Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 75
Текст из файла (страница 75)
6. Синтез и расщепление жирных кислапх Жирные кислоты синтезируются в цитозоле путем присоединения двухуглеродных остатков к растущей цепи, закрепленной на ацилпереносяшем белке. Активированный промежуточный продукт малонил-СоА образуется путем карбоксилирования ацетил-СоА, Ацетильные группы переносятся из митохондрий в цитозоль с помощью цитрата. Этот челночный механизм обеспечивает генерирование части )х)АЕ1РН, необходимого для восстановления присоединенного ацетнльного остатка. Остальной )т)АОРН поступает из пентозофосфатного пути. Цитрат стимулирует ацетил-СаА — карбаксилаэу, фермент, ката.шэирующий решающий этап. Если в клетке имеется иэбьипак АТР и ацвтил-СоА, та концентрация цитрата увеличивается.
и это ускоряет синтез жирных кислот. Расщепление жирных кислот происходит другим путем и в другом компартменте. Они расщепляются до ацетил-СоА в митохондриальном матриксе путем ()-окисления. Затем, если поступает достаточное количество оксалоацетата, ацетил-СоА вступает в цикл трикарбоновых кислот. В противном случае ацетил-СоА может превращаться в кетоновые тела. ГАРН, и )т)А)ЗН, образующиеся в результате ()-окисления, отдают свои электроны Ог через цепь переноса электронов. Как н цикл трикарбоновых кислот, В-окисление может протекать только прн условии постоянного регенерирования )т)А)Э" и ГАЕК Следовательно, скорость расщепления жирных кислот также связана с потребностью клетки в АТР. 23.4. Ключевые соеднненикс глюкоза-б-фосфат, пнруват и ацетнл-СоА Факторы, определяющие потоки молекул в метаболических путях, можно описать подробнее, проанализировав три важнейших метаболита, на уровне которых происходит пересечение метаболических путей; Часть И1.
Биосинтез 286 предшественников макромолекул глюкоза-б-фосфат, пируват и ацтил-СоА. Каждое из этих соединений имеет несколько альтернативных путей превращений. 1. Глюкоза-6-фасфат. Глюкоза, поступающая в клетку, быстро фосфорилируется до глюкоза-б-фосфата, который может затем запасаться в виде гликогена, расщепляться до пирувата или превращаться в рибозо-5-фосфат (рис.
23.10). Гликоген образуется в условиях избытка глюкоза-6-фосфата и АТР. Если же АТР и углеродные скелеты молекул расходуются на биосинтетические реакции, глюкоза-6-фосфат вступает в реаКции гликолитического пути. Таким образом, превращение глюкозо- 6-фосфата в пируват может быть как анаболическим, так и катаболическим процессом. Третий вариант использования глюкоза-б-фосфата, пентозофосфатный путь, поставляет )х)АОРН для восстановительных реакций биосинтеза и рибозо-5-фосфат для синтеза нуклеотидов.
Относительные количества этих двух продуктов могут варьировать в очень широких пределах благодаря исключительной гибкости данной последовательности реакций, как это уже обсуждалось выше (разд. 15.6). Глюкоза-6- фосфат может образовываться либо при мобилизации гликогена, либо из пирувата и других неуглеводных предшественников в результате реакций глюконеогенеза. Чуть ниже мы увидим, что низкая концентрация глюкозы в крови стимулирует как гликогенолиз, так и глюконеогенез в нечепи и почках.
Эти органы отличаютгя тви, что содержит глюкоза-б-фогфатазу, благодаря которой глюкоза может выделяться в кровь. 2. Лируват. Эта трехуглеродная з-оксо- кислота также лежит в точке пересечения главных метаболических пугей (рис. 23.11). Пируват образуется главным образом нз глюкоза-б-фосфата, лактата и аланина. Лактат — просто восстановленная форма пиру- Глюкоза Т г кгоэовз)тофа В.фоофотлюлонат глюкоза. г фоофат орултозо.
гг вфоефат гллзотл 1( Рлоозо.б фоофат Рис. 23,10. Метаболические превращения глюкоза-б-фосфата. пактат Глюкозе 6 фосфаг Оксалоецегат Аленин 3-гиярокси. + — ваези" Ооа Жирные 3 ивтилглугерил.соА 1 Холосто- Кетоноеые рол геле Рис. 23.11. Метаболические превращения пирувата и ацетил-СоА.
вата. Пируват легко восстанавливается под действием лактат-дегидрогеназы. Данная реакция обеспечивает регенерирование ХАП', что позволяет гликолизу непрерывно протекать в анаэробных условиях. Лактат, образующийся в активных тканях, например в сокращающихся мышцах, впоследствии снова окисляется до пирувата. Этот процесс идет главным образом в печени. Смысл этих превращений состоит в том, что они позволяют выиграть время и перемещают часть отходов метаболизма активно работающей мышцы в печень, Еще одна легко обратимая реакция, идущая в цитозоле,-трансаминирование а-оксокислоты пирувата с образованием соответствующей аминокислоты-аланина.
Таким путем некоторые аминокислоты могут вступать в реакции основных метаболических путей. Наряду с этим, некоторые аминокислоты могут таким образом синтезироваться из углеводных предшественников. Следовательно, трансаминирование— основная реакция, связываюгцая метаболизм аминокислот и углеводов. Третий способ использования пирувата-его карбоксилирование внутри митохондрий с образованием оксалоацетата. Эта реакция и последующее превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват идут в обход необратимой стадии гликолиза и позволяют синтезировать глюкозу из пирувата. Кроме того, карбоксилирование пирувата играет важную роль в пополнении промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот.
Активация пируват-карбоксилазы под действием ацетил-СоА усиливает синтез оксалоацетата. когда цикл трикарбоновых кислот замедляется из-за истощения этого метаболита. С другой стороны, если цикл трикарбоновых кислот ингибируется избытком АТР, оксалоацетат, синтезированный из пирувата, включается в последовательность реакций глюконеогенеза. Четвертая важная реакция, в которую вступает пируват;окислительное декарбокснлирование с образованием ацетил-СоА. Эта необратимая реакция, протекающая в митохондриях,— решающий этап метаболизма; она направляет атомы углерода углеводов и аминокислот на путь окисления в цикле трикарбоиовых кислот или синтеза липидов.
Комплекс пируват-дегидрогеназы, катализирующий эту необратимую стадию, строго регулируется многочисленными аллостерическими взаимодействиями и ковалентными модификациями. Пируват превращается в ацетил-СоА с высокой скоростью, только если клетке необходимы АТР или двухуглсродные фрагменты для синтеза липидов. 3. Ацетил-СоА. Основные источники этого активированного двухуглеродного фрагмента-окислительное декарбоксилирование пирувата и ~3-окисление жирных кислот (рис. 23.11). Кроме того, ацетил-СоА образуется из кетогенных аминокислот.
О 1~ Н С вЂ” С вЂ” СН вЂ” СОО Ацагоецазег Сукцинил-СоА СоА-тренсферазв оукцинат О О НзС вЂ” С вЂ” СНз — С вЂ” 5 — СоА Ацетоацег ил Соа СоА тиолаза 2 Н,С--С вЂ” 5 -СоА Ацезил Соа Рис. 23.12. Включение кетоновых тел в цикл трикарбоновых кислот. 23. Интеграция метаболизма 287 Гпицопиз Алании ение белка Печень Мьацы Оргаи Кровь Печень Мозг Мышцы Жировал ткаиь 45 450 0 450 0 400 0 24 000 60 400 8 ! 200 !35000 40 Рвс. 23.13. Обмен метаболитами межлу мышцами и печенью. Судьба ацетил-СоА в метаболизме в отличие от многих других молекул строго определена. Ацетильный остаток может быть полностью окислеи до СОз в цикле трнкарбоновых кислот. Другая возможность — образование 3-гидрокси-3-метнлглутарил-СоА из трех молекул ацетил-СоА. Это шестиуглеродное соединение-предшественник холестерола и кетоновых тел.
Третий важный путь использования ацетил-СоА †е экспорт в цитозоль в виде цитрата для синтеза жирных кислот. Важно еше раз подчеркнуть, что в организме млекопитающих ацетил-СоА не может преврагцаться в пируват. Следовательно, у млекопитающих липиды не могут превращаться в углеводы. 23.5. Метаболические особевмости основных органов Метаболизм в мозгу, мьшщах, жировой ткани н печени сильно различается. Рассмотрим различия между этими органами в отношении использования богатых энергией молекул. 1. Мозг. Глюкоза — практически единственный источник энергии в мозгу человека, за исключением условий продолжительного голодания. В мозгу нет запасов богатых энергией молекул, поэтому он нуждается в постоянном поступлении глюкозы. Мозг поглощает около 120 г глюкозы в сутки, что соответствует в энергетическом выражении 420 ккал.
В состоянии покоя мозг расходует около б!У); того количест- Часть 111. Биосинтез 288 предшественников макромолекул ва глюкозы, которое в целом потребляется в организме. При голодании глюкозу в качестве источника энергии для мозга заменяют кетоновые тела Гацетоацетат и его восстановленный аналог 3-гидроксибутират). Ацетоацетат активируется путем переноса СоА с молекулы сукпинил-СоА; прн этом образуется ацетоацетил-СоА (рис. 23.12). Затем расщепление тнолазой дает две молекулы ацетил-СоА, которые включаются в цикл трнкарбоновых кислот. Жирные кислоты не могут служить источником энергии для мозга, так как они связаны с альбумином и неспособны проникнуть через гематоэнцефалнческий барьер. Итак, кетоновые тела — транспортабельный эквивалент жирных кислот.
Чуть ниже мы обсудим, почему использование в качестве энергетических ресурсов не глюкозы, а кетоновых тел имеет важное значение для того, чтобы свести к минимуму распад белков во время голодания. Таблица 23.!. Элергетичесиве ресурсы у срелиего мунч в Н5 . (Сыа С.ж,з., СВ. Ка лс Ме!аь 5 398 19тб) Количество доступной энергии, ккал глюкоза триацил- мобилиили тливо- глицсролы зуемые геи белки 2.
Мышцы. Основные источники энергии в мызицах — глюкоза, жирные кислоты и кетоноеые тела. Мышцы отличаются от мозга большим запасом гликогена (1200 ккал). Около трех четвертых всего гликогена организма находится в мышцах (табл, 23.1). Содержание гликогена в мышцах после еды может достигать 1%. Этот глнкоген легко превращается в глюкоза-бфосфат для последующего использования в мышечных клетках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
