timin_o_a_lektsii_po_obschey_biokhimii (1) (832543), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Прежде, чем проникнуть в матрикс митохондрий и окислиться, жирная кислота в цитозоле должна активироваться. Это осуществляется присоединением коэнзима А с образованием ацил-SКоА. Ацил-SКоА является высокоэнергетическим соединением. Необратимость реакции достигается гидролизом дифосфата на две молекулы фосфорной кислоты.2. Ацил-SКоА не способен проходить через митохондриальную мембрану, поэтому существует способ переноса жирной кислоты в комплексе с витаминоподобным веществомкарнитином. На наружной мембране митохондрий имеется фермент карнитинацилтрансфераза I.3.
После связывания с карнитином жирная кислота переносится через мембрану транслоказой. Здесь на внутренней стороне мембраны фермент карнитин-ацилтрансфераза IIвновь образует ацил-SКоА который вступает на путь β-окисления.4. Процесс собственно β-окисления состоит из 4-х реакций, повторяющихся циклически. Вних последовательно происходит окисление, гидратирование и вновь окисление 3-го атома углерода (β-положение). В последней реакции от жирной кислоты отщепляется ацетил-SКоА. Оставшаяся укороченная на два углерода жирная кислота возвращается к первой реакции и все повторяется снова, до тех пор, пока в последнем цикле не образуютсядва ацетил-SКоА.biokhimija.ruТимин О.А.
Лекции по общей биохимии (2018г)247Окисление жирных кислотс нечетным числом углеродных атомовЖирные кислоты с нечетным числом углеродов поступают в организм с растительнойпищей и морепродуктами. Их β-окисление происходит по обычному пути до последней реакции, в которой образуется пропионил-SКоА. Суть превращений пропионил-SКоА сводится к его карбоксилированию, изомеризации и образованию сукцинил-SКоА, используемомув ЦТК. В этих реакциях участвуют биотин (витамин H) и дезоксиаденозилкобаламин (витамин В12).Строение и обмен липидов248Окисление ненасыщенных жирных кислотПри окислении ненасыщенных жирных кислот возникает потребность клетки в дополнительных ферментах изомеразах.
Эти изомеразы перемещают двойные связи в жирнокислотных остатках из - в β-положение, и переводят природные двойные связи из цис- в трансположение.Таким образом, уже имеющаяся двойная связь готовится к β-окислению и пропускаетсяпервая реакция цикла, в которой участвует ФАД.Расчетэнергетической ценности и коэффициента Р/Опри -окислении жирных кислотРанее при расчете эффективности окисления коэффициент P/O для НАДH принимался равным 3,0, для ФАДH2 – 2,0.По современным данным значение коэффициента P/O для НАДH соответствует2,5, для ФАДH2 – 1,5.При расчете количества АТФ, образуемого при β-окислении жирных кислот необходимо учитывать:o количество образуемого ацетил-SКоА – определяется обычным делением числа атомовуглерода в жирной кислоте на 2.o число циклов β-окисления.
Число циклов β-окисления легко определить исходя изпредставления о жирной кислоте как о цепочке двухуглеродных звеньев. Число разрывов между звеньями соответствует числу циклов β-окисления. Эту же величину можноподсчитать по формуле (n/2 -1), где n – число атомов углерода в кислоте.o наличие двойных связей в жирной кислоте. В первой реакции β-окисления происходитобразование двойной связи при участии ФАД. Если двойная связь в жирной кислоте ужеимеется, то необходимость в этой реакции отпадает и ФАДН2 не образуется.
Количествоbiokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)249необразованных ФАДН2 соответствует числу двойных связей. Остальные реакции циклаидут без изменений.o количество энергии АТФ, потраченной на активацию.Пример 1. Окисление пальмитиновой кислотыТак как имеется 16 атомов углерода, то при β-окислении образуется 8 молекул ацетил-SКоА.
Последний поступает в ЦТК, при его окислении в одном обороте цикла образуется 3 молекулы НАДН (7,5 АТФ), 1 молекула ФАДН2 (1,5 АТФ) и 1 молекула ГТФ, что эквивалентно 10 молекулам АТФ. Итак, 8 молекул ацетил-SКоА обеспечат образование 8×10=80молекул АТФ.Для пальмитиновой кислоты число циклов β-окисления равно 7. В каждом цикле образуется 1 молекула ФАДН2 (1,5 АТФ) и 1 молекула НАДН (2,5 АТФ).
Поступая в дыхательную цепь, в сумме они "дадут" 4 молекулы АТФ. Таким образом, благодаря 7 циклам образуется 7×4=28 молекул АТФ.Двойных связей в пальмитиновой кислоте нет.На активацию жирной кислоты идет 1 молекула АТФ, которая, однако, гидролизуетсядо АМФ, то есть тратятся 2 макроэргические связи.Таким образом, суммируя, получаем 80+28–2 =106 молекул АТФ.Для расчета коэффициента P/O (см "Окислительное фосфорилирование/КоэффициентP/O") подсчитываемo количество АТФ, образованного в митохондриях АТФ-синтазой – это соответствуетзначению P,o общее количество НАДН и ФАДН2, поступивших в дыхательную цепь – это значениесоответствует числу восстановленных атомов кислорода (O), включенных в молекулуводы.После расчетов получаем P=72+28=100 и O=32+14=46.
Таким образом, величина P/Oдля β-окисления пальмитиновой кислоты равна 2,17.Пример 2. Окисление линолевой кислотыТ.к. число атомов углерода равно 18, то количество молекул ацетил-SКоА равно 9.Значит в ЦТК образуется 9×10=90 молекул АТФ.Число циклов β-окисления равно 8. При расчете получаем 8×4=32 молекулы АТФ.В кислоте имеются 2 двойные связи. Следовательно, в двух циклах β-окисления не образуется 2 молекулы ФАДН2, что равноценно потере 3 молекул АТФ.На активацию жирной кислоты тратятся 2 макроэргические связи.Таким образом, энергетический выход окисления соответствует 90+3232=117 молекул АТФ.При расчете коэффициента P/O получаем P=81+32=113 и O=36+14=50. Таким образом, величина P/O для β-окисления линолевой кислоты равна 2,26.КЕТОНОВЫЕ ТЕЛ АК кетоновым телам относят три соединения близкой структуры – ацетоацетат,3-гидроксибутират и ацетон.Стимулом для образования кетоновых тел служит поступление большого количества жирных кислот в печень.
Как уже указывалось, при состояниях, активирующих липо-Строение и обмен липидов250лиз в жировой ткани, около 30% образованных жирных кислот задерживаются печенью. Кэтим состояниям относится голодание, декомпенсация сахарного диабета I типа, длительныефизические нагрузки, богатая жирами диета. В обычных условиях синтез кетоновых телтакже идет, хотя в намного меньшем количестве.У детей до 7 лет под влиянием различных стимулов (краткое голодание, инфекции,эмоциональное возбуждение) ускоряется синтез кетоновых тел и может легко возникать кетоацидоз, сопровождающийся неукротимой рвотой ("ацетонемическая рвота").
Причинойэтому служит неустойчивость углеводного обмена и малые запасы гликогена у детей, чтоусиливает липолиз в адипоцитах, накопление жирных кислот в крови и, следовательно, кетогенез.Синтез ацетоацетата происходит только в митохондриях печени, далее ацетоацетатлибо восстанавливается до 3-гидроксибутирата, либо спонтанно декарбоксилируется до ацетона. Далее все три соединения поступают в кровь и разносятся по тканям. Ацетон, как летучее вещество, удаляется с выдыхаемым воздухом и потом. Все кетоновые тела могут выделяться с мочой.Используются кетоновые тела всеми тканями, кроме печени и эритроцитов. Особенноактивно, даже в норме, они потребляются миокардом и корковым слоем надпочечников.Реакции утилизации происходят в обратном порядке. В цитозоле 3-гидроксибутиратокисляется, образующийся ацетоацетат проникает в митохондрии, активируется за счет сукцинил-SКоА и превращается в ацетил-SКоА, который сгорает в ЦТК.При голодании синтез кетоновых тел ускоряется в 60 раз (повышение до 0,6 г/лпри норме менее 0,01 г/л), при декомпенсации сахарного диабета I типа – в 400раз (до 4 г/л).biokhimija.ruТимин О.А.
Лекции по общей биохимии (2018г)251З АП АС АН И Е ЖИ Р О ВРеакции биосинтеза липидов могут идти клетках всех органов. Субстратом для синтезажиров de novo является глюкоза.Как известно, попадая в клетку, глюкоза окисляется по гликолитическому пути до пировиноградной кислоты. Пируват в митохондриях декарбоксилируется в ацетил-SКоА ивступает в ЦТК. Однако в состоянии покоя, при отдыхе, при наличии достаточного количества энергии в клетке реакции ЦТК (в частности, изоцитратдегидрогеназная реакция) блокируются избытком АТФ и НАДН.
В результате накапливается первый метаболит ЦТК –цитрат. По градиенту концентрации он перемещается в цитозоль, расщепляется с образованием ацетил-SКоА, который далее используется в биосинтезе холестерола, жирных кислот итриацилглицеролов.Строение и обмен липидов252Б ИОСИНТ ЕЗЖИР НЫХ К ИСЛОТБиосинтез жирных кислот наиболее активно происходит в цитозоле клеток печени,кишечника, жировой ткани в состоянии покоя или после еды.Условно можно выделить 4 этапа биосинтеза:1.
Образование ацетил-SКоА из глюкозы или кетогенных аминокислот.2. Перенос ацетил-SКоА из митохондрий в цитозоль:o может быть в комплексе с карнитином, также как переносятся высшие жирные кислоты,но здесь транспорт идет в другом направлении,o обычно в составе лимонной кислоты, образующейся в первой реакции ЦТК.Поступающий из митохондрий цитрат в цитозоле расщепляется АТФ-цитрат-лиазойдо ацетил-SКоА и оксалоацетата.Оксалоацетат в дальнейшем восстанавливается до малата, и последний либо переходит в митохондрии (малат-аспартатный челнок), либо декарбоксилируется в пируват маликферментом (яблочный фермент).3.
Образование малонил-SКоА из ацетил-SКоА.Карбоксилирование ацетил-SКоА катализируется ацетил-SКоА-карбоксилазой.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)2534. Синтез пальмитиновой кислоты.Осуществляется мультиферментным комплексом "синтаза жирных кислот" (синонимпальмитатсинтаза) в состав которого входит 6 ферментов и ацил-переносящий белок(АПБ).
Ацил-переносящий белок включает производное пантотеновой кислоты –6-фосфопантетеин (ФП), имеющий HS-группу, подобно HS-КоА. Один из ферментов комплекса, 3-кетоацилсинтаза, также имеет HS-группу. Взаимодействие этих групп обусловливает начало и продолжение биосинтеза жирной кислоты, а именно пальмитиновой кислоты.Для реакций синтеза необходим НАДФН.В первых двух реакциях (см стр.277) последовательно присоединяются малонил-SКоАк фосфопантетеину ацил-переносящего белка (всегда) и ацетил-SКоА к цистеину3-кетоацилсинтазы (только в первой реакции).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
