Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 77
Текст из файла (страница 77)
БиоэнеРГетикА и метАБОлизм две разные группы: одинарная связь жирной кислоты и ХАОРН. В животных тканях двойная связь в д~- положении молекулы жирной кислоты образуется легко, тогда как образование дополнительной двойной связи между Ав-двойной связью и метильным концом жирной кислоты невозможно.
Млекопитающие не могут синтезировать линолвв»ю кислоту (с двумя двойными связями в дв- и д'Ьположениях) и а-.шноленовую (С1 пв' 'г ~в). Поскольку эти жирные кислоты используются в качестве предшественников в синтезе других продуктов, они должны обязательно поступать в пищу животных из растений. Эти кислоты называются поэтому незаменимыми жирными кислотами.
Недостаток в пище линолевой кислоты вызывает у крыс чешуйчатый дерматит. Поступившая в организм млекопитающих линолевая кислота служит единственным предшественником других полиненасьпценных кислот, таких как у-линоленавая и арахидоно. вая кислоты (разд. 12.1); (рис. 21-12).
Арахидоновая кислота содержит д) атомов углерода и четыре двойные связи в положениях Аг, Ав, бы и А14. Эта кислота имеет чрезвычайно важное значение, так как служит незаменимым предшественником большинства простагландинов и трамбаксанов — гормоноподобных веществ, регулирующих разнообразные клеточные функции (гл. 25). 21.7. Регуляция биосиитеза жирных кислот Скорость биосннтеза жирных кислот определяется главным образом скоростью ацетил-СоА-карбоксилазной реакции, в результате которой образуется малонил-СоА.
Ацетил-СоА — карбоксилаза — это аллостерический фермент, который в отсутствие цитрата, играющего роль активирующего модулятора, проявляет очень низкую активность. Повышение концентрации цитрата в митохондриях приводит к тому, что при помощи челночного механизма он начинает поступать в цнтозоль. Появление цнтрата в цитозоле служит аллосгернческим сиг- ианом, означаюшпм, что цикл лимонной кислоты перегружен «топливом» и что избыток ацетил-СоА должен запасаться в виде жира.
Связываясь с аллостерическим участком ацетил-СоА — карбокснлазы, цитрат значительно ускоряет превращение ацетил-СоА в малонил-СоА. В цитозоле цитрат используется также как источник ацетнл-СоА, который необходим для синтеза жирных кислот. В том случае, когда пальмитоил-СоА (продукт синтеза жирных кислот и непосредственный предшественник триацилглицеролов) образуется в избыточных количествах, он и~рвет роль аллостерического ингибитора ацетнл-СоА — карбоксилазы. Поскольку жирные кислоты запасаются не в свободном виде, а в форме триацилглицеролов, концентрация глицеролфосфата (одного из предшественников триацилглицеролов) может оказывать регулирующее влияние на синтез жирных кислот.
Другие факторы, о которых речь пойдет дальше, координируют биосинтез жирных кислот с обменом углеводов. Давайте теперь рассмотрим, каким образом из жирных кислот и глицерола синтезируются триацилглицеролы. 21.8. Биосинтез три ацялглицеролов и глицеролфосфатидов начинается с общих предшественников В животных ~канах биосинтез триацилглицеролов и главных фосфолипилов — фасфатидилэтаноламина и фасфатидилхолина начннаетса с двух общих предшественников и имеет несколько общих этапов.
Общими предшественниками служат СаА-эфиры жирных кислот и глицерол-3-фосфат. Глицеролфосфат может образовываться двумя путями. В ходе гликолиза он возникает из дигидроксиацетонфосфата под действием цитоплазматического ХАО-зависимого фермента глицвролфасфатдегидрогв- Дигидроксиацетонфосфат + + АРАОН + Н" — Ь-глицерол-3-фосфат + ХАО ГЛ.
2Е БИОСИНТЕЗ ЛИПИДОВ 635 Кроме того, глицеролфосфат может образоваться из глицерола под действием глицеролхиназы (разд. 14.13): АТР + Глицерол— -ь Глицерол-3-фосфат + АЮР. Другими предшественниками трнацилглицеролов служат СоА-производные жирных кисло~, образующиеся при по- моши анни-СоА — сннглгааз (разд. 18.2) Жирная кислота + АТР + + СоА — БН вЂ” Ацнл — Б — СоА + + АМР+ РР; На первом этапе биосннтеза триацилглицеролов происходит ацилированне двух свободных гндроксильных групп глицеролфосфата двумя молекулами СоА-произнодных жирных кислот с образованием диацнлглнцерол-3-фосфата (рис. 21-13): Ацил — Б — СоА + Глицерол— -ь Моноацилглицерол-3-фосфат + + СоА —.БН Моноацилглицерол-3-фосфат + + Ацнл — Б — СоАДиацилпшцерол-3-фосфат + + СоА — БН Диацилглнцерол-3-фосфат (чаще его называют фосфотиидной кнслонюй) встречается в клетках лишь в следовых количествах, однако он является важным промежутошым продуктом в биосинтезе лнпидов.
В ходе синтеза триацнлглицеролов фосфатидат гидролизуется фосфоиадат-фосфонлкзой с образованием 1.2-дноцилглицерола (рис. 21-13): Фосфатицат + Н,О— 1,2-днацилглнцерол + Рь Диацилглицерол, взаимодействуя с третьей молекулой СоА-производного жирной кислоты, превращается затем в триацнлтлицерол: СоА-производное жирной кислоты + + 1,2-диацнлглицерол -ь -+ Триацилглнперол + СоА — -БН.
Формирование каждой эфирной связи триацнлглнцеролов требует значительного количества своболной энергии. Для того чтобы возникла эфирная связь, жир- н 1 Н вЂ” С вЂ” Он ! Н вЂ” С вЂ” ОН Н вЂ” С вЂ” Π— РО;- ! Е--С вЂ” Б — С А 2 Сад — БН н Н вЂ” С вЂ” О— О Н вЂ” С вЂ” Π— РОзм Г фосфатидат н н О 1 О Лиацилглицврол Н вЂ” С вЂ” ОН н Рнс.
2ЬЧ 3. Синтез лиацвлглицеролав. два остатка жирных кислот вступают в реакцюо последовательно. Как правило, в полонении К, и К» включаютсв лва рвзньж оататка длинно. цепочечных жирных кислот. Следует помнить, чта в молекуле диацнлглвперолфосфата длина жнрнокислатнык остатков значительно превышает размеры молекулы глнпералфссфатв (равд. 12.2) ная кислота сначала должна активироваться путем образования эфира с СоА; для этой реакции необходима энергия двух высокоэнергетических фосфатных связей, так как она протекает благодаря пирофосфатному расщеплению АТР и последуюгцему гидролизу образовавшегося пирофосфата. ЧАСТЬ и. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ 21.9. Биосинтез грнацилглнцеролов регулируется гормонамн В норме у взрослых людей и у животных биосинтез и окисление триацилглицеролов протекают одновременно, и для этих процессов устанавливается определенное стационарное состояние, так что количество жира в организме сохраняется в течение сравнительно длительного времени на относительно постоянном уровне, хотя, конечно, при изменении калорийности пищевого рациона могут возникать незначительные временные отклонения.
Однако в тех случаях, когда углеводы, жиры или белки употребляются в количествах, превосходящих энергетические потребности организма, излишки калорий запасаются в виде триацилглицеролов. Источником ацетил-СоА, необходимого для реальною биосинтеза жирных кислот и триацнлглицеролов, могут служить как углеводы (гл. 16), так и углеродные цепи аминокислот (гл. 18). Накопленный таким образом избыток жира может быть использован для получения энергии, что позволяет организму приспособляться к голоданию (гл. 26).
Скорость биосинтеза триацилглнцеролов радикально меняется под действием ряда гормонов. Инсулин, например, стимулирует превращение углеводов в триацилглицеролы. При тяжелых формах диабета в результате нарушения секреции или действия инсулина у больных утрачивается способность не только пранильно усваивать глюкозу, но и синтезировать жирные кислоты и триацилглицеролы из углеводов илн аминокислот.
Вследствие этого у них увеличивается скоростьокисленияжиров и образования кетоновых тел„ в результате происходит потеря веса. На обмен триацилглнцеролов оказывает также апияние секреция гипофизарного гормона роста, гормонов коры надпочечников и глюкагона (гл. 25).
21.10. Трпацнлглнцеролынсточник энергии дли некоторых впадающих в спячку животных Многие животные во время зимней спячки, в периоды миграций, а также в других ситуациях, требующих радикальных приспособительных изменений обмена веществ, используют в качестве источника энергии запасенный в организме жир. Верблюды, например, могут даже использонать воду, образующуюся при окислении жиров.
Одним из наиболее ярких и хорошо известных примеров приспособления жирового обмена у животных к небдагоприятным условиям существования может служить зимняя спячка медведей гризли. Зимний сон этих медведей длится, не прерываясь, в течение 7 месяцев. В отличие от других впадающих в спячку животных у гризли температура тела во время сна поддерживается между 32 и 35'С, т.е. почти на нормальном уровне. Несмотря на то что в таком состоянии медведь расходует около 6000 калорий в день, он в течение нескольких месяцев ничего не ест, не пьет и не выделяет ни мочи, ни кала.
При внезапном пробуждении гризли практически сразу же приходит в возбужденное состояние и готов к самообороне. Экспериментальные исследования показали, что запасенный в организме медведя жир служит для него единственным источником энергии во время спячки. Образующейся при окислении жиров энергии хватает на поддержание температуры тела, активный синтез аминокислот и белков, а также на другие требующие энергии пропессы, такие, как транспорт веществ через мембраны. Большие количества воды, выделяющейся при окислении жиров (разл.
18.6), компенсируют потерю воды в процессе дыхания. Кроме того, при расщеплении триацилглнцеролов образуется глицерол, который затем превращается в глюкозу путем его ферментативного фосфорилирования с образованием глицеролфосфата и окисления последнею до дигидроксиацетонфосфата. Образующаяся в ходе расщепления аминокислот мочевина ре- 637 ГЛ. 21. БИОСИНТЕЗ ЛИПИДОВ Дополнение 21-1.
Еше одна биологическая функция триацилглицеролов Проведенные в последнее время исследования анатомии кашалотов и их пищевого поведения позволили выявить еще одну биологическую функцию триацилглицерологь Длина тела кашалотов достигает в среднем почти 20 м. При этом голова кашалота, имеющая огромные размеры, составляет около одной четверти общей длины животного и свыше одной трети его общего веса (рис. 1). Около 90;; веса головы приходится на спермаветовмй мешок, расположенный над длинной верхней челюстью.
Он представляет собой жировую подушку, состоящую из жировой соединительной ткани с включенными в нее мышцами. В этой жировой подушке содержится до 4 т спермацета-смеси триацилглицеролов, содержащих в основном ненасыщенные жирнъэе кислоты. При нормальной температуре тела кашалота, находящегося в состоянии покоя (около 37'С), спермацет имеет жидкую консисген- абсорбируется в организме медведя и вновь используется для синтеза аминокислот, необходимых для построения новых белков. При подготовке к длительным периодам спячки гризли запасают огромное количество жира. Поздней весной и летом взрослое животное потребляет обычно около 9000 ккал в день.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
