Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Ацетил-АПБ и малонил-АПБ взаимодействуют с образованием ацетоацетил-АПБ. Эта реакция конденсации катализируется ацил-малонил-АПБ-конденсирующим ферментом. и малонил-АПБ, а не две молекулы ацетил- АПБ? Ответ заключается в том, что равновесие реакции чрезвычайно неблагоприятно для синтеза ацетоацетил-АПБ из лвух молекул ацетил-АПБ. Напротив, равновесие реакции благоприятно для участия в этом синтезе малонил-АПБ, поскольку декарбоксилирование последнего приводит к существенному снижению свободной энергии. В действительности, реакция конденсации запускается АТР, хотя АТР и не принимает в ней прямого участия, а используется для образования богатого энергией субстрата при карбоксилировании ацетил-СоА в малонил-СоА.
Свободная энергия, запасенная в малонил- СоА в результате реакции карбоксилирования, высвобождается при декарбоксилировании, сопровождающем образование ацетоацетил-АПБ. Хотя НСО, требуется для синтеза жирных кислот, его углеродный атом не появляется в образуюшемся продукте. Все углероднвге атомы жирных кислот, содержащих четное их количество, происходят иэ ацетил-СоА. Следуюшие три стадии синтеза жирных кислот состоят в восстановлении оксо- группы при С-3 в метиленовую группу (рис. 17.12). Сначала ацетоацетил-АПБ восстанавливается в О-3-гнпроксибутирил- АПБ. Эта реакция отличается от соответствуюшей реакции при расшеплении жирных кислот двумя особенностями; 1) образуется преимущественно О-, а не 1.- эпимер и 2) восстанавливающим агентом служит )з)А)УРН, тогда как в качестве окисляюшего агента при )3-окислении используется )з)АО .
Это различие иллюстрирует обший принцип, согласно которому в реакциях биосинтеэа расходуется?31А13РН, тогда как в реэулыпате энергодающих реакций происходит генерирование НАРН. Далее О-3-гидроксибутирил-АПБ дегидратируется с образованием кротонил-АПБ, представляюшего собою транс-аз~-споил-АПБ. Конечным этапом цикла является восстановление кротонил-АПБ в бутирил-АПБ. )з)АОРН вновь играет роль восстановителя, тогда как в соответствуюшей реакции )3-окисления окислителем служит ГА)3е. В результате последних трех реакций-восстановления, дегидратирования и второго восстановления †происход преврагцение ацетоацетил- АПБ в бутирил-АПБ, которое завершает первый цикл элонгации.
Во втором цикле синтеза жирных кислот бутирил-АПБ конденсируется с малонил- О О О !! О Н С вЂ” С вЂ” Я-дпи + С вЂ” СН вЂ” С вЂ” '. Рпв з г О ДцвтизРДПБ агааонизРДПБ дПБ сп Конденсация ,. со,- О О !! !! Н С вЂ” С вЂ” СН вЂ” С вЂ” Б — дпа дцетоацвтизьдПБ ИДОРН МДОР" Восстановление н о-3 тидроиоиазтирия дпи Н С вЂ” С вЂ” СН вЂ” С вЂ” Ч вЂ” дпь з ОН двгмдрвтациа иго Н О !! НзС вЂ” С=С вЂ” С вЂ” дпв Н Иропмии ДПБ мдоан Восстановление НДОР О !! НзС вЂ” СНг — СНг — С вЂ” ", - дпь БттириадПБ Рис.
17.12. Последовательность реакций в синтезе жирных кислот: конденсация, восстановление, дегндратация и восстановление. Указанные здесь промежуточные продукты образуются в первом цикле синтеза. АПБ, давая Се+оксоацил-АПБ. Эта реакция подобна конденсации ацетил-АПБ с малонил-АПБ в первом цикле, приволящей к образованию С +оксоацилАПБ. В результате восстановления, дегидратацин и второго восстановления Со+оксоацил-АПБ превращается в С,-ацнл-АПБ, который может вступать в третий цикл элонгации. Описанные циклы злонгации продолжаются вплоть до образования С,е-адил-АПБ. Этот промежуточный продукт не может служить субстратом для конденсирующего фермента и гидролизуется с образованием пальмитата и АПБ.
17.19. Стехиометрня синтеза жирных кислот Приводим стехиометрню синтеза пальмнтата: Ацетил-СоА -ь 7 Малонил-СоА + + 14ХА1УРН + 7Н' Пальмитат + 7СО, + + 14ХАТЗР + ЗСоА + 6НгО При зтом использовано следующее уравне- ние для синтеза малонил-СоА; 7 Ацетил-СоА + 7СОг + 7АТР 7 Малоннл-СоА + 7АОР + + 7Р; + 7Н+. 17. Обмен жирных кислот \000 А Рис. 17.13, Отсюда выводим итоговую стехиометрию синтеза пальмитата: Х Ацетил-СоА + 7АТР + !4с)АВРН вЂ” Пальмитат + !4)чАВР + + ХСоА + бНгО + 7А1)Р + 7Р,. 17.20. Жирные лислоты синтезируются у эукариот мультиферментным комплексом Синтетазы жирных кислот у эукариот в отличие от таковых у бактерий представляют собою совершенно определенный муль~иферментный комплекс. Комплекс.
выделенный из лрожжей, облалает массой в 2300 кДа и ца электронной микрофотографии имеет вид эллицсоида длиной 250 А и попсрсчным диаметром 210 А (рис. 17.13), Он соолоит только из двух видов полипентидных цепей, киаюдая из которых кодируется одни.ч геном. Субъелинипа А (!85 кДа) содержит ацилпсрсносяший белок, конденсирующнй фермент и ))-оксоацнл— редуктазу, тогда как субьединица В (175 кДа) солержит ацетил-трансацилазу, малонил-трансацилазу, р-гидроксиа1!ил— легилратазу и енонлредуктазу.
Синтетаза жирных кислот у млекопитанш[их (400 кДа) также образована двумя вилами субъелицгщ, подобных таковым у лрожжей, На самом Леле, многие иультифермеятные ко.инлексы зукариот состоят из полифункционильных белков, в которых различны» фериенты ковилентно связаны в единую нолипептиднуго цепь. Преимущество такой организации возможность координирования синтеза различных ферментов. Кроме того. мультиферментный комплекс, состоящий из ковалентно соединенных ферментов, является более стабильным, чем комплекс, образованный нековалентными связями.
Липеи (Ьупеп) предположил, что удлиняюшаяся цепь жирной кислоты переносится от АПБ к конденсируюшему ферменту и обратно в каждом цикле элонгации. Первая транслокация освобождает место для транспортируемого малонильного компонента, вторая — происходит на стадии конденсации. Интересно отметить, что аналогичные транслокации имеют место при синтезе белков. Часть П. Генерирование 154 и хранение энергии Электронная микрофотография комплекса синтетазы жирных кислот из дрожжей.
(Печатается с лкьбезного разрешения д-ра Рейх %1е!апд и д-ра Е)шаг А. Бйеьа) Гибкость и максималыюя длина в 20 г) фосфояантетеинильного компонента предстивляются критическиии для функции мулыпиферментного ко.ннлекси, поскольку они обеспечивают тесный контакт удлнняющейся цепи жирной кислоты с активным Лиаэы— ферменты, катализирующие расщепление связей С вЂ” С, С вЂ” -О или С вЂ” М путем элиминирования.
В этих реакциях образуется двойная связь. Оксалоацстат + МАВН + + Н вЂ” Малат + МАВ'. Вторая реакция- окислительное декарбоксилирование малата ХА))Р -зависимой милат-дегидроггниэой (декарбоксилируюи)ей), называемой такзке «яолочиым» фермеззтом. С этой реакцией мы вез речаемся впервые. Малаз + МАВР" — Пируват + + СО, + МАВРН. Образовавшийся пнруват легко диффундн- рует в митохондрии, где он карбоксилируег- ся в оксалоацетат под действием пируват- карбоксилазы. Пнруват + СОз + АТР + НзО -+ Оксалоацезат + АВР' ь Р, + 2Н Суммируя этн три реакции, получаем МАВР+ + МАВН + АТР + НзО МАВРН + МАВ" + АВР + + Р; + Н".
Таким образом, на каждую молекулу ицетил-СоА, которая переходит иэ митохондрий в цитоэоль, образугпия одна молекула МАОРН. Сдедовательно, при переходе восьми молекул ацетил-СоА в цитозоль в про- Таким образом, ацетил-СоА и оксадоацетат переносятся из митохондрий в цитозоль с использованием одной молекулы АТР.
155 17. Обмен жнрных кислот центром каждого фермента в комплексе. Для взаимодействия субьединиц фермента с субстратом не требуется их большой структурной перестройки, поскольку сам субстрат на длинном гибком плече может достигнуть каждого активного центра. Напомним, что биотин и липоамид в составе соответствующих мультнферментных комплексов также снабжены длинными гибкими плечами. Организованная структура синтетаз жирных кислот у дрожжей и высших организмов повышает общую эффективность процесса благодаря прямому переносу промежуточных продуктов от одного активного центра к следующему. Реагирующие соединения не разбавляются в цитозоле. Кроме того, им не нужно «находить» друг друга путем случайной диффузии.
Еше одним преимуществом такого мультиферментного комплекса является то обстоягельство, что ковалентно связанные промежуточные продукты изолированы и защищены от конкурирующих реакций. 17.21. Цитрвт переносит ацетильные группы для синтеза жирных кислот из митохоцдрнй в цнтозоль Синтез пальмитата требует наличия в модекул ацетил-СоА, 14 МАВРН и 7 АТР. Жирные кислоты синтезируются в цнгозоле, тогда как ацетил-СоА образуется иэ пирувата в митохондриях.
Следовательно, для синтеза жирных кислот необходимо, чтобы ацетил-СоА был перенесен из митохондрии в цнтозоль. Однако митохондрии непроницаемы для ацетил-СоА, Напомним, что каринтии переносит только длинноцепочечные жнрныс кислоты. Обход этого барьера для ацепюл-СоА осугцествляется при помои)и цитрата, переносягцего ацгтильззьзе группы через внутреннюю митохондриольную мембрану. Цитрат образуется в митохондрнальном матриксе путем конденсации ацетил-СоА и оксалоацетата. Затем он диффундирует в цитоэоль, где расщепляется цитрат-лиаэой; Цнтрат + АТР + СоА . -» Ацетил-СоА + + АВР + Р; + Оксалоацетат. 17.22.
Источники МАВРН для синтеза жирных кислот Оксалоацетат, образованный в результате переноса ацетильной з'руппы в цитозоль, должен быть затем возвращен в митохондрии. Внутренняя митохондриальная мембрана непроницаема лля оксалоацетата. Следовательно, необходимы реакции, идущие в обход этого препятствия. Очень важно, что в ходе этих реакций генерируется значительная часть МАВРН, необходимого для синтеза жирных кислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
