Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Каждый двухуглеродный фрагмент отщепляется в резульгате цикла фсрменгативныь реакций. Например, лтзя расщепления 1б-углеродной пальмитиновой кислоты требуется семь таких повторяющихся циклов. в каждом ЧАСТЬ Н. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ РАП ~ Ацях-Ссд- „., „г' дегвдрогваюа Н.О Е, Адиил.Се А ~дети" Со А Апатия СоА Агат»и СеА ~~~атил Сед — Ада»ил СеА Ацгтях.сод из которых ферменты «отрезают» от постепенно укорачивающейся цепи жирной кислоты по одному двухуглеродному фрагменту в виде ацетил-СоА. По завершении семи таких циклов остается последний двухуглеродный фрагмент также в виде ацетил-СоА.
Общий результат состоит, следовательно, в превращении 1б-углеродной цепи пальмитиновой кислоты в восемь двухуглеродных фрагментов в форме ацетильных групп ацетил- СоА. В каждом обороте цикла образование одной молекулы ацетил-СоА сопровождается отщеплением от молекулы жирной кислоты четырех атомов водорода под действием специфичных дегидрогеназ. На второй стадии окисления жирных кислот этн ацетильные остатки ацетил- СоА окисляются через цикл лимонной кислоты до СО, и НтО. Этот процесс также протекает в митохоидриях.
Таким образом, ацетил-СоА, образующийся в результате окисления жирных кислот, поступает на общий конечный путь окисления вместе с ацетил-СоА, образующимся из глюкозы через реакцию окисления пирувата (рис. 17-1). На обеих стадиях окисления жирных кислот атомы водорода или соответствующие им электроны передаются по митохондрнальной цепи переноса электронов иа кислород. С этим потоком электронов сопряжен пропесс окислительного фосфорилировання АОР до АТР. Следовательно, энергия, высвобождающаяся на обеих стадиях окисления жирных кислот, запасается в форме АТР. Ниже рассмотрены четыре ферментагивные реакции, составляющие первую стадию окисления жирных кислот.
Поступившие в митохондрии СоА- эфиры насыщенных жирных кислот подвергаются ферментативному дегидриро- К вЂ” СН,— СН,— СН,— С вЂ” б — С А 1 О Пальмитонл.СоА- н К вЂ” СН» — С С вЂ” С вЂ” Я вЂ” СоА Н О врию.ая ЕиоилС.А ОН К вЂ” СН» — С вЂ” СН» — С вЂ” 3 — СоА О Ь Зтидр коиацил С А НАП" ~З.гилроксюци сох- Н' + ХАЕН» 1 К вЂ” СН,— С вЂ” СН» — Г .б — СоА О (у 3 квтовцил.СоА СоА-БН 1 Ацвтил Себ- ~ алоис» грансфврааа (С ) К вЂ” СН вЂ” С вЂ” 5 — СоА + СН» — С вЂ” б — СоА 1 1 О О (С»») Адил-Со А Аде~ил СоА (мирнстсил-СеА) л Рис.
\З-б. Циял окисления жирных кислот. А В первом обороте цикла ог карбоксильного конца пакьмигиновой кислоты (С,»), вступаю- п»ей в пиал в форме павьмигоил-СаА, огюсп- лаегся в виде вне»ил-СоА одна ацетнльная группа (выделена красным). Б. Шесть слелую- пмх оборотов цикла дают еюе семь молекул апетил-СоА (ссльмую молекулу обраэуют два последних атома углерода, оставшиеся от 16- углеродной цепи пальмигиновой кислоты! 557 ГЛ. 18.
ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЪ|Х КИСЛОТ В ТКАНЯХ ЖИВОТНЫХ Сук цниат ФП АТР АТР б. Реакция гидратации Рис 18-7. Восстановительные эквиваленты, от- щспляемые от СоА-производного жирной кис- лоты анил-СоА- дегидрогенаюй (флавопроте- нн 3, нли Фпэу передаются через элскгрон- персносящнй $лавопротеин (ЭПФ( на убнкинон (Щ входящий в состав митохондрнальной лы.
хвтельной испи. Нв каждую пару электронов, переданных от убихинона на кислород, обра- зуются две молекулы АТР. Убихинон, следова- тельно, собирает электроны от НАОН-дегидро- гснвзы (Фпгт сукпинатлегидрогсназы (ФПа| н авил-СоА — дсгидроюнвзы (ФПэ|. ванию по а- и ()-атомам углерода (т.е. по атомам углерода в положениях 2 н 3], в результате чего в углеродной цепи образуется двойная связь. Продуктом этой реакции, катализируемой ацнл- СоА - дегидрогеназой (обозначенной в приведенном ниже уравнении буквой Е), является гпранс-стз-споил-СОА.
Простетической группой фермента служит ГА(3: Апил — $ — СоА + Š— ГА13— гпранс-Аэ-Еноил — 8 — СоА + + Š— ГАОНэ. Символом аз условно обозначают положение двойной связи (рис. 18-6). Важно отметить, что ненасыщенное соединение, образующееся в такой реакции, представляет собой тиран-иизоме; напомним в связи с этим, что двойные связи ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в природных соединениях, име|от цнсконфигурацию (равд.
12.1). Позже мы еще вернемся к обсуждению этого кажущегося противоречия. Атомы водорода, дцил-СОА — дегидрогеназы. Восстановленная форма ацил-СоА — дегидрогеназы передает затем пару электронов специфическому переносчику электронов, называемому злекглронперенослп(им (рлавопропюином (ЭПФ). который в свою очередь передает ее убихинону, являющемуся составной частью митохондриальной дыхательной цепи (рис. 18-7). В результате последующего переноса этой пары электронов по дыхательной цепи к кислороду образуются две молекулы АТР путем окислительного фосфорилирования А(3Р (рис.
17-7). На втором этапе цикла окисления жирных кислот происходит гидратация двойной связи транс-стз-споил-СОА, в результате чего образуется (.-стереоизомер ()-гидро кои(или З-г ядро кои)ацил-СоА. Эта реакция (рис. 18-6) катализируется гноил-СоА —.гидрагпазой (которая была получена в кристаллической форме): тРанс-Ьэ-Еноил — Б — СоА + НуО 1 З-гидроксиацил--Б--СОА. б. Вторая реакция дегидриравания На третьем этапе цикла окисления жирных кислот 1.-3-гидроксиацил-СоА легидрируется с образованием 3-кетоацил-СоА (рис. 18-6).
Катализирует эту реакцию 3-гидроксиацил-СоА — дегидрогеназа; специфическим акцептором электронов служит Р(А(3": 558 ЧАСТЬ П. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ 1:3-пщроксиацил- -Б — СоА + )ЧА)3" 3-кетоацил — Б — СоА + АРАОН + + Н 3-гидрокснацил-СоА — депщрогеназа обладает абсолютной специфичностью в отношении 1:стереоиэомеров. Образовавшийся в этой реакции ХА)3Н передает затем восстановительные эквиваленты )ЧА)ЗН-дегидрогеназе дыхательной цепи (рис.
18-7). На каждую пару электронож переходящих по пепи переноса электронов от АРАОН к кислороду, образуются три молекулы АТР, как это характерно вообще лля всех ХА)3-зависимых реакпий депздрирования субстрата, протекающих в митохондриях (разд. 17.13). г. Реакция тиолитического раси)еиления Последняя (четвертая) реакция цикла окисления жирных кислот катализируется ацетил-СоА — ацети апрансферазой (более известной под названием авиа юза). На этом этапе 3-кетоацил-СоА взаимодействует со свободным СоА — БН н расщепляется с образованием, во-первых, двухуглеродного фрагмента, содержащего два концевых углеродных атома исходной жирной кислоты в виде ацетнл- СоА, и, во-вторых, СоА-эфира жирной кислоты, укороченной теперь на два атома углерода (рис.
18-б): 3-кетоапдл — Б--СоА + СоА -БН Ацил — Б — СоА (на два атома углерода короче) + Ацетил- -Б — СоА. По аналогии с гидролизом эту реакцию называют ашалазам. потому что )3-кетоапил-СоА расщепляется в результате его взаимодействия с тиоловой группой СоА (рис. 18-б). 18.5. На первой стадии окисления жирных кислот образуются ацетил-СоА и АТР Итак, мы закончили рассмотрение олиог о оборота цикла окисления жирных кислот. Вступивший в этот цикл СоА- эфир жирной кислоты с длинной цепью теряет одну молекулу ацетнл-СоА и две пары атомов водорода; по завершении одного оборота цикла цепь жирной кислоты становится на два атома углерода короче.
Для СоА-эфира пальмитиновой кислоты (16 атомов углерода) суммарное уравнение одного оборота цикла окисления имеет следую~ций вид: Пальмитоил-- Б — СоА + + СоА-"БН + ГА)3 + )чА)З' + + Н,Π— Миристоил--Б — СоА + + Ацетил — Б — СОА + ГА)ЗНз + + )ЧА)ЗН + Н+. В результате отщепления одной молекулы ацетил-СоА от пальмитоил-СоА образуется СоА-эфир мирасьчановай кислгчяы, в молекуле которой содержится уже только 14 атомов углерода.
Этот миристоил-СоА вступает в новый цикл окисления, состоящий из тех же четырех реакций; в этом цикле образуется еще одна молекула ацетил-СоА и СоА-эфир гомологичной 12-углеродной лауриновой кислоты. лауроал-СоА. Для окисления одной молекулы пальмитоил-СоА с образованием восьми молекул ацетил- СоА требуется семь таких циклов (рис. 18-б): Пальмитоил---Б--СоА + + 7СоА--БН + 7ГА)3 + 7)ЧА)3" + + 7Н,Π— 8Ацетил — Б - СоА + + 7ГА)ЗН + 7)ЧА)ЗН + 7Н Каждая молекула ГА)3Нз, образовавшаяся при окислении жирной кислоты, передает одну пару электронов в дыхательную цепь на уровне убихинона; при переносе этой пары электронов на кисло- роди сопряженном процессе окислитель- ного фосфорилирования из А)3Р и фосфата образуются две молекулы АТР (рис.
18-7). В свою очередь каждая образовавшаяся молекула )ЧА)3Н передает одну пару электронов митохондриальной )ЧА)3Н-дегидрогеназе; в результа~е переноса этой пары электронов на кислород нз А)3Р и фосфата образуются три молекулы АТР. Таким образом, в расчете на каждую отшепляемую молекулу ацетил-СоА образуются пять молекул АТР (имеется в виду цикл в том виде, в каком ! Л. ГЗ. ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В ТКАНЯХ ЖИВОТНЕ4Х 559 он протекасг в животных тханях, например в печени или миокарде).
Мы можем. следовательно, на примере окисления пальмиз.оил-СоА до восьми молекул ацетил-СоА написать общее уравнение, которое будет включать также процесс переноса электронов и окислительное фосфорилирование: Пальмитоил. $. СоА + + 7СОА.-8Н + 7Оз + 35Р, + 35А(3Р— 8Ацезил. $ СОА + + 35АТР + 42НзО (4) Это общее уравнение описывает ззерлгиз гзладзио процесса окисления жирных кислот (рис. !8-5). 18.6. На второй стадии окислении жирных кислот ацетил-СоА окисляется через цикл лимонной кислоты Ацетил-СоА. образующийся при окислении жирных кислот, ничем не отличается от того ацетил-СоА. ко~орый образуется из пирувата.
Его ацетильная ~руина окисляется в конечном счете до СОз и НзО по тому же пути, т.е. через цикл лимонной кислоты (рис. 16-1). Приведенное ниже уравнение выражает баланс второй стадии окисления жирных кислот (рис. !8-5) для случая окисления восьми молекул ацетил-СоА, образовавшихся из пальмитоил-СоА, и сопряженного с ним окислительного фосфорилирования: 8Ацетил- — 8- -СоА + 16О, + + 96Р; + 96АОР— 8СоА 8Н + 96АТР + !04Н«О + 16СО (5) Объединив уравнения (4) и (5) для первой и второй стадий окисления жирных кислот, мы получим суммарное уравнение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
