Bài giảng Hóa sinh động vật: Chương 4

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

Muối mật

Lipase

2-Monoglyceride

Lipid trong thức ăn (hạt triglyceride)

+ 2 acid béo

Lipid nhũ tương hóa

1.1.2. Quá trình tiêu hóa lipid

• Dịch mật:

– Được tiết ra bởi tế bào gan và dự trữ trong túi

• Muối mật • Lecithin • Cholesterol • Bilirubin

– Dịch mật làm nhũ tương hóa mỡ thông qua

mật (trừ ngựa). – Dịch mật bao gồm:

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

Khuếch tán đơn giản

exocytosis

Acid béo mạch ngắn và trung bình

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

lympho (ngoại trừ gia cầm).

• Trong máu chylomicron được vận chuyển

bởi lipoprotein.

qua ống ngực. • Hầu hết các acid béo mạch dài hấp thu vào hệ

Hấp thu acid béo

– Đi vào tĩnh mạch cửa trực tiếp từ tế bào niêm mạc

ruột non.

– Liên kết với Albumin trong máu tạo phức hợp

• Acid béo mạch ngắn và trung bình

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*

i

ớ v

i

t ế k n ê

i l

n e t o r p

o é b

i

d c A

*Lympho ở đông vật có vú

1.2. Tiêu hóa lipid ở loài nhai lại

• 1.2.1. Tiêu hóa lipid ở dạ cỏ

Glycerol + 3 acid béo

– Phân giải lipid: • Triglycerides

thành liên kết đơn.

– 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

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)

isomerase

cis-9, trans-11 CLA

reductase

trans-11 18:1

Stearic acid (18:0)

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

tạo acetate  giảm mỡ sữa. – Cung cấp acid béo dạng trans:

dƣ thừa: – Giảm sản sinh methane – Giảm tiêu hóa xơ – Tăng phản ứng xà phòng hóa – Thay đổi quá trình sản sinh propionate – giảm

sữa.

• Giảm tổng hợp lipid ở tuyến vú  giảm mỡ

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

– Acid béo no được hấp thu nhanh hơn. – Acid béo không no hấp thu chậm hơn

động vật dạ dày đơn.

Tiêu hóa lipid ở ruột non của loài nhai lại

Acid béo không ester hóa

Triglyceride

Phospholipid

Lipase

Phospholipase A1 Phospholipase A2

Monoglyceride

Lysolecithin

Acid béo không ester hóa

Phosphatidylcholin Phosphatidylethanolamin Muối mật

Micelles

Hấp thu ở niêm mạc ruột

- 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

Hạt micelle bị phá vỡ

Vận chuyển lipid trong máu

• Vận chuyển từ ruột non

– Lipoprotein tỷ trọng rất thấp (VLDL)

– Chylomicron

• Là dạng vận chuyển chính từ ruột non

• 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

– 20% lipid tồn tại dưới dạng lipoprotein tỷ trọng

cao (HDL)

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

6 cycles

7 Acetyl CoA

Cycles of -Oxidation

The length of a fatty acid

-Oxidation

(C/2 –1) (C/2)

• Determines the number of oxidations and the total number of acetyl CoA groups Carbons in Acetyl CoA Cycles Fatty Acid 6 12 7 14 8 16 9 18

5 6 7 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):

7 Acetyl CoA

Hoạt hóa acid myristic -2 ATP

84

6 vòng oxy hóa

7 acetyl CoA x 12 ATP/acetyl CoA ATP

18 ATP 12 ATP 6 NADH x 3ATP/NADH 6 FADH2 x 2ATP/FADH2

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

• Aceto acetate (Acid aceto acetic) • Aceton • -hydroxybutirate

– Các thể ketone

– 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

no acyl-CoA tạo H2O.

chuỗi acid béo no acyl-CoA – Phản ứng liên kết NADH với chuỗi acid béo

• Chuyển Palmitoyl-CoA thành các acid béo no

khác. – Phản ứng diễn ra tại cytosolic trên bề mặt của

– Manolyl-CoA đóng vai trò như là một chất cho

lưới nội bào.

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.

• 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.

• Acid béo không no dạng cis kết hợp với nhau tạo acid béo 10C sau đó chuỗi này sẽ được kéo dài hơn.

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

• (+) Citrate • (-) Palmitoyl CoA • (-) AMP

– Cục bộ

Điều hòa tổng hợp acid béo

3.1. Tổng hợp glycerolphosphate

Gan, thận, tế bào niêm mạc ruột

Tế bào mỡ