Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Резервные липиды непрерывно мобилизуются, при этом непрерывно депонируются новыс липиды, и поспгянство количества резервных липидов является результатом относительно точного соответствия скоростей этих двух процессов. В стационарном состоянии период полупреврашения резервного липида мышей составляет около 5 сут, крыс — около 8 сут. Это означает, что у крыс почти !Ос!з жирных кислот в резервных липидах заменяется ежесуточно новыми жирными кислотами.
В печени крыс жирные кислоты имеют период полупревращения около 2 сут, в мозге — от 10 до 15 сут. 17.5. Окисление жирных кислот Трпацилглицерины попадают в клетку только в ограниченном количестве. Они подвергаются гидролизу под действием липопротеидлипазы в плазме крови или активируемой гормонами лппопротеидлипазы в жировой ткани (разя. 17.10.2), что приводит к освобождени!о жирных кислот, связывающихся с сывороточным аль- 745 ос мвтлволнзм липидов. ~ бумином, и глицерина.
Глицерин участвует в гликогенезе и входит в гликолитический путь посредством образования глицерол-3- фосфата при действии АТР и глицеролкиназы. В общих чертах окисление жирных кислот протекает следующим образом. Жирные кислоты входят в клетку, после чего они должны быть актнвнрованы путем образования СоА-производных. Эти производные жирных кислот, однако, не способны проникать в митохондрию, единственное место в клетке, где осуществляется окисление СоА-производных жирных кислот. Переносчиком ацнльных групп из цнтоплазмы в матрикс митохондрии служит каринтии; в матриксе снова образуются СоА-производные жирных кислот и происходит освобождение карнитина. СоА-производные жирных кислот окнсляются путем ряда последовательных реакций, которые приводят к укорачнванию цепи жирной кислоты на два углеродных атома за один раз (ф-окисление) .
В этих реакациях все промежуточные продукты являются производными СоА. Исходным соединением в процессе укорачивания цепи является тиоэфир кофермента Л и жирной кислоты, и процесс включает четыре последовательные реакции: 1) дегидрирование, катализируемое флавопротеидом с образованием 2,3-транс-ненасыщенных производных, 2) гидратацию двойной связи с образованием 3-оксисоединений, 3) дегидрнрование при участии ХА(7 с образованием 3-кетопроизводных и 4) реакцию ()-кетоацнл-СоА с другой молекулой СоА с образованием ацетил-СоА и жирнокислотного производного СоА, укороченного на два углеродных атома. Последовательное повторение этого ряда четырех реакций приводит к полному распаду жирных кислот с четным числом атомов углерода до ацетил-СоА; в ходе этого же процесса происходит последовательное превращение жирных кислот с нечетным числом атомов углерода до соответствующего числа молекул ацетил-СоА и одной молекулы пропнонил-СоА.
Эти четыре реакции приведены ниже; СОЬСоА указывает, что ацильные производные связаны с тиольной группой СоА. ф ф аа»о-сас- КСН СНрСН.СО5СоА + ГАР— — — — — ь КСН СН=СНСО5СоА + ГАОНд (1) нан .см- ф ф КСН,СН=СНСО5СаА + НсО КСН,СНОНСН СО5СоА (2) Ю ц «-сои- ф КСН,СНОНСНсСОзсоА + МАО' КСН СОСН СО5СоА + ЫАОН + Нс (3 а В/а а с ю + (3) ф ф о ла КСН~СОСНсСО5СаА + Н5СаА КСНсСО5СоА + СНдСО5СюА (4) Рассмотрим теперь подробяее каждую из этих реакций 744 не метлволнзм 17.5.1. Реакции активации Метаболизм жирных кислот начинается с образования соответствуюгцих СоЛ-производных; зто происходит двумя способами.
При первом способе ацил-СоЛ вЂ” -сннтетаза катализнрует образование СоА-производных жирных кислот согласно реакции мт". к' йсООн+ н5соА Ч- А?Р ~ КсΠ— 5сой Р АМР+ РР; Известно несколько таких ферментов; их называют в соответствии с названием жирной кислоты, скорость превращения которой максимальна, например ииетил-СоА — синтетаза (каталнзпрует преврашение жирных кислот Са и Са), октаноил-СоА — -синтетаза (жнрные кислоты от С4 до См) н додекаиоил-СоА — синтетаза (жирные кислоты от См до См).
Механизм таких реакций уже обсуждалсн (равд. (2.2.1). Этн ацнл-СоА — сннтетазы присутствуют в эндоплазматической сети и в наружной митохондрпальной мембране. В митохондриальном матриксе имеется ацил-СоЛ вЂ” сннтетаза, которая вместо АТР использует СТР. Этот фермент активирует жиринке кислоты с длинной цепью, н продуктами реакции являются СОР и Рн Вторым механизмом синтеза СоА-производных жирных кислот с короткой цепью является реакция переноса, каталнзируемая тиофоразами: няофярааа сукннннл-5СоА Р кСООН и янтарн *.н кноаота + КСО5СоА В животных тканях, таких, как печень, сердце н почки, актпвапия жирных кислот происходит главным образом посредством реакций, катализируемых сннтетазами, в то время как у некоторых микроорганизмов преобладают реакции„каталнзируемые тиофоразами.
Тнофоразная реакция наиболее характерна для зкстрагепатнческнх тканей животных, где происходит процесс генерации ацетоацетил-СоА (разд. !?.10.2). 17.5.2. Роль карнитина в транспорте ацильных остатков жирных кислот Каринтии ( 4 -3-окси-4-триметиламмоннйбутират) служит переносчиком ацнльных групп внутрь митохондрий н наружу (карннтиновый челнок) .
(СНа)ам СНа ( Н СНа СОО ! ОН карннтнн ~т. метАБОлизм лнпндов. 1 В этом процессе участвуют две ицилтрансферизы; одна из них катализнрует ацилирование карнитина жирными кислотами с короткой цепью и называется нарнитин-ииетилгрансфериза. Другой фермент каталнзирует ацнлирование карнитина жирными кислотами с длинной цепью; он назван карнигин-пальмитоилтрансфераза. анстил-3СоА -~; каринтии в==с апетилкарнитин + СоА пальмнтоил-3СоА ~- карнитнн ~~ нальмитоилкарнитин -1- СоА Приведенные выше реакции обратимы; Ка„и близка к 1, что указывает на высокую энергию О-ацильной связи карнитина.
Ферменты находятсн как в цнтоплазме, так и в наружной мембране митохондрий и на внутренней поверхности внутренней митохондриальной мембраны. Таким образом, производные карннтина служат в качестве переносчиков апнльных групп внутрь митохондрий, где ацнльные группы переносятся на СоЛ, образуя ацил-СоА, которые окисляются в митохондряях. В результате достигается разделение цитоплазматического и митохондриального пулов СоА. 17.5.3. Ацил-СоА-дегидрогеназы Все те ферменты„которые катализируют образование СоА- производных 2,3-ненасы~ценных жирных кислот (реакция (1), равд. !7.5$, содержат ГА(1. Три таких фермента выделены из печени свиньи и названы по наиболее быстро утилизируемым субстратам, а именно бугирил-СоА-дег1тдрогениза, октаноил-СоА- дегидрогенази и гексидеканоил-СоА-дегидрогеназа.
Реакции, катализнруемые каждым нз этих ферментов, таковы: Сой-производное насыщенной жирной кислоты ! ГАГт — е. — ~- СоА-производное транс-2,3-ненасыщенной жирной кислоты+ гАОН Как указывалось ранее (равд. 13.2), атомы водорода переходят от флавнновой части этих ацнлдегидрогеназ к электронпереносящему флавопротенду (ЭПФ), который в свою очередь направляет электроны к цитохрому Ь. 17.5А. Еноил-СоА-гидратазы (кротоиазы) Эти ферменты обратимо каталпзнруют гидратацию СоА-производных транс-ненасышепиых жирных кислот (реакция (2), равд.
17.51 согласно реакции Сой-производное 2,3-ненасыщенной жирной кислоты+НаО ч==л: ~~ ь-3-окснапнл-3СоА Один фермент наиболее активен с кротоноил-СоА (и поэтому назван кротоназой). Фермент не требует кофактора; его активность 14 — 1368 Н1. МЕТАБОЛИЗМ 746 снижается при увеличении длины цепи субстрата. Фермент тканей быка (М 168000) является гексамером. Второй тип еноил-СоА-гидратазы был выделен из сердца свиньи; этот фермент действует преимущественно на производные с длинной и средней цепями.
17.5.5. р-Оксиацил-СоА-дегидрогеиаза Реакция (3) (разд. 17.5) требует (х(АВ. ыз-оксиацнл-БСоА р НАО+ а:=ем 3-кетоацнл-ЗСо'1+ МАОр!+ Н+ Субстраты с различной длиной цепи атакуются одним и тем же ферментом. 17.5.6. Тиолазы Реакция, катализнруемая тиолазамя (реакция (4), равд. !7.51, включает тиолитическое расщепление с помощью СоА с образованием ацетил-СоА Сиз-кетоацил.ЗСоА + НЗ-Сей м==м н==м СоА-нроианодное С, жирной кислоты -- ацетнл-ЗСоА Некоторые из известных тиолаз проявля1от специфичность в отношении длины цепи.
Они представляют собой тиоловые ферменты, и промежуточным продуктом двустадийной реакции является ацил- 5-фермент С„З-кетоацнл-ЯСоА -1- НЬ фермент мс=м С» м1ил-Ьфермент + ацетил-БСоА С анкил-3-фермент + НБСоА ~=~ С„.. ацил-Б-Сей + НЬ-фермент Хотя реакция в целом обратима, равновесие сдвинуто в значительной степени в сторону расщепления. Константа равновесия для образования 2 молей ацетил.СоА из ацетоацетил-СоА равна О. 104 Суммарно укорочение цепи СоА-производного жирной кислоты на два углеродных атома может быть описано уравнением ЙСНаСНаСНаСОЗСоА + РАО + НАО+ + НБСоА — ~ — м ЙСНаСОЯСоА + СНаСОЗСоА --,' ГАОНа —,' МАПН+ Н+ Ацетил-СоА, генерируемый при деградации жирных кислот, смешивается с ацетил-СоА, образующимся при других реакциях, включая окислительное декарбоксилирование ппрувата (разд. 12.2.1), так же как и реакции расщепления многих аминокислот (гл.
23). Многочисленные пути участия ацетил-СоА в метаболизме, в том числе его участие в цикле трикарбоновых кислот и синтезе жирных кислот и стеринов и т. д., обсуждаются в соответствующих разделах. 747 гт. мвтлволизм липидов. г Таблица ! 7.2 Общий выход высокоэнергетического фосфата ири окислении хгарных кислот Реляция 36 96 Налимнто«гл-СоА+ 70г — «-8 ацетил 8 Ацеткл+ 160я — «.
16НяО+!6СОт (8 оборотов трикарбоно- ваго цикла дают 12 молей — Р на калсцый оборот) 131 Всего вания пальмитоил-СоА нз пальмитата расходуются 2 экв. АТР. Если принять, что Л0 составляет 12000 кал/моль АТР при физиологических условиях, то это соответствует запасанию около !550 ккал химической энергии в форме АТР (!29 молей АТР, образующихся прн полном окислении 1 моля пальмитата). Такой энергетический выход составляет около 00$ от 2400 ккал, высвобождающихся при окислении ! моля (250 г) пальмитиновой кислоты до СОа н НаО в калориметрической бомбе.
Соотношение цикла реакций окисления жирных кислот и цикла трикарбоновых кислот изображено на рис. !7.1. Все насыщенные жирные кислоты с четным числом углеродных атомов окисляются таким же образом. Часто встречающиеся моноеновые жирные кислоты, олсиновая и пальмитоолеиновая, окисляются так же, но образуют Лач"'-еноил-СоА-производные после удаления нескольких единиц ацетил-СоА. Лэ ч"': Аэ'"~' -еноил- 14' Наряду с СоА-производными продуктами кагаболизма жирных кислот являются восстановленные коферменты АРАОН и ЕАОНм которые окисляются по реакциям, приведенным в гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
