2 курс / Биохимия / Липиды биохимия

изоцитратдегидрогеназа и α-кетоглутаратдегидрогеназа ингибированы высокими концентрациями НАДН2 и АТФ (при избытке углеводов и низком энергопотреблении).

В цитоплазме цитрат расщепляется под действием фермента цитрат-лиазы: Цитрат + HSKoA + АТФ → Ацетил-КоА + АДФ+ Pн + ЩУК

Образование НАДФН2.

1)ЩУК в цитоплазме превращается в малат под действием малат ДГ, малат под действием малик-фермента превращается в ПВК, при этом образуется НАДФН2. ПВК транспортируется обратно в матрикс митохондрий;

2)НАДФН2 образуется в цитоплазме из глюкозы в окислительных реакциях ПФШ;

3)Цитрат изомеризуется в изоцитрат, который дегидрируется цитозольной НАДФзависимой ДГ до α-КГ с образованием НАДФН2. α-КГ переноситься в матрикс митохондрий.

ÀÒÔ, Í ÀÄÍ 2

Синтез пальмитиновой кислоты

Образование малонил-КоА Первая реакция синтеза ЖК — превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Это

регуляторная реакция в синтезе ЖК катализируется ацетил-КоА-карбоксилазой. Ацетил-КоА-карбоксилаза состоит из нескольких субъединиц, содержащих биотин. Реакция протекает в 2 стадии:

1)СО2 + биотин + АТФ → биотин-СООН + АДФ + Фн

2)ацетил-КоА + биотин-СООН → малонил-КоА + биотин Ацетил-КоА-карбоксилаза регулируется несколькими способами:

1)Ассоциация/диссоциация комплексов субъединиц фермента. В неактивной форме ацетил-КоА-карбоксилаза представляет собой комплексы, состоящих из 4 субъединиц. Цитрат стимулирует объединение комплексов, в результате чего активность фермента увеличивается. Пальмитоил-КоА вызывает диссоциацию комплексов и снижение активности фермента;

31

2)Фосфорилирование/дефосфорилирование ацетил-КоА-карбоксилазы. Глюкагон или адреналин через аденилатциклазную систему стимулируют фосфорилирование субъединиц ацетил-КоА карбоксилазы, что приводит к ее инактивации. Инсулин активирует фосфопротеинфосфатазу, ацетил-КоА карбоксилаза дефосфорилируется. Затем под действием цитрата происходит полимеризация протомеров фермента, и он становится активным;

3)Длительное потребление богатой углеводами и бедной липидами пищи приводит к увеличению секреции инсулина, который индукцирует синтез ацетил-КоА- карбоксилазы, пальмитатсинтазы, цитратлиазы, изоцитратдегидрогеназы и ускоряет синтез ЖК и ТГ. Голодание или богатая жирами пища приводит к снижению синтеза ферментов и, соответственно, ЖК и ТГ.

Образование пальмитиновой кислоты После образования малонил-КоА синтез пальмитиновой кислоты продолжается на

мультиферментном комплексе — синтазе жирных кислот (пальмитоилсинтетазе).

Пальмитоилсинтаза - это димер, состоящий из двух идентичных полипептидных цепей. Каждая цепь имеет 7 активных центров и ацилпереносящий белок (АПБ). В каждой цепи есть 2 SH-гpyппы: одна SH-гpyппa принадлежит цистеину, другая — остатку фосфопантетеиновой кислоты. SH-группа цистеина одного мономера расположена рядом с SH-группой 4- фосфопантетеината другого протомера. Таким образом, протомеры фермента расположены «голова к хвосту». Хотя каждый мономер содержит все каталитические центры, функционально активен комплекс из 2 протомеров. Поэтому реально синтезируются одновременно 2 ЖК.

Этот комплекс последовательно удлиняет радикал ЖК на 2 атома С, донором которых служит малонил-КоА.

Реакции синтеза пальмитиновой кислоты

1)Перенос ацетила с КоА на SH-группу цистеина ацетилтрансацилазным центром;

2)Перенос малонила с КоА на SH-группу АПБ малонилтрансацилазным центром;

3)Кетоацилсинтазным центром ацетильная группа конденсируется с малонильной с образованием кетоацила и выделением СО2.

4)Кетоацил восстанавливается кетоацил-редуктазой до оксиацила;

5)Оксиацил дегидратируется гидратазой в еноил;

6)Еноил восстанавливается еноилредуктазой до ацила.

32

В результате первого цикла реакций образуется ацил с 4 атомами С (бутирил). Далее бутирил переносится из позиции 2 в позицию 1 (где находился ацетил в начале первого цикла реакций). Затем бутирил подвергается тем же превращениям и удлиняется на 2 атома С (от малонил-КоА).

Аналогичные циклы реакций повторяются до тех пор, пока не образуется радикал пальмитиновой кислоты, который под действием тиоэстеразного центра гидролитически отделяется от ферментного комплекса, превращаясь в свободную пальмитиновую кислоту.

Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты из ацетил-КоА и малонил-КоА имеет следующий вид:

CH3-CO-SKoA + 7 HOOC-CH2-CO-SKoA + 14 НАДФН2 → C15H31COOH + 7 СО2 + 6

Н2О + 8 HSKoA + 14 НАДФ+

33

HS

Ìàëî í èë-Êî À

ìàëî í è ëò ðàí ñàöè ëàçí û é öåí ò ð

RCÎÎÍ

ïàëüì èòàò

Синтез ЖК из пальмитиновой и других ЖК

Удлинение ЖК в элонгазных реакциях Удлинение ЖК называется элонгацией. ЖК могут синтезироваться в результате удлинение

в ЭПР пальмитиновой кислоты и других более длинных ЖК. Для каждой длины ЖК существуют свои элонгазы. Последовательность реакций аналогична синтезу пальмитиновой кислоты, однако в данном случае синтез идет не на АПБ, а на КоА. Основной продукт

34

элонгации в печени — стеариновая кислота. В нервных тканях образуются ЖК с длинной цепью (С=20-24), необходимые для синтеза сфинголипидов.

Синтез ненасыщенных ЖК в десатуразных реакциях Включение двойных связей в радикалы ЖК называется десатурацией. Десатурация ЖК

происходит в ЭПР в монооксигеназных реакциях, катализируемых десатуразами. Стеароил-КоА-десатураза – интегральный фермент, содержит негеминовое железо. Катализирует образование 1 двойной связи между 9 и 10 атомами углерода в ЖК. Стеароил- КоА-десатураза переносит электроны с цитохрома b5 на 1 атом кислород, при участии протонов этот кислород образует воду. Второй атом кислорода включается стеариновую кислоту с образованием её оксиацила, который дегидрируется до олеиновой кислоты.

Десатуразы ЖК, имеющиеся в организме человека, не могут образовывать двойные связи в ЖК дистальнее девятого атома углерода, поэтому ЖК семейства ω-3 и ω-6 не синтезируются в организме, являются незаменимыми и обязательно должны поступать с пищей, так как выполняют важные регуляторные функции. Основные ЖК, образующиеся в организме человека в результате десатурации — пальмитоолеиновая и олеиновая.

Синтез α-гидрокси ЖК В нервной ткани происходит синтез и других ЖК — α-гидроксикислот. Оксидазы со

смешанными функциями гидроксилируют С22 и С24 кислоты с образованием цереброновой кислоты обнаруживаемой только в липидах мозга.

ЭЙКОЗАНОИДЫ

Эйкозаноиды – БАВ, образуются из полиеновых ЖК с 20 атомами С (арахидоновая, эйкозапентаеновая, эйкозатриеновая). Эйкозаноиды являются тканевыми гормонами (аутокринный и паракринный эффект), с коротким периодом полураспада (секунды - минуты). Концентрация эйкозаноидов в крови низкая. Системное действие оказывают при некоторых патологиях, когда их концентрация в крови заметно повышается.

Схема образования эйкозаноидов

Полиеновые ЖК с 20 атомами С поступают в организм с пищей или синтезируются из эсенциальных полиеновых ЖК с 18 атомами С.

35

После выделения арахидоновой кислоты из глицерофосфолипида она выходит в цитозоль и превращается 2 путями в эйкозаноиды: 1 путь циклооксигеназный дает простагландины, простациклины и тромбоксаны; 2 путь липоксигеназный дает лейкотриены, липоксины и др. эйкозаноиды.

Эйкозаноид PGE1: PG – простагландин, Е – заместитель в пятичленном кольце эйкозаноида, 1

– число двойных связей в боковых цепях эйкозаноида.

PG – простагландины, имеют 2 кольца в структуре (пятичленное и эндопероксидное). PGI – простациклины, имеют 2 кольца в структуре (пятичленное и простое эфирное).

ТХА – тромбоксаны, имеют 2 кольца в структуре (шестичленное и простое эфирное). Синтезируются только в тромбоцитах.

LT – лейкотриены имеют 3 сопряженные двойные связи и не имеют циклов. LX – липоксины имеют 4 сопряженные двойные связи и не имеют циклов.

Биологическое значение эйкозаноидов

Эйкозаноиды регулируют тонус ГМК и вследствие этого влияют на АД, состояние бронхов, кишечника, матки. Эйкозаноиды регулируют секрецию воды и натрия почками, влияют на образование тромбов. Разные типы эйкозаноидов участвуют в развитии воспалительного процесса, происходящего после повреждения тканей или инфекции. Такие признаки воспаления, как боль, отёк, лихорадка, в значительной мере обусловлены действием эйкозаноидов. Избыточная секреция эйкозаноидов приводит к ряду заболеваний, например бронхиальной астме и аллергическим реакциям.

36