METABOLISMUL LIPIDELOR Lipidele sunt substanele organice grase, insolubile n ap, dar solubile n majoritatea substanelor organice, ce conin grupa hidrocarbon (solveni nepolari: benzen, cloroform, eter). Acestea joac un rol important n viaa materiei vii. Din punct de vedere structural sunt diferite fiind, n general, esteri sau amide ale acizilor grai cu alcooli sau aminoalcooli i derivai ai acestora. Componentele generale ale lipidelor sunt: acizii grai, alcoolii (glicerina, mioinozilol, steroli), aminoalcoolii (sfingozin, colin, colamin) putnd s conin i: monozaharide (glucoza, galactoz), aminozaharuri N-acetilate, acizi sialici, grupe fosfat. Lipidele au funcii: - energetic i de rezerv (lipidele sunt mai energoeficiente ca proteinele, fiind pstrate n organism cel mai des n esutul adipos); - structural (sunt prezente n cadrul membranei celulare, constituind un fel de barier pentru substanele de dinafar); - regulatorie (hormonii lipidali); - imunoprotectoare; - de accelerare a metabolismului (n calitate de coenzime); - interven n procese fundamentale {transmiterea impulsului nervos, recunoaterea celular) - sunt precursori ai altor compui biologic activi (vitamina D, acizi biliari) - de pigmeni. Rol n cadrul materiei vii - izolatori termici - protectie mecanica - depozit de substante cu valoare energetic Clasificarea lipidelor. Lipidele pot fi lipide simple i lipide complexe. Lipidele simple (conin numai carbon, hidrogen, oxigen) sunt acilgliceroli, ceride i steride. Lipidele complexe (mai conin azot, fosfor, sulf) sunt glicerofosfolipide i sfingolipide. In funcie de comportamentul fa de ap, lipidele pot fi nepolare i polare. Pentru efectuarea functiilor vitale, organismul are nevoie de energie si elemente nutritive. Acestea ii sunt furnizate de alimente. Dar principiile nutritive se gasesc sub forma unor combinatii complexe, care nu pot fi utilizate ca atare. Este deci nevoie de transformari pana la elemente simple, pe care organismul le foloseste ca sursa energetica si plastica. Digestia reprezinta prima etapa a transformarilor. Faramitate mecanic prin masticatie si imbibate cu saliva (bolul bucal) sunt propulsate prin esofag in stomac si intestinul subtire, unde se continua digestia inceputa in cavitatea bucala. La nivelul intestinului are loc absorbtia principiilor nutritive, resturile nedigerate trec in intestinul gros (colon) unde se definitiveaza digestia si absorbtia. in final, prin rect (anus) se elimina intermitent alimentele nedigerate (defecatia). Metabolismul lipidelor sau metabolismul lipidic, cuprinde transformrile suferite de ctre grsimile din alimente - dup ce ele au ptruns n organism, precum i neogeneza lor (sinteza lipidelor din substane nelipidice). Digestia i absorbia lipidelor Trebuie menionat nc de la nceput faptul c, dintre toi nutrienii principali, lipidele, dei sunt cele mai calorice, dau n cea mai mic msur senzaia de saietate. Din acest motiv, grsimile alimentare

lichide sau solide, ascunse (de exemplu, 100g de salam conine 30-40 g de lipide, de multe ori de proast calitate) sau fie (ulei, margarin, unt, maionez, etc.), pot fi lesne consumate n cantiti mari, fr ca organismul s se mpotriveasc, rezultnd consecinele negative cunoscute (obezitate, hipercolesterolemie, hipertrigliceridemie, etc.). Lipidele din hran, pentru a trece de barierele intestinale, trebuiesc n prealabil, n mare msur, scindate (desfcute), fenomen ce se petrece n tubul digestiv. Deoarece, fa de glucide i de proteine, grsimile nu sunt solubile n ap i n acizi, mecanismul prin care se realizeaz desfacerea acestor substane n componentele lor, este diferit, i, se poate spune, mai dificil. Lipidele din alimente, trec din gur n stomac, prin faringe i prin esofag, cu structura aproape neschimbat. n saliv se gsesc dou tipuri de proteine: 1. enzime: amilaza salivar (ptialina) i lipaza lingual; 2. mucina, glicoprotein ce lubrifiaz alimentele. Saliva mai conine substane bactericide (lizozim) i unii produi de catabolism (uree, acid uric); Lipaza lingual ncepe degradarea lipidelor, acionnd atunci cnd acestea se gsesc n cavitatea bucal, stomac i poriunilor superioare ale intestinului subire. La nivel gastric, transformrile suferite de grsimi sunt nesemnificative, cu excepia copiilor mici, care posed enzime din categoria lipazelor (lipaza gastric), cu care pot scinda grsimile din lapte i din ou. Pentru solubilizarea lipidelor sunt necesare srurile biliare. nainte de a fi digerate, lipidele trebuie emulsionate (transformate n picturi cu diametru sub un micron) de ctre acizii biliari i lecitin. Adevratele transformri digestive ale lipidelor se petrec la nivelul duodenului, sub influena bilei i a sucului pancreatic, precum i la nivelul intestinului subire, datorit activitii lipazelor intestinale. Lipaza gastric este o enzim lipolitic cu activitate slab( o tributiraz), hidroliznd numai lipidele ingerate sub form de emulsie, pe care le separ n acizi grai i glicerina. Bila, produsul de secreie i excreie al ficatului, dei nu conine enzime (cu excepia fosfatazei alcaline), ndeplinete un rol de seam n scindarea moleculelor lipidelor. datorit srurilor biliare, care se formeaz pe seama colesterolului. Bila realizeaz emulsionarea grsimilor (fracionarea lor n picturi foarte fine), favoriznd n acelai timp, activitatea lipazelor intestinale, precum i absorbia acizilor grai. Grsimile dup emulsionare, sunt cu mult mai uor de scindat de ctre lipaze, care realizeaz hidroliza acestora. Lipaza pancreatic, care este activat de ctre srurile biliare, de ctre ionii de calciu i de ctre aminoacizi, realizeaz desfacerea lipidelor n acizi grai i glicerol (glicerin). O anumit cantitate de grsimi este scindat i sub aciunea lipazelor intestinale. n urma hidrolizei se formeaz micelii minuscule, sub forma unor picturi extrem de fine, mult mai mici dect cele rezultate din emulsionarea biliar, care conin: produi de hidroliz (acizi grai i glicerin), digliceride, monogliceride i cantiti mici de trigliceride nescindate. Sub influena srurilor biliare, alturi de grsimile emulsionate, apar i acizi grai saponificai

Produii digestiei lipidice (monogliceride, colesterol) trebuie s formeze micelii cu srurile biliare pentru a putea fi absorbii. Miceliile sunt agregate sferice mici, cu diametrul de 5 nm, ce conin 20 - 30 molecule de sruri biliare i lipide. Srurile biliare se gsesc la exteriorul miceliilor, iar prile hidrofobe ale monogliceridelor i lipofosfatidelor ctre interior; n mijloc se gsesc colesterolul i vitaminele liposolubile. Lipidele, colesterolul i vitaminele liposolubile sunt preluate rapid din micelii n momentul n care acestea vin n contact cu microvilii. Factorul ce limiteaz absorbia lipidelor este migrarea miceliilor din coninutul intestinal la suprafaa microvililor. Lipidele prezente n scaun provin din flora intestinal. Aproape toate lipidele digerate sunt absorbite pn la nivelul poriunii mijlocii a jejunului, cea mai mare

parte a absorbiei fcndu-se n duoden. . In citoplasma celulara sunt oxidate pana la bioxid de carbon si apa, eliberndu-se o mare cantitate de energie. Acizii grai i glicerolul trec liberi sau reesterificai, prin pereii intestinului subire, n limf i n snge, n urma procesului de absorbie. Unele trigliceride din alimente, nu sufer transformri digestive, i se absorb ca atare. Absorbia acizilor grai i a glicerolului antreneaz cu sine trecerea dincolo de pereii intestinali a vitaminelor liposolubile (A, D, E, F, K). Absorbia acizilor grai este mult mai simpl i mai rapid n cazul acelora cu lan scurt (sub 10 atomi de carbon), i se desfoar mai greoi n cazul acizilor grai cu lan lung. Acizii grai cu catena foarte lung (peste 22 atomi de carbon), aa cum este acidul cerotic din ceara de albine sau acidul carnaubic de pe cuticula lucioas a unor fructe (prune, afine, mere, etc.), nu se absorb deloc, constituindu-se ca i celuloza, n material de balast (fibre). n peretele intestinal, acizii cu lan mijlociu (10-22 atomi C) se reesterific i se transport sub form de minuscule picturi de lipide stabilizate cu acizi biliari i cu proteine. Acizii grai cu lan scurt nu se reesterific, ci ajungnd n snge, se leg direct cu albuminele plasmatice. n circulaia general, lipidele i produii lor de hidroliz enzimatic, ajung pe cale limfatic (7585%) i pe cale sanguin, prin vena port (15-25 %). O bun parte din lipidele care trec n limf, ajung n plmni, unde sub influena lipazei pulmonare sunt oxidate. Acesta nsemn c, prin creterea amplitudinii respiraiei, se pot arde n mod direct grsimi. Proporia n care lipidele urmeaz o cale fa de alta (limfatic sau sanguin) depinde de gradul de descompunere ale acestora, din timpul digestiei. Unele gliceride care nu s-au descompus i cele care se reesterific, se absorb trecnd aproape numai prin sistemul cilor limfatice. Acizii grai liberi ns, trec preponderent n vena port. n ficat, prin vena port, ajung, dup cum am artat mai sus, doar aproximativ 20% din grsimi. Dac grsimea ajuns la ficat se depune aici pentru mai mult timp, are loc infiltraia gras a ficatului (steatoza hepatic), avnd ca urmare scderea funciilor acestui organ de importan vital. Perturbarea are loc, fie atunci cnd ficatul este srac n glicogen, fie cnd este mpiedicat ieirea grsimii din celulele hepatice. Cea de-a doua situaie, apare ca o consecin a formrii insuficiente de fosfolipide, prin lipsa factorilor lipotropi. Ficatul, nu are menirea de a depozita lipidele, iar dac totui acestea se acumuleaz la acest nivel, se produc perturbri, dup cum am menionat anterior. Depozitul principal pentru grsimi l reprezint esutul adipos. Dar dac aceste depozite se ncarc prea mult, se produc dereglaje, care merg de la scderea masei i a tonicitii musculare, pn la obezitate. Soarta lipidelor n organismul omului La nivelul organismului uman, lipidele joac rol energetic, funcional i de constituie. Dup absorbie, lipidele urmeaz mai multe ci, care se pot intersecta: - se depoziteaz n esutul adipos, ca substane de rezerv, sub form de trigliceride; - se stocheaz temporar n ficat; - n urma unor reacii, intr n structura unor substane complexe (lipoproteine), unele dintre ele rmnnd n circulaia sanguin; - se oxideaz n esuturi, pn la dioxid de carbon i ap, cu eliberare de energie (1 g de lipide poate elibera 9,3 kcal); Grsimile din organism, se afl sub form de: trigliceride, fosfolipide, colesterol i acizi grai liberi. Metabolismul lipidelor este sub control endocrin, desfurndu-se cu participarea hormonilor anterohipofizari, tiroidieni, pancreatici, suprarenali. Totodat, n procesul metabolic al grsimilor, intervine activ i leptina, hormon specific esutului adipos. Pe lng sistemul endocrin, n reglarea metabolismului lipidelor, mai particip i sistemul nervos. Procesul de desfacere a fraciunilor lipidelor, poart denumirea de lipoliz. Lipoliza se desfoar, dup cum am artat mai sus, la nivelul tubului digestiv, dar continu i la nivelul esuturilor, realizndu-se sub cataliza enzimelor numite lipaze.

Insulina intervine n mod indirect n metabolismul lipidelor, n special prin efectul inhibant exercitat asupra lipazelor, frnnd astfel lipoliza i oxidarea lipidelor. Prin activitatea insulinei, dup o mas bogat n glucide, va fi favorizat arderea glucozei, n timp ce arderea lipidelor va fi inhibat. Alcoolul, alturi de carbohidrai, inhib de asemenea oxidarea lipidelor. n sens contrar, o mas bogat n grsimi, va avea o aciune inhibant asupra insulinei, fr ns ca metabolismul lipidic s se intensifice, deoarece lipidele n exces, frneaz activitatea tiroidei. Hidroliza enzimatic a lipidelor ncepe prin desprirea gliceridelor n componentele sale (acizi grai i glicerin). Glicerina se fosforileaz, trecnd n aldehid fosfogliceric, respectiv fosfohidroxiaceton, dup care poate intra n ciclul lui Krebs pentru a se oxida cu degajarea de energie sau poate s serveasc ca baz pentru sinteza de glucide. n ceea ce privete catabolizarea (dezasimilaia) acizilor grai, procesul presupune scurtarea lanului carbonic, cu cte 2 atomi de carbon (betaoxidare), pn n stadiul de acid acetil acetic. Acidul acetil acetic poate intra n ciclul lui Krebs, oxidndu-se pn la bioxid de carbon i ap, cu eliberare de energie, sau poate servi la sinteza de noi acizi grai, care se depun, cel mai mult, n esutul adipos. n catabolizarea defectuoas a acizilor grai se acumuleaz peste limitele normale; corpi cetonici i colesterol. Este important s se neleag c n dezasimilaia energetic, prioritatea metabolic este acordat glucidelor, care se oxideaz n totalitate pe parcursul a 24 de ore, deoarece capacitatea de stocare a glicogenului este limitat. n aceste condiii, lipidele, dac nu exist nevoi energetice imediate, se vor depozita n esutul adipos. Acesta nsemn c pn nu se ard toate glucidele, lipidele nu vor fi utilizate, ci vor fi bgate n depozitele adipoase. Singurele substane care ngra n mod direct sunt lipidele exogene, toi ceilali compui cunoscui ca aductori de kilograme n plus, acionnd pe cale indirect. S-a demonstrat n vivo c neogeneza lipidelor (formarea grsimilor din ali compui) n organismul omului, este cu mult mai mic dect se credea pn nu demult. Dr. Emil Rdulescu arat c n cazul unei diete bogate n carbohidrai, lipogeneza hepatic de acizi grai, nu depete 5-10 g pe zi. n ceea ce privete protidele, formarea grsimilor pe baza lor este neglijabil. Deci, este fals s se cread c glucidele, care ptrund n organism, se transform n grsimi, dar este adevrat faptul c, sub influena carbohidrailor, lipidele din hran se ncorporeaz cu mare uurin, uneori n totalitate, n esuturile adipoase. Mai mult, din metabolismul glucidelor, rezult substana numit glicerofosfat. Glicerofosfatul esterific acizi grai liberi din snge, depunndu-i sub form de trigliceride n esuturile adipoase. Totui, o anumit cantitate de glucoz, substan oxidant metabolic, este necesar pentru a iniia arderea corect a grsimilor (beta-oxidare), n alte condiii, formndu-se corpii cetonici. Dar trebuie, n ceea ce privete glucoza, atunci cnd se urmrete scderea n greutate, s se ndeplineasc 3 condiii: - s provin din categoria glucidelor cu absorbie mai lent, - s nu ajung n organism n cantitate prea mare, - s nu se administreze mpreun cu lipidele.

Biosinetza lipidelor din glucoz

Important este si metabolismul lipoproteinelor. Lipoproteinele sunt complexe de lipide si proteine, cuplate, in care proportia de lipide variaza intre 50-80%. Ele . sunt reprezentate de fosfolipide, colesterol si trigliceride. in general lipidele sunt dispuse fie in tesuturi (lipide tisulare), fie circula in sange sub forma de macromolecule de lipoproteine. S-au separat patru forme majore de lipoproteine: - chilomicronii, - lipoproteine cu densitate joasa (L.D.L.), - lipoproteine cu densitatea foarte joasa (V.L.D.L.) si - lipoproteine cu densitate inalta (H.D.L.). Rolul major al lipoproteinelor este transportul lipidelor in sange. Atat acizii grasi cat si colesterolul sunt transportati sub forma esterificata (trigliceride si esteri de colesterol). La nivelul tesuturilor, trigliceridele si esterii de colesterol sunt hidrolizati rezultand acizi grasi, depozitati sub forma de trigliceride, in tesutul adipos si colesterolul liber utilizat de celule in scop structural. Cresterea concentratiei plasmatice a colesterolului sau a trigliceridelor sau cresterea asociata, deci hiperlipoproteinemia sau hiperlipidemia reprezinta o anomalie biochimica in care joaca rol factori genetici si factori castigati (stres, alimentatie, sedentarism, medicatie etc). Astazi rolul hiperlipoproteinemiilor in geneza aterosclerozei este bine cunoscut. 1. Emulsionarea lipidelor alimentare. In prezena srurilor biliare, particulele mari de grsime sunt transformate n micele de dimensiuni reduse. Srurile biliare provin din acizii biliari primari, acidul colic i chenodezoxicolic, sintetizai n ficat din colesterol. Acetia sunt secretai n bil unde se transform parial n acizi biliari conjugai prin conjugare cu glicocol i taurin, acidul glicocolic i acidul taurocolic, ce formeaz apoi srurile biliare, glicocolatul de sodiu (65 %) i taurocolatul de sodiu (35 %) care au rolul de a emulsiona lipidele alimentare i de a activa lipaza pancreatic. Acestea acioneaz ca detergeni, scznd tensiunea superficial a lichidelor i contribuie la formarea micelelor, asocieri de form globular n care grupele polare sunt dispuse la exterior iar cele hidrofobe la interior. Dup ce-i exercit aciunea, n prezena florei intestinale, se formeaz acizii biliari secundari, care se reabsorb n proporie de 95 % (nchid un circuit enterohepatic) i doar o mic parte (5 %) se elimin prin materiile fecale. 2. Hidroliza lipidelor ingerate n intestin n prezena unor hidrolaze specifice. Triacilglicerolii sunt hidrolizai de Iipaze (lipaza gastric activ mai ales la sugari, ce hidrolizeaz lipidele din lapte, lipaza pancreatic), fosfolipidele de fosfolipaz, iar esterii de colesterol de colesterol esteraz, cu formarea compuilor simpli (acizi grai, monoacilgliceroli, lizolecitine, colesterol). Aceste enzime acioneaz asupra grsimilor din micelele formate n prezena srurilor biliare.

3. Absorbia produilor de digestie n enterocite. La acest nivel, acizii grai sunt activai i pot reaciona cu glicerolul pentru a reforma triacilglicerolii. 4. Transportul lipidelor absorbite din intestin n torentul circulator sub form de chilomicroni. particule lipoproteice de dimensiuni mari, bogate n lipide (99%) care dau plasmei un aspect lactescent. In esuturi, grsimile din chilomicroni sunt hidrolizate de lipoprotein lipaz. produii de hidroliz captai n esuturi, chilomicronii devenind resturi chilomicronice care sunt metabolizate. Procese metabolice n faza de absorbie n faza de absorbie, alimentele ingerate i asigur organismului necesarul de substraturi energogene, dar i de precursori pentru sinteza unor compui specifici. Excesul alimentar este convertit nu numai n glicogen, aa cum am prezentat anterior, ci i n triacilgliceroli, rezerve de energie, pe care organismul i depoziteaz n esutul adipos. Procesul care se desfoar n faza de absorbie este lipogeneza, proces de biosintez a lipidelor de depozit pornind de la precursori simpli ( acetil CoA i glicero 1-3-fosfatul), care presupune: a) biosintez acizilor grai; b) biosintez triacilglicerolilor (triglideridelor). Biosintez acizilor grai. Atomii de carbon din acizii grai provin din acetil-CoA (C2), intermediar metabolic format mai ales din piruvat, rezultnd prin unirea cap-coad a mai multor uniti C2. De aceea, acizii formai au numr par de atomi de carbon. Biosintez acizilor grai implic mai multe procese: - biosintez de novo a acidului palmitic; - elongarea acidului palmitic; - desaturarea acizilor grai (introducerea legturilor duble din acizii grai nesaturai). Biosintez de novo a acidului palmitic Sinteza de novo acizilor grai ncepe cu obinerea acidului palmitic din care prin elongare i desaturare se obin ceilali acizi importani din punct de vedere biologic. Caracterizarea procesului de biosintez a acidului palmitic: 1. Pentru sinteza acidului palmitic este necesara prezena acidului citric i a dioxidului de carbon far ca ei s fie inclui n acidul gras; 2. Sinteza are loc sub aciunea a dou sisteme enzimatice: acetilCoA carboxilaza i acid gras sintaza, un sistem multienzimatic format din 7 enzime legate pe o protein central; 3. Biosintez se desfoar n marea majoritate a esuturilor, cu precdere n ficat, esut adipos, gland mamar, mduv osoas, creier, intestin; 4. n procesul de biosintez particip o protein transportoare de grupe aci (PTA, acyl carrier protein, ACP) care conine restul de coenzim A. PTA poate forma complexe cu toate cele apte enzime fiind activ n procesul de biosintez prin intermediul gruprii SH a unui rest de fosfopantetein din structura sa; Etapele biosintezei de navo a acidului palmitic. Procesul are dou faze: faza mitocondrial i faza citosolic. Faza mitocondrial. Acelil-CoA provenit din decarboxilarea oxidativ a piruvatului, catabolismul acizilor grai prin p-oxidare. degradarea oxidativ a unor aminoacizi se transform n prima etap a ciclului Krebs n acid citric. n cazul unui exces alimentar glucidic sau lipidic, se va forma o cantitate mai mare de acetil-CoA i deci i de acid citric care nu va mai putea fi oxidat prin ciclul Krebs i va difuza n citosol unde va transforma componentele iniiale, acetil-CoA i oxaloacetatul. Deci, titratul este transportorul acetilCoA din matrixul mitocondrial n citosol (Figura 7.3).

Faza extramitocondriala (citosolic). Presupune transformarea acetil-CoA n malonil-CoA. Necesit prezena ATP, HC03\ Mn2+, NADP,H+

Aceast etap presupune desfurarea urmtoarelor faze intermediare: - biotin-enzim + HCO3- + ATP carboxi-biotin-enzim + ADP + Pi 2. carboxi-biotin-enzim + acetil-CoA malonil-CoA + biotin-enzim Acetil-CoA carboxilaza este o enzim allosteric cu rol de reglare care are drept coenzim biotina legat covalent de un rest de lizin din proteina-biotin-carboxil-transportoare (PBCT). Malonil-CoA constituie substratul pentru sistemul multienzimatic al acid gras sintazei, sistem alctuit din doi monomeri unii cap-coad cu cte 8 proteine (Figura 7.4)

Figura 7.4. Reprezentarea schematic a complexului acid gras sintazei

Proteina este PTA ce asigur situsul de reacie la care se leag substratul celor 7 enzime din acid gras sintaz. In mecanismul acestui proces intervin dou grupe -SH: - o grup -SH de la un rest de cistein dintr-o enzim a unui monomer (Cys-SH (1)) i - grupa SH a fosfopantoteinei (Pan-SH (2)) de pe cellalt monomer.

Enzimele din complexul acid gras sintazei catalizeaz o secven de reacii de condensare a acilCoA legat la grupa -SH (1) cu malonil-CoA, reducere, deshidratare i edificare a unui acid gras cu (n+2) atomi de carbon la grupa -SH(2) a fosfopantoteinei. n etapa urmtoare acil~S-PTA se transfer de pe grupa -2-Pan-SH la grupa 1-Pan-SH, iar la grupa -2-Pan-SH se leag o nou molecul de malonil-CoA. Aceste reacii se reiau de 7 ori pentru sinteza palmitil~-S-PTA. Ultima reacie este hidroliza palmitil~S-PTA Reglarea biosintezei acidului palmitic. Punctul de reglare este reacia catalizat de acetil-CoA caboxilaz. Enzima este inhibat allosteric de palmitil-CoA i activat de citrat. Enzima mai poate fi modulat prin modificri covalente prin fosforilare-defosforilare induse de glucagon i adrenalin. Aceti hormoni induc fosforilarea enzimei i inactivarea sa. Intensitatea procesului mai poate f controlat i prin reglarea expresiei genice, n condiiile n care consumul de acizi grai polinesaturai determin supresia genelor ce codific enzime ce intervin n Iipogenez. Elongarea acidului palmitic Alungirea (elongarea, E) lanului de atomi de carbon al acidului palmitic se face sub aciunea a dou tipuri de sisteme multienzimatice: - sistem enzimatic mitocondrial ce funcioneaz pe o cale invers p-oxidrii adugnd resturi acetil la catena nou sintetizat; - sistem enzimatic din retiadul-endaplasmatic ce ataeaz doi atomi de carbon provenii din rnalonilCoA n mod asemntor biosintezei acidului palmitic. Desaturarea (sinteza acizilor grai nesaturai) (D) Desaturarea (D) este procesul de sintez a acizilor grai nesaturai, proces ce se desfoar predominant n microzomii hepatici, esut adipos, cloroplaste (la plante) n prezena unui sistem denumit acid gras-CoA desaturaza ( o oxidaz cu funcie mixt. Figura 7.5). Aceasta reprezint un lan transportor de electroni particular, n care un rol important au citocromul b5, citocrom b5 reductaz, donorul de electroni fiind NADPH.

Figura 7.5. Sistemul de desaturare a acizilor grai - acid gras-CoA desaturaza Etapele de elongare i desaturare alterneaz pentru sinteza acizilor grai necesari. Biosinteza triacilglicerolilor. Procesul de sintez a triacilglicerolilor (TAG) se desfoar mai ales v n ficat, intestin, esut adipos. Exist dou ci de sintez a triacilglicerolilor: - calea glicerol-3-fosfatului (n esuturi precum ficat, esut adipos, intestin); - calea monoacilglicerolilor (n intestin). Glicerol-3-fosfatul provine din DHAP format n glicoliz. Acizii grai participa la biosintez sub form activat, de acil-CoA. Activarea acizilor grai se dace cu consum de energie.

Calea glicerol-3-fosfatului este comun sintezei triacilglicerolilor i gicerofosfolipidelor, intermediarul cheie fiind acidul fosfatidic (Figura 7.6). De asemenea, este punct de legtur ntre lipogenez i metabolismul glucidic.

Figura 7.6. Biosintez triacilglicerolilor - calea glicerol-3-fosfatului

Triacilglicerolii sintetizai n ficat sunt eliberai sub forma VLDL i prin snge sunt transportai n esutul adipos unde se depoziteaz. Calea monoaeilglicerolilor presupune reesterifcarea acestora n enterocite, dup absorbie, cu acil-CoA, n prezena unor sintaze i reformarea triacilglicerolilor ce vor fi eliberai n circulaia lirnfatic sub form de chilomicroni. Procese metabolice n faza de repaus alimentar Interprandial, unele celule sunt dependente de glucoza obinut prin glicogenoliza hepatic sau prin gluconeogenez, alte celule sunt ns capabile s utilizeze ca surs de energie acizii grai rezultai prin degradarea rezervelor de triacilgliceroli i corpii cetonici formai din acetia Ia nivelul ficatului. De aceea, procesele din metabolismul lipidic care au loc in tiza de repaus alimentar sunt: - caiabolismul triacilglicerolilor din esutul adipos (lipoliza); - cetogeneza; - utilizarea corpilor cetonici. Carabolismul triacilglicerolilor (lipoliza) este procesul prin care triacilglicerolii sunt hidrolizai n esutul adipos cu formare de acizi grai i glicerol. Reaciile din lipoliza sunt catalizate de un complex enzimatic, denumit generic lipaza hormon sensibil, alctuit din: triacilglicerol lipaz (I), diacilglicerol lipaz (II), monoacilglicerol lipaz (III). Sub aciunea acestora triacilglicerolii elibereaz acizii grai i glicerolul ce vor fi catabolizai n continuare specific. Reglarea lipolizei. Activitatea lipazei poate fi controlat prin fosforilare i defosforilare de ctre adrenalin i^glucagon ce activeaz enzima, insulina inactivnd-o. Lipaza mai este activat i de hormonul adrenocorticotrop (ACTH) i hormonul somatotrop. Catabolismul glicerolului. Glicerolul rezultat din hidroliza triacilglicerolilor, dar i a fosfolipidelor, poate fi utilizat n trei tipuri de procese:

-

degradare oxidativ pn la CO2 i H2O; reesteriflcare cu formare de triacilgliceroli i fosfolipide; gluconeogenez Degradarea oxidativ presupune formarea glicerol-3-fosfatului n prezena glicerolkinazei i oxidarea acesteia cu formare de dihidroxiaceton fosfat (DHAP) sub aciunea glicerol-3-fosfat dehidrogenazei, compusul rezultat alimentnd glicoliza. Catabolismul acizilor grai Exist mai multe ci de oxidare a acizilor grai , , -oxidarea. n timp ce - oxidarea reprezint procesul metabolic prioritar, i -oxidarea constituie ci secundare de oxidare a acizilor grai. Oxidarea complet a unui acid gras parcurge urmtoarele etape: - - oxidarea, cale oxidativ specific catabolismului acizilor grai saturai: - ciclul Krebs, lanul transporturilor de H+ i electroni cuplat cu fosforilarea oxidativ. Ultimele dou etape sunt ci oxidative terminale comune pentru toi compuii energogeni (glucide, lipide, aminoacizi). -oxidarea acizilor grai saturai. Procesul se desfoar n dou faze, enzimele implicate avnd localizare diferit: faza citoplasmatic i faza mitocondrial asociat funcional cu respiraia celular. Faza extramitocondrial decurge n dou etape: - activarea acizilor grai la acil-CoA; - transferul acil-CoA n mitocondrie. Activarea acizilor grai se face cu consum de ATP. Acid gras + ATP+CoASH Acil-CoA + AMP +2Pi Acil-CoA din citosol nu poate strbate membrana mitocondrial i are nevoie de un sistem transportor format din: - carnitin; - carnitin aciltransferaze: extern(CAT I) i intern (CAT II); - translocaza - proteina carrutm-acil/carnitin transportoare (CACT).

Aceast etap este etapa limitant de vitez a procesului de oxidare a acizilor grai i face legtura ntre rezervele de acetil-CoA din mitocondrie, utilizat pentru obinere de energie, i din citoplasm, utilizat pentru biosinteza de colesterol.

Faza intramitocondrial (-oxidarea acil-CoA) const n repetarea de n/2 - 1 ori a unei secvene de patru reacii: dou dehidrogenri separate de o hidratare si scindarea legturii C-C n prezena COASH. Se elibereaz de fiecare dat un rest de acetil-CoA, n final rmnnd tot acetil-CoA. Aceasta se oxideaz complet n ciclul Krebs i lanul respirator elibernd energie pentru formarea a aproximativ 10 moli de ATP. Secvena reaciilor ce se desfoar n -oxidare este prezentat n figura 7.8

-oxidarea se desfoar cu intensitate crescut n ficat, esut adipos, inim, rinichi i mai puin intens n muchi, creier, plmn. Bilanul -oxidrii este diferit de la un acid gras la altul. De exemplu, pentru acidul palmitic rezult 16/2 = 8 moli acetilCoA. AcetilCoA este degradat n ciclul Krebs. rezultnd 80 moli de ATP -oxidarea. Acest proces are roluri biochimice importante: a) rol catabolic, deoarece pe aceast cale se oxideaz acizii grai ce au o grup metil n poziia beta, de exemplu oxidarea acidului phytanic rezultat prin oxidarea fitolului din plante. In maladia Refsum enzimele din a -oxidare sunt deficitare, fapt ce determin acumularea de acid phytanic (acid 3,7,11,15tetrametilhexadecanoic) n SNC, afeciune caracterizat de tremurturi, vedere nocturn deficitar, tulburri nervoase. b) rol anabolic, pe aceast cale sintetizndu-se unii a-hidroxiacizi (acid cerebronic, nervonic) necesari pentru sinteza unor sfingolipide. -oxidarea. Este un proces ce are loc n proporie de 30% n microzomii hepatici i n rinichi. Rezultatul acestui proces l reprezint acizii dicarboxilici formai prin oxidri succesive la captul -CH3 (considerat poziia co). Degradarea complet a acestora se continu prin p-oxidare. Cetogeneza i utilizarea corpilor cetonici Cetogeneza. O parte din acetilCoA rezultat prin oxidarea acizilor grai este convertit n ficat n trei metabolii importani, corpii cetonici: acetona, acidul acetilacetic i acidul -hidroxibutiric prin cetogeneza (Figura 7.10).

Corpii cetonici se sintetizeaz doar n mitocondriile hepatice, dar sunt folosii de alte esuturi: creier, miocard, rinichi, muchi scheletici (n inaniie sunt principalul combustibil). Acetoacetatul i -hidroxibutiratul trec n snge i sunt transportate la esuturile care le folosesc unde sunt convertite la acetilCoA. n mod normal concentraia corpilor cetonici n snge este sczut, sub 1-3mg/100ml. Catogeneza este accentuat n inaniie, eforturi fizice, diabet zaharat, uneori n gestaie. n strile respective corpii cetonici sunt folosii ca surse de energie n esuturile menionate

Catabolismul corpilor cetonici n esuturile periferice care folosesc corpii cetonici, acetoacetatul i -hidroxibutiratul sunt catabolizate cu formare de acetil-CoA. Corelaii clinice. In diabet zaharat, oxaloacetatul necesar desfurrii ciclului Krebs este folosit pentru gluconeogenez iar acetil-CoA n exces se transform n corpi cetonici, detenrunnd cetonemia accentuat i cetonuria. Respiraia miroase a aceton i poate s apar cetoacidoza deoarece corpii cetonici consum rezerva alcalin (cetoacidoza diabetic). Gluconeogenza este accentuat deoarece, dei glucoza este crescut n snge, esuturile nu sunt capabile s o foloseasc (datorit absenei insulinei) i o sintetizeaz de novo din oxaloacetat, glicerol i aminoacizi. Degradarea exagerat a triacilglicerolilor duce la obinerea unor cantiti mari de acetil-CoA ce se transform n corpi cetonici.

Date cu privire la lipidele din snge n afara unor dereglaje, tulburri sau temporar - n cazul unui regim alimentar bogat n grsimi, componentele lipidice ale sngelui, se menin n limite constante, graie unor mecanisme neurohormonale elaborate. Valorile normale sunt prezentate n tabelul de mai jos: Lipide plasmatice Lipide totale Trigliceride Colesterol Denumirea constantei Lipemie Trigliceridemie Valori normale

500-700 mg% (5-7 g/l) max. 200mg% (2g/l) 120-180 mg% (1,2-1,8 Colesterolemie g/l)

n concluzie, rezulta ca prin digestie si metabolism, produsii finiti sunt dioxidul de carbon si apa. Procesul invers de formare a factorilor nutritivi, pornind de la dioxid de carbon si apa nu este posibil. Plantele pot sintetiza compusii organici din apa si dioxid de carbon cu ajutorul energiei solare. Acesti compusi pot fi preluati de organismul uman fie direct prin consum de vegetale, fie indirect prin consumul alimentelor animale care sau hranit cu produse vegetale.