Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Генерирование 154 и хранение энергии Электронная микрофотография комплекса синтетазы жирных кислот из дрожжей. (Печатается с лкьбезного разрешения д-ра Рейх %1е!апд и д-ра Е)шаг А. Бйеьа) Гибкость и максималыюя длина в 20 г) фосфояантетеинильного компонента предстивляются критическиии для функции мулыпиферментного ко.иплекси, поскольку они обеспечивают тесный контакт удлнняющейся цепи жирной кислоты с активным Лиаэы— ферменты, катализирующие расщепление связей С вЂ” С, С вЂ” -О или С вЂ” М путем элиминирования. В этих реакциях образуется двойная связь. Оксалоацстат + МАВН + + Н вЂ” Малат + МАВ'.
Вторая реакция- окислительное декарбоксилирование малата ХА))Р -зависимой милат-дегидроггниэой (декарбоксилирующей), называемой такзке «яолочиым» фермеззтом. С этой реакцией мы вез речаемся впервые. Малаз + МАВР" — Пируват + + СО, + МАВРН. Образовавшийся пнруват легко диффундн- рует в митохондрии, где он карбоксилнруег- ся в оксалоацетат под действием пируват- карбоксилазы. Пнруват + СОз + АТР + НзО -+ Оксалоацезат + АВР' ь Р, + 2Н Суммируя этн три реакции, получаем МАВР+ + МАВН + АТР + НзО МАВРН + МАВ" + АВР + + Р; + Н". Таким образом, на каэкдую молекулу ицетил-СоА, которая переходит иэ митохондрий в цитоэоль, образугпия одна молекула МАТЗРН.
Сдедовательно, при переходе восьми молекул ацетил-СоА в цитозоль в про- Таким образом, ацетил-СоА и оксадоацетат переносятся из митохондрий в цитозоль с использованием одной молекулы АТР. 155 17. Обмен жнрных кислот центром каждого фермента в комплексе. Для взаимодействия субьединиц фермента с субстратом не требуется их большой структурной перестройки, поскольку сам субстрат на длинном гибком плече может достигнуть каждого активного центра. Напомним, что биотин и липоамид в составе соответствующих мультнферментных комплексов также снабжены длинными гибкими плечами. Организованная структура синтетаз жирных кислот у дрожжей и высших организмов повышает общую эффективность процесса благодаря прямому переносу промежуточных продуктов от одного активного центра к следующему.
Реагирующие соединения не разбавляются в цитозоле. Кроме того, им не нужно «находить» друг друга путем случайной диффузии. Еше одним преимуществом такого мультиферментного комплекса является то обстоягельство, что ковалентно связанные промежуточные продукты изолированы и защищены от конкурирующих реакций. 17.21. Цитрвт переносит ацетильные группы для синтеза жирных кислот из митохоцдрнй в цнтозоль Синтез пальмитата требует наличия в модекул ацетил-СоА, 14 МАВРН и 7 АТР. Жирные кислоты синтезируются в цнгозоле, тогда как ацетил-СоА образуется иэ пирувата в митохондриях. Следовательно, для синтеза жирных кислот необходимо, чтобы ацетил-СоА был перенесен из митохондрии в цнтозоль.
Однако митохондрии непроницаемы для ацетил-СоА, Напомним, что каринтии переносит только длинноцепочечные жнрныс кислоты. Обход этого барьера для ацепюл-СоА осуществляется при помощи цитрата, переносящего ацгтильззьзе группы через внутреннюю митохондриольную мембрану. Цитрат образуется в митохондрнальном матриксе путем конденсации ацетил-СоА и оксалоацетата. Затем он диффундирует в цитоэоль, где расщепляется цитрат-лиаэой; Цнтрат + АТР + СоА . -» Ацетил-СоА + + АВР + Р; + Оксалоацетат.
17.22. Источники МАВРН для синтеза жирных кислот Оксалоацетат, образованный в результате переноса ацетильной з'руппы в цитозоль, должен быть затем возвращен в митохондрии. Внутренняя митохондриальная мембрана непроницаема лля оксалоацетата. Следовательно, необходимы реакции, идущие в обход этого препятствия. Очень важно, что в ходе этих реакций генерируется значительная часть МАВРН, необходимого для синтеза жирных кислот. Первая реакция состоит в восстановлении оксалоацетата до малата с участием МАВН. Она происходит в цитозоле и катализируется милат-двгидрогеназой. Ацетил-СоА переносится из митохондрий в питозоль при сопутствующем превращении )т)АОН в НАПРИ в ходе указанной серии реакций.
Рнс. 17.14. цессе синтеза пальмитата образуются во- семь )т(АЭРН. Еще шесть )ЦАОРН, требую- щиеся для этого процесса, генерируются в пентозофосфатном пути. Часть И. Генерирование 156 н хранение энергии 17.23. Элонгацнв н десатурацня мерных кислот осуществлнются добавочными ферментными системами Основным продуктом реакции, катализирусмой сннтетазой жирных кислот, является пальмитат.
У эукариот жирные кислоты с более длинной цепью образуются путем реакций элонгации, которые катализирук)тся ферментными системами, связанными с мембранами эндоплаэматииеского ретикулума (нзвестными также как микросомные системы). Двухуглеродные фрагменты присоединяются к карбоксильному концу и насыщенных, и ненасыщенных жирных кислот. Микросомные сисэ.емы катализируют также введение двойной связи в СоА-производные жирных кислот с длинной цепью. Например, при превращении стеароил-СоА в олеоил-СоА введение двойной цис-Ае-связи осуществляется оксидазой, использующей молекулярный кислород и б)АВН (нли А'АОРН): Стеароил-СоА + АРАОН + Н' + + Оэ — т Олеоил-СоА + ХАЮ' + + 2Н,О.
Прелтлеетвенник Формула сн,— )сн,),— сн:сн — к сн,— )сн,),— сн сн — а сн, )сн,), -сн:сн — к сн,— (сн,), — сн=.сн — к лип«пенат Линолеат Паланитотэеат Олеат Из олеата в результате сочетания реакций элонгации и десатурации могут быть образованы различные ненасыщенные хсирные кислоты. Например, олеат может быть удлинен до 20: 1 цис-Ьт т-кислоты. Вместо этого возможно введение второй двойной связи с образованием 18:2 цис-Ье, Ьз-кислотку.
Точно так же пальмитат (16:О) может полвергнуться окислению до пальмитолеата (16:1 цис-Ьз), который может далее быть удлинен до цис-вакцената (18:1 цис-Атэ). У млекопитающих нет ферментов, катализирующих введение двойных связей в цепь жирной кислоты далее 9-го углеродного атома. Поэтому у них не могут синтезироваться линолеат (18: 2 цис-ст"„е)' ) и линоленат (18: 3 цис-бэ, Аээ, Ьтв). Линолеснн и линоленат — две незаменимые жирные кислоты. Термин «незаменимые» означае~, что они необходимы организму, но не могут быть синтезированы эндогенно и поэтому лолжны поступать в него с пищей. Линолеат и линоленат, поступающие с пищей, служат исходными соединениями для синтеза ряда других ненасыщенных жирных кислот.
Ненасыщенные жирные кислоты у млекопитающих являются производными пальмитолсата (16;1), олеата (18:1), линолеата (18: 2) или линолената (18: 3). По числу метиленовых углеродовмежду то-СНэ-группой ненасьпценной жирной кислоты и ближайшей двойной связью можно определить ее предшественника. 17.24.
Регуляция синтеза жирных кислот Синтез жирных кислот достигает максимального уровня в условиях избытка углеводов и низкого содержания жирных кислот. Прн этом большую роль играют как механизмы кратковременного контроля, так и механизмы долговременного контроля. Наиболее важным кратковременным регулятором синтеза жирных кислот является концентрация цитрата в цитозоле. Как уже упоминалось, нитрат стимулирует ацетил- СоА — карбоксилазу, фермент, катализирующий решающий этап в синз.езе жирных кислот. Содержание цитрата находится на высоком уровне, когда и ацетил-СоА, и АТР присутствуют в избытке.
Напомним, что изоцитрат-дегидрогеназа ннгибируется высоким энергетическим зарядом (разд. 13,18). Следовательно, высокое содержание цитрита говорит о доступности двухуглеродиых фрагментов и АТР для синтеза жирных кислот. Пальмитоил-СоА, который накапливается при избытке жирных кислот, является антагонистом цитрата в его действии на ацетил-СоА — карбоксилазу. Кроме того, пальмитоил-СоА подавляет функцию переносчика, осуществляющего транспорт нитрата из митохондрий в цитозоль, а также ингибирует генерирование (ь(АРРН под действием глюкозо-6-фосфат — дегидрогеназы.
Долговременная регуляция оаосрсдуется изменениями скорости синтеза и деградации ферментов, участвующих в синтезе жирных кислот. Этот тип регуляции известен также как адаптивный контроль. У животных, получающих в течение нескольких дней после голодания богагую углеводами и бедную жиром диету, наблюдается резкое увеличение количества ацетил-СоА-карбоксилазы и синтетазы жирных кислот в печени. 3анлючепие Жирные кислоты играют важную физиологическую роль н в качестве компонентов фосфолипидов и гликолипидов и в качестве молекул, выполняющих функцию гоплива. Они запасаются в жировой ткани в виде триацилглицеролов (нейтрального жира), которые могут быть мобилизованы под действием липаз, находящихся под гормональным контролем.
Жирные кислоты активнруются, превращаясь в ацил-СоА, переносятся с помощью кариитина через внутреннюю митохондриальную мембрану и расщепляются в митохондриальном матриксе в результате повторяющейся последова- тельности четырех реакций: 1) окисления, зависимого от ГАР, 2) гидратации, 3) окисления, зависимого от НАР+, и 4) тиолиза с участием СоА. ГАРНз и ХАРН, образовавшиеся на окислительных стадиях, передают свои электроны на О, через дыхательную цепь, тогда как ацетнл-СоА, образовавшийся на стадии тиолиза, в норме включается в цикл трикарбоновых кислот, конденсируясь с оксалоацетатом. Если концентрация оксалоацетата недостаточно высока, образование ацетил-СоА сопровождается повышением содержания ацетоацетата и З-гидроксибутирата, играющих в норме роль топливных молекул.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
