Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Ацетоацетат может превратиться в две молекулы ацетил-СоА, которые затем включаются в цикл трнкарбоновых кислот. Рнс. 17.7. Ацетоацетит можно рассматривить кик водористворимую тринснортируемую фирму ацетильных компонентов. Жирные кислоты высвобождаются жировой тканью н превращаются в ацетнльные компоненты печенью, которая затем экспортирует их в вндс ацетоацетата. Как и можно было предвидеть, ацетоацетат играет и регуляторную роль.
Высокое содержание ацетоацетати в крови означает изобилие ацетильных компонентов и приводит к снижению скорости липолиза в жировой ткани. 17.14. Животные неснособпы превращать жирные кислоты н глюкозу Важно отметить, что животные неспособны ггреврагцать жирные кислоты в глюкозу. Ацетил-СоА не может превратиться в организме животных в пнруват нли оксалоацетат. Два углеролных атома ацетильной группы ацетнл-СоА включаются в цикл трнкарбоновых кислот, но два атома углерода покидают этот цикл в ходе реакций декарбокснлирования, катализнруемых нзоцитрат-дегидрогеназой и а-оксоглутарат-дегндрогеназой. Следовательно, оксалоацетат регенерируется, но не образуется заново прн окислении ацетильного компонента ацетнл- СоА в цикле трикарбоновых кислот.
В отличие от животных растения обладают двумя дополнительными ферментами, обусловливающими их способность к превращению углеродных атомов ацетил-СоА в глюкозу 1см. задачу 6 на стр. 159). о о !( о НзС вЂ” С вЂ” 5 — СоА + АТР + НСΠ— + С вЂ” СН вЂ” С вЂ” Я вЂ” СоА + АОР + Р, + Н О Аиетяп Сея СО, Биотин-фермент + Ацетил-СоА Малонил-СоА + + Биотин-фермент. ьто нСО, .АОР 1 Р; лам я~ соя Маяонипч.;еА !7.
Обмен жирных кислот !49 17Л5. Синтез и распад жирных кислот идут различными путями Путь синтеза жирных кислот — это отнюдь не обращение пути их расщепления. Он представляет собою новую последовательность реакций, что служит еше одним примером различий путей синтеза и раси)еплеыия в биологических системах. Рассмотрим некоторые важные особенности пути биосинтеза жирных кислот. 1. Синтез происходит в цитозоле в отличие от распада, который протекает в митохондриальном матриксе.
2. Промежуточные продукты синтеза жирных кислот ковалентно связаны с сульфгидрильными группами. ацилпереяосяи)его белка (АПБ), тогда как промежуточные продукты расщепления жирных кислот связаны с коферментом А. 3. Многие ферменты синтеза жирных кислот у высших организмов организованы в мультифермептный комплекс, называемый синтетазой жирных кислое. В противоположность им ферменты, катализирующие расщепление жирных кислот, повидимому, не склонны к ассоциации.
4. Растущая цепь жирной кислоты удлиняется путем последовательного присоединения деухуглеродных компонентов, происходящих из ацетил-СоА. Активированным донором двухуглеродных компонентов на стадии элонгации служит махания-АПБ. Реакция элонгации запускается высвобождением СО,. 5, Роль восстановителя при синтезе жирной кислоты выполняет )цАОРН. б. Элонгация под действием комплекса сиитетазы жирных кислот останавливается на этапе образования пальмитата (С„).
Дальнейшая элонгация н введение двойных свяжй осуществляются другими ферментными системами. Рис. !7.8. Последовательность реакций, катализируемых ацетил- СоА — иарбоксилазой. 17.16. Образование малонилкофермеита А— решающий шаг в синтезе жирных кислот Обнаруженная Сэли Уейкил (ба!1)з %ак1!) потребность в бикарбонате для биосинтеза жирных кислот оказалась ключом к раскрытию механизма этого процесса.
Действительно, синтез жирных кислот начинается с карбоксилирования ацетил-СоА в малонил-СоА. Эта необратимая реакция представляет собою решающий этап в сшзтезе жирных кислот. Синтез малонил-СоА катализируется ацетил-СоА — карбокснлазой, содержащей в качестве простетической группы биотин. Карбоксильная группа биотина ковалентно присоединяется к е-аминогруппе остатка лизина, как это имеет место в пируваткарбоксилазе (разд. !5.15). Еше одно общее свойство ацетил-СоА — карбоксилазы и пируваткарбоксилаэы заключается в том, что карбоксилирование ацетил-СоА происходит в две стадии, Сначала за счет АТР образуется в качестве промежуточного продукта карбоксибиотин. Активированная СОз-группа в составе этого промежуточного продукта затем переносится на ацетил-СоА с образованием малонил-СоА.
Биотин — фермент + АТР + НСО, СОз - Биотин — фермент + АОР + + Р,, Связывание субстратов с ферментом и освобождение продуктов происходят со специфической последовательностью (рис. 17.8). Ацетил-СоА — карбоксилаза представляет Рис. 17.9. Схема, показывающая предполагаемое перемещение биотиновой простетической группы от места, гдс она присоединяе~ карбоксильную группу от НСО,, к месту, где она отдает зту группу ацетил- СоА. У эукариот ацетил-СоА — карбоксилаза сущсствуез в виде лишенного ферментативной активности протомера (450 кДа) или в виде активного нитевидного полимера (рис. 17.10). Их взаимопреврашснис регулируется аллосгсрически, как и следовало ожидать, поскольку ацегил-СоА †карбоксилаза катализирует первый решающий этап в синтезе жирных кислот. Ключевым аллостерическим активатором глунсит цитрат, Рис. 17 10.
пример механизма реакции по типу «пингпонга», ко~да освобождение одного или более продуктов реакции происходит до того, как все субстраты будут связаны. Апетил-СоА-карбоксилаза из Есо(1 была разделена на субъединицы, катализирующие частичные реакции. Биотин ковалептно присоединяется к небольшому белку (22 кДа), называемому карбоксибиотин-переносящий белок. Карбоксилирование биотинового компонента в образованном комплексе каталнзируется второй субъединицей — биотин-карбоксилазой. Третьим компонентом системы является транскарбоксилаза, которая катализирует перенос активированиого СО, от карбоксибиотина на ацетил-СоА. Длина и гибкость связи между биотином и переносящим его белком обусловливают возможность перемещения активированной карбоксильной группы от одного активного центра ферментного комплекса к другому (рис. 17.9), как это имеет место в пируват-карбоксилазе (разд.
15.16). Часть И. Геаеририваиие 150 и хранение энергии +-+ 500 А Электронная микрофотография активной нитевидной формы ацетил-СоА — карбоксилазы из печени цыпленка. (Печатается с любезного разрешения д-ра М. 1Уап1е) Ьапе.) Π— СН вЂ” Бег — АПБ Фоофооангатаопоааа ароогагачаокаа группа АПВ О Фоефопаагагоааоааа группа кофариенга А тидную цепь из 77 остатков можно рассматривать как гигантскую простетическую группу, «макро-СоА».
17.18. Цикл элонгацнн в синтезе жирных кислот Ферментная система, катализирующая синтез насыщенных ллинноцепочечных жирных кислот из ацетил-СоА, малонил-СоА и г)АПРН, называется синтетазой жирных кислое. У высших организмов она присутствует в виде мультиферментного комплекса. В отличие от этого у бактерий ферментные компоненты синтетаз жирных кислот бывают диссоциироваиы при разрушении клеток. Доступность этих изолированных ферментов облегчила изучение стадий синтеза жирных кислот (табл. 17.3). На самом леле реакции, обеспечивающие синтез жирных кислот у высших организмов, очень сходны с таковыми у бактерий. Фаза элонгации в синтезе жирных кислот начинается с образования ацетил-АПБ и малонил-АПБ.
Эти реакции катализируются аиетигг-трансаггилазой и малонилтра ксан илазой. Ацетнл-СоА + АПБ Ацетил-АПБ + СоА, Малонил-СоА + АПБ Малонил-АПБ + -~- СоА. Малонил-трансацилаза высокоспецифична, тогда как ацетил-трансацилаза может переносить и ацнльные группы, отличные от ацетильного компонента, хотя и со значительно меньшей скоростью. Жирные кислоты с нечетным числом углеродных ато- 17.
Обмен жирных кислот 151 Рис. 17.11. Фосфопантетеии — реакционноспособный фрагмент АБП и СоА. который сдвигает равновесие в сторону активной волокнистой формы фермента. Оптимальная ориентация биотина по отношению к субстратам достигается в волокнистой форме. В противоположность цитрату пальмитоил-СоА сдвигает равновесие в сторону неактивной протомерной формы. Таким образом, пала.иитоил-СоА, конечный продукт, ингибирует первый решающий этап в биосинтвзе жирных кислот. Регуляция ацетил-СоА — карбоксилазы у Е.гоб резко отличается от таковой у эукариот. У бактерий жирные кислоты являются прежде всего предшественниками фосфолипидов, а не резервным топливом, и поэтому контроль их синтеза носит другой характер.
Цитрат не оказывает действия на ацетил-СоА — карбоксилазу Е.сой. Активность транскарбоксилазного компонента системы регулируется гуаниновыми нуклеотидами, которые координируют синтез жирных кислот с ростом и делением бактерий. 17.17. Промежуточные продукты синтеза жирных кислот присоединены к ацилпереиосяшему белку П. Рой Вагелос (Р. Коу Чапе)оз) обнаружил, что промежуточные продукты синтеза жирных кислот связаны с ацилпереносящим белком (АПБ), а именно с сульфгидрильным концом фосфопантетеиновой группы (рис. 17.11).
При расщеплении жирных кислот этот компонент является частью СоА, тогда как при их синтезе он связан с остатком серина в АПБ. Эту одиночную полипеп- Π— Р— Π— СНг О Алонии ьг ОРО ОН таблица 17.3. Основные реакции н синтезе мирнык кис- лот Фермент Ста- Реакция лил Ацетил-СоА — кар- боксилаза Ацетил-СоА В НСОз -1- + АТР МалонилСаА+ АОР+ Р;+ +н' Ацетил-СоА -1- АПБ Ацетил-АПБ + в Соа Маланил-СоА + АПБ Малонил-АПБ + СоА Ацетил-АПБ + Маланил-АПБ Ацетоацетил-АПБ в АПБ в + СОз Ацетоацетил-АПБ + НАОРН + Н' О-3-гилроксибутирил-АПБ + НАОР О-3-гндроксибутирил-АПБ Крото-АПБ + Н,О Кротонил-АПБ в + НАОРН + Н' Бутирил-АПБ НАОР" Ацетнл-трансацилаза Малонил-трансаци- лаза Ацилмалоиил-АПБ- коиденсируюгций фермент б-гидроксоацилАПБ — редуктаза 3-гнлрокснацил- АПБ — дегидратаза Еноил-АПБ — редук- таза Ацетил-АПБ + Малоннл-АПБ— -+ Ацетоацетил-АПБ + АПБ -1- СОз.
В приведенной реакпии конденсации происходит образование четырехуглеродного компонента из двухуглеродного и трехуглеродного компонентов и высвобождается СО . Почему четырехуглеродный компонент образуется не из двух двухуглеродных фрагментов? Иными словами, почему в качестве реагентов выступают ацетил-АПБ Часть Н. Генерирование 152 и хранение энергии мов синтезируются, начиная с пропионил- АПБ, который в свою очередь образуется из пропионил-СоА под действием ацетилтрансацетилазы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
