Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Цепь жирной кислоты укорачивается при этом на два атома углерода, и происходит генерирование ГАРН, <.(АРН и адетил-СоА. Дэвид Грин (Рачд Огееп), Северо Очоа (Ъетего Ос)>оа) и Феодор Линен (Геодог Ьупеп) внесли большой вклад в изучение этой последовательности реакций, назвав его путем б-окисления. Первой реакцией в каждом цикле распада ацил-СоА является его окисление ацил-СоА — дегидрогеназой, приводящее к образованию еноил-СоА с транс-двойной связью между С-2 и С-3. Ацил-СоА + Е-ГАР— транс-Аг-Еноил-СоА + Е-ГАРН,. Интересно о~метить, что дегидрированне ацил-СоА очень сходно с дегидрированием сукцината в цикле трикарбоновых кислот.
Действительно, первые три реакции в каждом цикле расщепления жирной кислоты близко напоминают последние стадии в цикле трикарбоновых кислот: Ацил-СоА Енол-СоА — ГидроксиацилСоА — Оксоацил-СоА Сукцинат -> Фумарат — Малат — Оксалоацетат. Следующий этап — гидратация двойной связи между С-2 и С-3 под действием еноил-СоА — гидратазы.
тРанс-стг-Еноил-СоА + Н>О -+ Ь-З-гидроксиацил-СоА. Гидратация еноил-СоА стереоспецифична, подобно гндратации фумарата и аконитата. В результате гндратации тра><с-<зг-двойной связи образуется только ь-изомер 3- гидроксиацил-СоА. Фермент гидратирует также цис-А~-двойную связь, но в этом случае продуктом реакции является гз-изомер. Мы еще вернемся вкратце к этому !7. Обмен жирных кислот 143 О )) а — СНт — СНт — СНт — С вЂ” 8 — СоА Ацнл СоА рио Окнснонно рион, Н О )) а — СНт — С=С вЂ” С вЂ” 8 — СоА Н Енонл СоА н,о гндратлцил 1)нн г~ а-СН,-С-С-С- — Сод Н Н Ы ГндрокенвцниСод иио Окисление н + нион О О )) )) а-СН,-С вЂ” СН,-С вЂ” 8 — Сод ОинткцнлСод Тнолнк а-СН,-С- ..--,: + Н,С-С-В-Сод Ацнл Сод, укороченный Ацотнл СоА на дво атоио угли)ода Рис.
17.4. Последовательность реакций при расщеплении жирных кислот: окисление, гидратация, окисление и тиолиз. моменту при обсуждении окисления ненасыщенных жирных кислот. Гидратация еноил-СоА предшествует второй реакции окисления, при которой ги- Часть П. Генерирование 144 н храиеиве энергии дроксильная группа при С-3 превращается в оксогруппу и происходит генерирование МАРН.
Эта реакция кнтализируется ь-3-гидроксиацнл-СОА,. дегидрогеназой, обладающей абсолютной специфичностью в отношении ь-изомера гидроксиацильного субстрата. ь-3-гидроксиацил-СОА + ХАР'— 3-оксоацил-СоА + МАРН + Н '. В ходе предыдущих реакций происходило окисление метиленовой группы при С-3 в оксогруппу. Последняя стадия представляет собою рисщкнление 3-оксоацил-СоА тиоловой группой второй молекулы СоА, продуктами которого являются ацетил- СоА и ацил-СоА, укороченные на два атома углерода.
Это тиолитическое расщепление катализируется б-кетотиолазой. 3-Оксоацил-СоА + Н$ — СоА ) у. радо ) — Ацетил-ССА + Ацил-СоА. )и — у у д радо ) Укороченный адил-СоА полвергается далее следующему циклу окисления, начинающему с реакции, катализируемой ацил-СоА — дсгидрогеназой (рис. 17.5). Бета-кетотиолаза гидроксиацил-дегидрогеназа и еноил-СоА — гидратаза облалают широкой специфичностью в отношении длины ацильной группы.
17.9. При полном окислении пальмитата образуется 129 АТР Мы можем вычислить, каков выход энергии при окислении жирной кислоты. В каждом цикле реакций ацил-СоА укорачивается на два углерода и образуется по одной молекуле ГАРНт, МАРН и ацетил-СоА. С„-ацил-СоА + ГАР + НАР + + НтО + СоА С„д-ацил-СоА + + ГАРН, + 1чАРН + Ацетил-СоА + Н'. Расщепление пальмитоил-СоА (С, с-ацнл- СоА) требует семи циклов. В седьмом цикле Сл-оксоацил-СОА расщепляется путем тиолиза на две молекулы ацетил-СоА. В итоге получаем следующую стехиометрию окисления пальмитоил-СоА: Пальмитоил-СоА + 7ГАР + + 7ХАР + + 7СоА + 7Н О вЂ” 8 Ацетил-СоА + + 7ГАРНт + 7ХАРН + 7Н -сн, †сн, —- (3 СН вЂ” С вЂ” Е- Сод НзС вЂ” (СНз)7 — СНз — СНт— о Н,С - С вЂ” З- Сал Н,С вЂ” (СН,),— СН,— СН,— 0 )) Рнс. 17.5.
Таблица (тд. Основные реакции в скис ге» и агнрнмх кнслог Ста Реакции Фермент ! Жирная кислота Е Соя а АТРае Ацил-СаА ь е АМР (- РР, Каринтии + Лцив-СоА Ацилкарнитнн -ь СоА Аци. -Соя + Е-РАЕз трггиг-Ьг-сиознзг-Сол + Е-ЕАОН )ь кето! иолаза (называемая так".ке гнала!в! 145 17. Обмен жирных кислот (о з! н,с — (сн,),— сн,— сн,— Н С Первые три цикла при раси(еплении пальмитата.
Двухуглеродные фрагменты последовательно удаляются с карбоксильного конца жирной кислоты. При окислении каждого нз этих )з)АОН через дыхательную цепь образуются три АТР, тогда как при окислении каждого ГАОН2 — два АТР, потому что в этом случае электроны поступают в цепь на уровне кофермента О. Напомним, что окисление ацстил-СоА в цикле трикарбоновых кислот дает 12 АТР, Значит, количество молекул АТР, образованного при окислении пальмитоил-СоА, составит; )4 из 7 ГАОН2, 21 из 7)х)АОН и 9б из 8 молекул ацетил-СоА, что равно в сумме 131.
Дае высокоэнергетические фосфатные связи потребляются для активации пальмитата, когда АТР расптепляется на АМР и 2Р,. Таким образом, чигмый выход АТР в резульягагие полного окисления нальмиитаи(а соситавляеи( 129,молекул. Эффективность запасания энергии при окислении жирных кислот можно измерить, исходя из количества образованного АТР и свободной энергии окисления пальмитиновой кислоты до СО, и Н,О, определяемой калорнметрическим путем. Стандартная свободная энергия гидролиза !29 АТР равна — 940 ккал (129 х — 7,3 ккал).
Стандартная свободная энергия окисления пальмитата равна — 2340 ккал. Следовательно, зффекмивиосгиь иакоиления энергии в резуль- (СНт)т — СНт — С вЂ” 8 — СоА Л транс-Лз-Еноил-СоА ь Н,О=С.з.ги лроксиаиил-СоА 3 (,.3.гилроксиацил- СаА + НАО' =3- оксовцил-СоА + +МАОН+ Н' б 3-оксаацил-СаА + СаА — Ацстил-СоА ь + Ацил-СаА (укороченный на Сг! Ацил-СоА †синтетаза (называемая такке тиокиназ» нирнык кислот, Ннрцая кисло~а; СоА-лигаза ГАМР]) Ацил-СоА каринтии в ацилтрансфераза Ацил-СоА легилрогсназа (некоторые ферменты с разлихной сиецифиеностью в отноцгснгги алины ггени) Еиоил-СоА — гилра. таза (называемая такие Кратоназа или 3-гилроксиацкл-СаА — тиара.
линза! Е-3-! нлрокснвцнт- СоА легилроге- юза иле. ДЗ Е поил-СоА ~~ Изоиерззл н н НЗС (СНз)7 С вЂ” С СНз С СНз С Б СОА ( ОН а-зиидровси. цис-др.опоил Сод (( Эпииерлм ОН О н н ( )( НзС вЂ” (СНг)г — С=С вЂ” СНз — С вЂ” СНз — С вЂ” 8 — СоА ) Н ыз гидролсицил-АЗ-опоил СоА тате окисления исириых кислот при стандартных условиях составляет около 40";;, что близко к этой величине для гликолиза, цикла трикарбоновых кислот и акислигельноз о фосфорилиравания. 17.10. Необходимость нзомеразы и эпимеразы для окисления ненасыщенных жирных кислот Обратимся теперь к окислению ненасыщенных жирных кислот. Многие из происходящих при этом реакций идентичны таковым для насыщенных жирных кислот.
Действительно, для расщепления большого числа ненасыщенных жирных кислот требуются только два добавочных фермента — изомераза и эпимераза. Рассмотрим окисление пальмитолсата. Этл ненасыщенная жирная С„,-кислота, имеющая одну двойную связь между С-9 и С-10, активирустся и транспортируется через внутреннюю митохондриальную мембрану таким же образом, как пальмитат. Пальмитолеил-СоА претерпевает далее три цикла расщепления, катализирусмые теми же ферментами, что н окисление насыщснных жирных кислот.
Однако цис-Ьз-споил-ССА, образуемый в третьем цикле, не является субстратом для ацил- СоА .дегидрогеназы. Наличие двойной связи между С-3 и С-4 предотвращает образование другой двойной связи, между С-2 и С-3. Это препятствие преодолевается с помощью новой реакции, которая сдвигает положение и конфигурацию цис-Ьз-двойной связи. Пад действием изалгераэы эта двайиая связь превраи(летел в траггс-А~-двайиут свлэь, Последующие реакции подобны реакциям пути окисления насыщенных жирных кислот, когда транс-Лз-споил-ССА является обычным субстратом.
Для окисления полиеновых жирных кислот необходим и второй добавочный фер- Часть П. Генерирование 14б и хранение энергии О н н Н5С вЂ” (СНз)5 — С=С вЂ” СНз — С вЂ” 8 — СоА О Н (( НзС (СНз)5 СНз С=С С В СОА Н голле-Ь з пилил СоА мент. Активированная ненасыщенная жирная С,з-кислота с двойными цис-гз'в- и цис-Ьз-связями претерпевает два цикла деградации по пути окисления насыщенных жирных кислот. Затем иис-Ьэ, Ьз-споил-ССА гидрах ируется еноил-СоА — гидратазай, тем же ферментом, который гидратирует двойную трапе-Л'-связь при окислении насышенных жирных кислот.
Однако гидратирование двойной цис-Лз-связи дает О-изомер З-гидраксиацил-СаА, ксп орый не может служить субстратом для ь-3-гидроксиацил- СоА — дегидрогсназы. Это затруднение снимается эпимераэай, абраи(ати(ей каифигурицииг гидроисильиой группы при С-3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
