Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 74
Текст из файла (страница 74)
было установлено, что биосинтез жирных кислот происходит с образованием трехуглеродных промежуточных продуктов и требует также присутствия СОз. Теперь мы знаем, что святочная гпсптелта для зн.ирных кислот кагалнзирует суммарную реакпию, в ходе ко~арой одна молекула ацетил-СоА и семь трехуглеродных молекул лталонояоя кислоты в виде тиоэфира лгп,тотгггтг-СоА (рнс. 21-!) последовательно соединяются друг с другом, в результате чего образуется 16-углеродиая пальмитиновая кислота и выделяется семь молекул СОз: Ацетил-СоА + 7Малонил-8-СоА + + 14ХАРРН + 20Н' СНз(СНз)тчСОО + 7СОз + + 8СоА-8Н + !4(ч(АОР' + 6Н,О.
Следует отметить, что источником восстановительного потенциала, необходимого для создания углеродного скелета жирной кислоты с одинарными связями, служит ХАОРН. Первая, причем неожиданная, особенность этой реакции состоит в том, что роль непосредственных предшественников семи из восьми двух- углеродных единиц молекулы пальмитиновой кислоты играют трехуглеродные остатки малоновой кислоты. Единственная молекула ацетил-СоА, необходимая для синтеза жирной кислоты, служит «затравкой». Углеродные атомы метильной и карбоксильной групп этой молекулы занимают соответственно 16-е и !5-е положения в образовавшейся молекуле пальмитиновой кислоты (рис. 21-2). Начиная с ацетильного остатка, рост цепи по направлению к карбоксильному концу продолжается путем последовательного присоелинения лвухуглеродных фрагментов, каждый из которых образуется из малонил-СоА (рис.
21-2!. После ацетил-СоА каждый последуюшнй двухугле- ролный фрагмент образуется из двух углеродных атомов мвлоннльной группы, находяшихса в непосредственной близости от СоА; олновременно с этим освобождается 3-й углеродный атом неэтерифнцированной карбоксильной группы с образованием СОз. Однако в конечном счет.е все углеродные атомы жирных кислот образуются нз ацегнл- СоА, поскольку, как мы увидим дальше, сам малонил-СоА образуется из ацетил- СоА и двуокиси углерода.
Вторая важная отличительная особенность механизма биосннтеза жирных кислот состоит в том. что промежуточные продукты в этом процессе представляют собой тноэфиры не СоА, как это имеет место при окислении жирных кислот, а низкомолекулярного ацилпереносящего белка (АПБ), у которого есть реакционноспособиые — ЯН-крупны. Третья характерная черта биосинтеза жирных кислот заключается в том, что СОО СИз ! СОО Мвданат Мвданнд-СаА Гхнс. 2!П Мялапнз-СаА -невес!жчсгяснныв предшественннк двухугдерадньж еднннн лелея жирных кислот Ыяланнл-СаА предстввляет собой ппанзваднае мяланеге — зффектнвнага конкурентного ннт нбнтаря сукттннвтдетндрагенвзы (рвзд. а!3!, Пазтаму может показаться странным, чга нмгнна мвяаннл-СаА служит нормальным прсдшественнякам в бнасннтезе жирных кнспаг.Олняка мяланнз-СаА квк тпкавай не ннгнбируег вкгнвнасгь сукпннвтлегндрагенвпс возможно, нз.зв тата, чта у него нег двух свободных кврбакснльнык групп, арнентнраввннык в прасгужнстес саагвегсгвуюшнм абрекам н абсспечвввюшнх камплементярнж взвнмалействне сукпнннтя с пенгаам ега связывяння в малекуле фермента.
Кроме гата, свободный мяланвг не является прсдшесгеенннкам мвланнл-СаА; паследннв, квк мы увнднм двлес. абввзуегся нспасредстюснна нз япстнл-СаА путем ега кербакснчнражчння ЧАСТЬ Ц. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ Их апетиг.С а Ит г „,Г:.А В(((()(й'"сн., сн 'с — о этот процесс протекает в цитозоле эукариотическнх клеток, тогда как окисление жирных кислот происхолит в основном в митохондриях. Синтезированные в цнтозоле жирные кислоты, как мы увидим П,мьмигмыапг Паелимтеен.ааи мк.чме сн,.
'"сгг, ! й()(())й .сн, сн, " ''! — ! ~с-о ысн, ~(((((ф сн, 'сн, ! — ! с=о сн, ГГалржлеггигро та пепи Ойийв-сн, 'есн, щ"' ав 1 — ! С=о гСн„ дальше, используются в качеспгс строи- тельных блоков для синтеза трпаггилгпн- церолов или фосфолнпидов. 21.2. Малоннл-СОА образуетси из ацетил-СоА Непосредственным предшест венннком большей части двухуглеродных фрагментов в ходе биосинтеза жирных кислот служап малоннл-СоА; однако сам он образуется из ацил-СОА в цитозоле. В цитоплазму ацетил-СОА попадает нз митохондрий.
Давайте последовательно проследим этапы образования малонил- СоА. Почти весь подвергающийся метаболизму ацетил-СоА образуется в митохондриях в результате окисления пирувата (гл. 16) и жирных кислот (гл. 18), а также при расщеплении углеродных скелетов аминокислот (гл. 19). Однако, как мы уже знаем. (разд. 18.2), митохондриальная мембрана непроницаема для ацетил- Рпс. 2Ь2.
Источник атомои углерода при биосннтехе жирных кислот. В пролеске роста лепи Г-й и 2-и утлероднме атомы малонильных групп «странеаготси и пепи. а 3-й атом иылелиется а пиле СОг. СоА. Как же в таком случае митохондриальный ацетил-СоА может служить источпиколт цитоплазматического ацетил-СОА? 'эта проблема решается в клетке при помощи чР гиочггОРО .ггехлнпуагл псренога Опилиных групп через митохонлрнальную мебрану (рис.
21-3). В этой челночной системе внутримитохонлриальный ацегил-СоА сначала рсагнруег с оксалоацетатом, образуя цитрат, т.е. происходит, по существу, первая реакция цикла лимонной кислоты, каталиэируемая цитрат-синтазой (разд. !6,5). Ацетил-СоА + Оксалоацетат + + Н,О Цитрат + СоА + Н'. Образовавшийся цитрат переносится через внутреннюю мембрану митохондрий из матрнкса в ци гозоль при помощи спе- гл.
21. БиОсиитнз липидОВ 625 Внутренняя мембрана митохондрий Пито золь. Митохоидриальный матрикс Окисление пируната г трат Ацотил-СоА Окоалоац МАРН+ Н' Синтез жирных кислот КАР+ Малат Малпт Перенос дикарбоксил Рис. 21-3. Челиочныа механизм переноса апетидьных групп из митохондрий в цитозоль, функзыоиирующид В процессе синтеза жирнЫх кислот. Красным цветом выделена последовательность реищиа в хода которых ацезильпые группы в аиде иитрата выходкт из митохондрии в иитозоль, гле нспользуютск в форме аиетол-Сод длк синтеза жирных кислот. Черные стрелки показывают, каким образом челночныд цикл земыкаетск в результате регене.
рации митохопдрнального оксалоаиетазв. циальной три карбоксилат-транспортирующей системы (разд. 17.19). Далее цитрат реагирует с находящимся в цитозоле СоА и АТР, образуя цитозольный кпетил-СоА. Эта реакция катализируется А ТР-цптрат-лпазой (называемой также цьзтратрасзцепллющзгм ферментолс) Цитрат + АТР + СоА -+ Ацетнл-СоА + АРР + Р; + + Оксалоацетат.
Возникший в ходе реакции оксалоацетат как таковой ие может попасть обратно еносчнк икарбоксилатов Митр ат АТР + СОА Арр.1. р ф Адетил-СоА са.зоацетат МАРН + Н" внутрь митохондрий. Он восстанавливается под действием цитозольной малатдегидрогеназы до малага, который при помощи дикарбоксилат-транспортируюШей системы возвращается н митохондриальный матрикс, где вновь окислиется до оксалоацетата, завершая челночный цикл. Образовавшийся в цитозоле ацетил- СоА подвергается карбокснлированню„ в результате чего образуется малоннл- СоА — непосредственный предшественник 14 из 16 углеродных атомов в молекуле пальмитиновой кислоты. Эту необратимую реакцию (рис.
21-4) каталнзнрует ацетпл-СоА — карбопсилпза: АТР + Ацетил-СоА + СОз + Н,О— Малонил-СсА + АРР + Рг + Н' Участвуюший в реакции СОз образует свободну(о карбоксильную группу малс- 626 ЧАСТЬ Ц. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ 1 С вЂ” 8 — СоА Ацетил-СоА О АТР 1 Ацетил-СоА-карбоксилаэа Милоиил-С»А оА О + АОР Р» + Н» Рие. 21-4. Ацетил-СоА-аарбоиеилазааа реакции. Роль переиоечииа СО» играет биотии, алоЛац»ий а еоетаа проететичееаой группы фер.
мента. Строеиие биотииа и биоцитииа поаатаио иа рие. 10-11. нил-СоА. Ацетнл-СоА-карбоксилаза— очень сложный фермент, который в качестве просгетической группы содержит бцотцн (разд. 10.9), ковалентно связанный амидной связью с е-аминогруппой лизинового остатка одной из четырех субъеднниц молекулы фермента. Биотиновая группа служит как бы «подвижной рукой», осуществляющей перенос СОл на ацетил-СОА: СОл + АТР + Н2О + + Биотин — Š— Карбоксибиотин— — Е+ АПР+ Р;+ Н+ Карбоксибнотин — Е + АцетилСоА — Малоннл-СоА + + Биотин — Е Суммарная реакция: АТР +Ацетил-СоА + СО» + -+ Малоннл-СоА + АПР + Р; + Н' Присоединение вовой карбоксильной группы к ацетил-СоА и необратимость реакции обеспечиваются за счет энергии АТР. Ацетил-СоА - -карбоксилаза- регуляторный фермент; катализируемая этим ферментом реакция является лимитирующим этапом, определяющим скоросп* всего процесса биосинтеза жирных кислот в животных тканях.
Главным положительным модулятором этого фермента служит цитрат, инициирующий переход фермента в высокоактивнъ»й нитевидный полимер. Как только содержание цитрата в митохондриях увеличивается, что наблюдается при высокой скорости образования митохондриального ацетил-СоА и АТР, цитрат выхолит из митохондрий и выступает одновременно в роли предшественника цитозольного ацетил-СоА н аллостерического активатора ацетил-СоА — -карбоксилазы. 21.3.
Синтазнаи система, катализируюшня образование жирных кислот, имеет семь активных центров В тканях животных семь ферментов, участвующих в биосннтезе жирных кислот, объединены в кластер, или комплекс, получивший название сципизной систел»ы»)ля эит»р»»ых к»»глот; суммарная молекулярная ма~а этого комплекса, находящегося в цитоплазме клетки, составляет около 400000.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
