Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 56
Текст из файла (страница 56)
характеризунпцее полное окисление пальмитоил-СоА до двуокиси углерода и воды: Пальмитоил-8-СОА + 23О, + + 131Р; + 13!АОР— — з СоА-- ЪН + 131АТР + + 16СО* + !46НзО- (6) Таблица !8-Н Выход АТР на отдельных охислительных этапах при окислении одной молекулы пальмигоил-СаА до СОз и НзО Ферме««, «ашлизируюший НАО- ГАО- Число реа«лию зази- зава. молесимые с«мыс «ул ззалы малы АТР Аиил-СОА -дегидрогс" лазя 3-гидро«сиаиил- СоА — дегидрогеназа Изопитратлегидрогеилэа и-Кетоглутарзтдегилрогеназа Сулиииил-СоА. -сиизетазлз! Су«пииатлегидрогеиаза Малаздегидрогеназа 7 14 2! 24 В В 16 24 Итого: 13! " Нрсллолагасюя, что образовавшийся ОТР взаимолсисзвуез с АОР.
в результате чего образуется АТР В з.абл. 18-1 указан выход )ч(А(3Н, ГА(3Нз и АТР на отдельных эз-апах окисления жирных кислот. Изменение стандартной свободной энергии при окислении пальмитиновой кислоты до СО, и Н,О составляет около 2340 ккал!моль. 1!ри станлартных условиях 7.3 131 = = 956 ккал из этого количества запасается в форме энергии фосфатной связи АТР.
Однако если производить расчет изменений свободной энергии на основе исгпинных концентраций реагирующих веществ и продуктов в условиях клетки, то окажешься, что в форме энергии фосфатной связи АТР запасается свыше 80"„ высвободившейся свободной энергии. 18.7. Окисление ненасыщенных жирных кислот требует двух дополнительных ферментатвввых этапов Выше мы описали последовательность реакций при окислении насьпценных -кирпых кислот. т.е.
тех жирных кислот, в углеродной цепи которых имеются 56ы ЧАСТЬ П. БИОЭНЕРГЕТИКА И МБТАБОЛИЗМ только одинарные связи. Между тем, как мы уже знаем, большая часть жирных кислот, обнаруживаемых в триацилглицеролах и фосфолипидах животных н растений. принадлежит к ненасыщенным и содержит одну или большее число двойных связей (равд. 12.1). Эти двойные связи имеют цис-конфигурацию; кроме того, они обычно не занимают в углеродной цепи того специфического положения, в котором только и может их атаковать еноил-СоА — гидратаза-фермент, катализируюьций в норме присоединение Н,О по двойной связи Ьх-еноил-СоА, образующегося при ()-окислении жирных кислот.
Существуют, одььако, два дополнительных фермента, при наличии которых описанный выше цикл окисления жирнььх кислот может служить также и для окисления обычных ненасыщенных жирных кислот, используемых клетками в качестве топлива. Действие Этих двух ферментов, из которых один представчяет собой изомеразу, а второй †знимера, можно проиллюстрировать на двух примерах. Проследим сначала ход окисления широко распространенной в природе олеиновой кислоты.
Это 18-углеродная ненасьпценнаяжирная кислота с двойной связью между 9-м и 10-м атомами углерода (обозначаемой Ье). Олеиновая кислота превращается сначала в олеил-СоА (рис. 18-8), который переносится через мнтохондриальную мембрану в виде а.ьеилиарнитина. Последний вновь преобразуется в олеич-СоА в матриксе митохондрий. Таким образом, олеиновая кислота полвергается тем же превращениям.
что и рассмотренная выше пальмитиновая кислота. В матриксе из олеил- СоА после трех циклов окисления получаются трн молекулы ацетил-СоА н 12-углеродная ненасыщеьпия жирная кислота с цис-двойной связью между 3-м н 4-м атомами углерода (рис 18-8). На этот продукт не может подействовать следующий фермент обычного цикла окисления жирных кислот, т.е. еноил- СоА--гидратаза, способная атаковать только транс-двойные связи. Теперь в действие вступает один из двух дополнительных ферментов, а именно еноил- СаА — иэомераэа. Она катализирует реакцию изомеризацин, в результате которой цис-Ь'-еноил-СоА превращается в транс- Ь'-еноил-СоА (рис. 18-9), т.е. в нормальный субстрат споил-СоА — гидра- тазы, которая и превращает его в соответствующий 1:3-гидроксиацил- СоА. На зтот продукт действуют затем остальные ферменты циюча окисления ьв ьь (циа 9 Олеил-СоА (С„) е 0 С ( Б ( Сол в яиа-Ьв-Еноил СоА ')цие ( „) 2 О=С Б ! Сол ЗСНх С Б СоА )( 0 Рис.
) 8-8. Охислительнае отшеоление трех молеиул еоетил-СаА от алеил-Сод с обреховхнием енг-Ах-еиоил-СаА 1)2-углеродного соединение). ГЛ. 18 ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В ТКАНЯХ ЖИВОТНЫХ 561 17 дз Е СаА 5 ,! 7 О С ! Б — СоА Енонл Сал— нзомераза 17 арале-д* Енонл з СоА 7 1 С=Π — СоА Н,О ( Ено л-С А- 1 гндрнтаза 17 3-гндрокснацкл- СоА з ОН 1С О ! $ — СоА Рнс 18-9. Действие енанл-СоА — нзомерззм, квтвлнзнрующсй лреврещснве Енс-аз-енанл- СоА в трансаз-снелл-Сод.
Продукт этой ревклнн ареврнщветсв затем в 3-тндрокснзанл- СаА. жирных кислот, в результате чего образуются ацетил-СоА и СоА-эфир 1О-угле- родной насьпценной жирной кислоты. Этот СоА-эфир 10-углеродной жирной кислоты .подвергается дальнейшему окислению в четырех обычных циклах. Таким образом, в конечном счете из олной молекулы 18-углеродной олеиновой кислоты получается девять молекул ацетил-СоА.
Второй из двух дополнительных ферментов †зпимера-требуется для окисления полиненасышенных жирных кислот. Примером может служить 18-угле- родная линолевая кислота с двумя цис-двойными связями, одна из которых расположена между 9-м и 1О-м атомами углерода (7Ъв), а другая — между 12-м и 13-м (Ьт 7). После обычных трех циклов окисления, в которых от линолеил-СоА последовательно о пцепляются три молекулы ацетил-СоА, остается СоА-эфир 12-углеродной ненасыщенной жирной кислоты с двумя цис-двойными связями- между 3-м и 4-м углероднымн атомами (как в случае окисления олеил-СоА) и между б-м и 7-м. Под действием еноил- СоА — изомеразы цис-А~-двойная связь изомеризуется с образованием гарант а'- еноил-СоА, который вступает далее в обычную последовательность реакций, дающую в результате одну молекулу ацетил-СоА. В следующем цикле образуются еше одна молекула ацегил-СоА и СоА-эфир 8-углеродной ненасьпценной жирной кислоты с цис-бз-двойной связью.
На него еноил-СоА — гидратаза способна действоватзч но продуктом этой реакции оказывается В-стереоизомер З-гндроксиацид-СоА, а не 1.-стереоизомер. как при обычном окислении насыщенных жирных кислот. Поэтоьзу здесь вступает в действие второй дополнительный фермент-3-гидронсиацил- СоА — энимераэа.
Он превращает О-3-гидроксиацил-СоА в Ь-3-гидрокснацил- СоА (рис. 18-10), который участвует затем в обычных реакциях, приводящих к образованию одной молекулы ацетнл- СоА и СоА-эфира 6-углеродной насыщенной жирной кислоты. Последний окисляется затем, как обычно, с образованием еше трех молекул ацетил-СоА.
Конечный результат цикла сводится к превращению линолевой кислоты в девять молекул ацетнл-СоА при участии двух дополнительных ферментов. 562 ЧАСТЬ и. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ АТР Пр .С А- караоке илана АМР е РР, -ь Н ~ Метилмвлоннл- эпимераэа Метили влад)ы.С о А СН, СН, С вЂ” 5 — СоА О Сукцинил~оА Н Н ! ! К вЂ” СН, †С=С вЂ С вЂ 5 †.СаА н)с-дэ-Еноил-СаА НэО ~ Еионл Са А— 1гидратаэа ОН Й СН* С СНэ С 5- -СоА ') Н О П З-гидроксиацил-Сод 3 гапраксивцил.СоА- 1 зли нервна Н К вЂ” СНэ — С вЂ” СН,— С вЂ” 5 — СоА Он О 1"З-гщцщ адил-Г«А 1 Рнс )В-)0.
Образование О-3-)идраксиапил- СоА и ета превращение в Ыстереаииэмер. Этот 1.-стереоизомер вступает затем в обыч- ные реакции, саставлыащие двльиеяп)ие этавы цикла окислении жирнык кислот. 18.8. Окисление жирных кислот с нечетным числом атомов углерода Хотя большая часть природных липидов содержит жирные кислоты с четным числом атомов углерода, в липидах мно)нх растений и некоторых морских ор)анизмов в заметных количествах присутствуют жирные кислоты, молекула которых содержит нечетное число атомов углерода. Кроме того, у крупного рос)- того скота и у других жвачных животных при переваривании углеводов в рубце образуются большие количества 3-угле- родной лропионоаой кислончм.
Этот пропионат всасывается в кровь и окисляется в печени и других тканях. Жирные кислоты с длинной цепью. содержащей нечетное число атомов углерода, окисляются в той же последовательности реакций. что и кислоты с четным числом атомов„путем отщепления двухуглеродных фрагментов с карбоксильного конца. Однако в последнем цикле окисления субстратом служит адил-СоА с пятью атомами углерода в ацильной группе. Его окисление и конечное расщепление дает ивен)ил-СоА и нрониони.)- СоА.
Ацетил-СоА окисляется, конечно, через цикл лимонной кислоты. Что же касается пропионил-СоА, то он так же, как Снэ — СН,— С--5 — СОА О Пр и иил-С А Н вЂ” С вЂ” СН, С вЂ” 5.-СаА О 1 П-метилмалонил-СоА СНэ — С вЂ” Н С вЂ” 5 — СаА 1.-ыетилмвлонил-СОА 1 Рис. )В-)!. Карбаксилираввнис пропианил- СаА с образованием 0-метилмалонил-СоА и превращение последнего в сукцинил-СоА. См, также рис.
)В-!К и пропионид-СоА из других источников, подвергается не совсем обычным ферментативным превращениям. Сначала пропионил-СоА карбоксилируется с образованием 1)-стереоизомера метилмалонил-СоА !рис. 18-11) под действием биотинсолержащего фермента, называемого иропионил-СоА — карбокс)с!азой. В этой реакции роль предшественника новой карбоксильной группы играет бикарбонат, а источником энергии для образования новой ковалентной связи служит пирофосфатное расщепление АТР до АМР и пирофосфата: Пропионил-СоА + АТР + СОз— -+ Р-метилмалонил-СОА + АМР + + РР;. ГЛ.
18. ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В ТКАНЯХ ЖИВОТНЫХ 563 Для реакции требуются также ионы М8''. Продукт реакции П-метилмалонил-СоА эпимеризуется (разд. 11З) под действием лтетиллзалоннлэпимераэм с образованием соответствующего 1.-стереоизомера (рис. 18-11): )3-метилмалонил-СоА — 1:метилмалонил-СоА . 1-метилмалонил-СоА в резульгате совершенно необычной внутримолекулярной перестройки превращается затем в сукчтзнзтл-СаА (рис. 18-11); зга внутри- молекулярная перестройка катализируется метцллзалазтил-СаА --.мутнаэай, которой в качестве кофермента требуется дезоксиаленоэилкобаламин коферментная форма витамитга В„, или кобаламина (разд. 1О.1!): Ь-метилмалоттил-СОА СукцинилСоА. Сукциннл-СоА через цикл лимонной кислоты в конечном счете превращается в оксалоацетат.
Может показаться, что эта последовательность метаболических реакций, в ходе которых нз пропнонил-СоА образуется сукцинил-СоА,— слишком трудный путь для такого превращения. Вполне можно было бы ожидать образования сукцинил-СоА в результате одного-единственного этапа присоелинения СОз к 3-му углеродному атому пропионильной группы пропионил-СоА.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
