det första steget till lipidmetabolism, och det är processen att bryta ner triglyceriderna till mindre monoglyceridenheter med hjälp av lipaseenzymer . Smältningen av fetter börjar i munnen genom kemisk matsmältning genom språkligt lipas . Intaget kolesterol bryts inte ner av lipaserna och förblir intakt tills det kommer in i epitelcellerna i tunntarmen. Lipider fortsätter sedan till magen där kemisk matsmältning fortsätter med maglipas och mekanisk matsmältning börjar ( peristaltik ). Majoriteten av lipidsmältningen och absorptionen sker dock när fetterna når tunntarmen. Kemikalier från bukspottkörteln ( bukspottkörtellipasfamilj och gallsaltberoende lipas ) utsöndras i tunntarmen för att hjälpa till att bryta ned triglyceriderna, tillsammans med ytterligare mekanisk matsmältning, tills de är individuella fettsyraenheter som kan absorberas i tunntarmens epitelceller . Det är bukspottkörteln lipas som är ansvarig för signalering för hydrolys av triglyceriderna till separata fria fettsyror och glycerolenheter.

Lipidabsorption

Det andra steget i lipidmetabolismen är absorption av fetter. Kortkedjiga fettsyror kan absorberas i magen , medan de flesta fetter absorberas endast i tunntarmen . När triglyceriderna bryts ner till individuella fettsyror och glyceroler , tillsammans med kolesterol, kommer de att samlas i strukturer som kallas miceller . Fettsyror och monoglycerider lämnar micellerna och diffunderar över membranet för att komma in i tarmepitelcellerna. I cytosolen i epitelceller rekombineras fettsyror och monoglycerider till triglycerider. I cytosolen i epitelceller förpackas triglycerider och kolesterol i större partiklar som kallas chylomikroner som är amfipatiska strukturer som transporterar digererade lipider. Chylomikroner kommer att resa genom blodomloppet för att komma in i fett och andra vävnader i kroppen.

Lipidtransport

På grund av membranlipids , triglycerider och kolesteroler hydrofoba natur kräver de speciella transportproteiner som kallas lipoproteiner. Lipoproteinernas amfipatiska struktur gör att triglyceroler och kolesterol kan transporteras genom blodet . Chylomikroner är en undergrupp av lipoproteiner som transporterar de smälta lipiderna från tunntarmen till resten av kroppen. De varierande densiteterna mellan typerna av lipoproteiner är karakteristiska för vilken typ av fett de transporterar. Till exempel bär lipoproteiner med mycket låg densitet ( VLDL ) de syntetiserade triglyceriderna från vår kropp och lipoproteiner med låg densitet (LDL) transporterar kolesterol till våra perifera vävnader. Ett antal av dessa lipoproteiner syntetiseras i levern, men inte alla kommer från detta organ.

Lipidkatabolism

När chylomikronerna (eller andra lipoproteiner) rör sig genom vävnaderna kommer dessa partiklar att brytas ned av lipoproteinlipas i luminala ytan av endotelceller i kapillärer för att frigöra triglycerider. Triglycerider kommer att brytas ned i fettsyror och glycerol innan de kommer in i cellerna och kvarvarande kolesterol kommer igen att passera genom blodet till levern.

I cellens cytosol (till exempel en muskelcell) omvandlas glycerolen till glyceraldehyd 3-fosfat , som är en mellanprodukt i glykolysen , för att oxideras ytterligare och producera energi. Men de viktigaste stegen i fettsyrornas katabolism förekommer i mitokondrierna . Långkedjiga fettsyror (mer än 14 kol) måste omvandlas till fettacyl-CoA för att passera över mitokondri- membranet . Fettsyrakatabolism börjar i cytoplasman hos celler som acyl-CoA-syntetas använder energi från klyvning av en ATP för att katalysera tillsatsen av koenzym A till fettsyran. Det resulterande acyl-CoA korsar mitokondriemembranet och går in i beta-oxidationsprocessen . De viktigaste produkterna i beta-oxidationsvägen är acetyl-CoA (som används i citronsyracykeln för att producera energi), NADH och FADH. Processen för beta-oxidation kräver följande enzymer: acyl-CoA-dehydrogenas , enoyl-CoA-hydratas , 3-hydroxiacyl-CoA-dehydrogenas och 3-ketoacyl-CoA-tiolas . Diagrammet till vänster visar hur fettsyror omvandlas till acetyl-CoA. Den totala nettoreaktionen, med palmitoyl-CoA (16: 0) som modellsubstrat, är:

7 FAD + 7 NAD ⁺ + 7 CoASH + 7 H ₂ O + H (CH ₂ CH ₂ ) ₇ CH ₂ CO-SCoA → 8 CH ₃ CO-SCoA + 7 FADH ₂ + 7 NADH + 7 H ⁺

Lipidbiosyntes

Förutom dietfetter är lagringslipider lagrade i fettvävnaderna en av energikällorna för levande organismer. Triacylglyceroler , lipidmembran och kolesterol kan syntetiseras av organismerna genom olika vägar.

Membranlipidbiosyntes

Det finns två huvudklasser av membranlipider: glycerofosfolipider och sfingolipider . Även om många olika membranlipider syntetiseras i vår kropp, delar vägar samma mönster. Det första steget är att syntetisera ryggraden ( sfingosin eller glycerol ), det andra steget är tillsats av fettsyror till skelettet för att göra fosfatidsyra. Fosfatidsyra modifieras ytterligare med fastsättning av olika hydrofila huvudgrupper till ryggraden. Membranlipidbiosyntes sker i det endoplasmatiska retikulamembranet .

Triglyceridbiosyntes

Fosfatidsyran är också en föregångare för triglyceridbiosyntes. Fosfatidsyra fosfotas katalyserar omvandlingen av fosfatidsyra till diacylglycerid, som kommer att omvandlas till triacylglycerid av acyltransferas . Tryglyceridbiosyntes förekommer i cytosolen.

Fettsyras biosyntes

Prekursorn för fettsyror är acetyl-CoA och det förekommer i cytosolen hos cellen. Den totala nettoreaktionen, med hjälp av palmitat (16: 0) som modellunderlag, är:

8 Acetyl-coA + 7 ATP + 14 NADPH + 6H + → palmitat + 14 NADP + + 6H2O + 7ADP + 7P¡

Kolesterolbiosyntes

Kolesterol kan framställas av acetyl-CoA genom en flerstegsväg som kallas isoprenoidväg . Kolesteroler är viktiga eftersom de kan modifieras för att bilda olika hormoner i kroppen, till exempel progesteron . 70% av kolesterolbiosyntesen sker i cytosolen i leverceller.

Lipidmetabolismstörningar

Lipidmetabolismstörningar (inklusive medfödda fel i lipidmetabolismen ) är sjukdomar där det uppstår problem med att bryta ner eller syntetisera fetter (eller fettliknande ämnen). Lipidmetabolismstörningar är associerade med en ökning av koncentrationerna av plasmalipider i blodet såsom LDL -kolesterol , VLDL och triglycerider som oftast leder till hjärt -kärlsjukdomar. En stor del av tiden dessa störningar är ärftliga, vilket betyder att det är ett tillstånd som överförs från förälder till barn genom deras gener. Gauchers sjukdom (typ I, II och III), Niemann -Pick sjukdom , Tay -Sachs sjukdom och Fabrys sjukdom är alla sjukdomar där de drabbade kan ha en störning i kroppens lipidmetabolism. Sällsyntare sjukdomar som rör en störning i lipidmetabolismen är sitosterolemi , Wolmans sjukdom , Refsums sjukdom och cerebrotendinös xantomatos .

Typer av lipider

De typer av lipider som är involverade i lipidmetabolism inkluderar:

• Membranlipider:
  • Fosfolipider : Fosfolipider är en huvudkomponent i cellmembranets lipidskikt och finns i många delar av kroppen.
  • Shingolipider : Shingolipider finns mestadels i cellmembranet i neural vävnad.
  • Glykolipider : Glykolipidernas huvudroll är att upprätthålla lipidstabilitet och underlätta celligenkänning.
  • Glycerofosfolipider : Neural vävnad (inklusive hjärnan) innehåller stora mängder glycerofosfolipider.
• Andra typer av lipider:
  • Kolesteroler : Kolesteroler är de främsta föregångarna till olika hormoner i vår kropp, såsom progesteron och testosteron. Kolesterolets huvudfunktion är att kontrollera cellmembranets fluiditet.
  • Steroid - se även steroidogenes : Steroider är en av de viktiga cell -signalmolekylerna.
  • Triacylglyceroler (fetter) - se även lipolys och lipogenes : Triacylglycerider är den viktigaste formen av energilagring i människokroppen.
  • Fettsyror - se även fettsyraomsättning : Fettsyror är en av föregångarna som används för lipidmembran och kolesterolbiosyntes. De används också för energi.
  • Gallsalter : Gallsalter utsöndras från levern och de underlättar lipidsmältningen i tunntarmen.
  • Eikosanoider : Eikosanoider är gjorda av fettsyror i kroppen och de används för cellsignalering.
  • Ketonkroppar : Ketonkroppar är gjorda av fettsyror i levern. Deras funktion är att producera energi under svältperioder eller lågt matintag.

Referenser

Lipid+metabolism vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)