36

2) Превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват происходит в цитоплазме клетки:

3) Образовавшийся фосфоенолпируват (ФЕП) по пути гликолиза превращается в ПВК, а пируват в результате окислительного декарбоксилирования в аце- тил-КоА, который поступая в цикл Кребса, полностью окисляется до СО2 и Н2О, с выделением энергии.

С учетом выше сказанного, видно, что образовавшийся пропионил, в конечном счете, должен превратиться в ацетил-КоА и окислиться в цикле Кребса. Та-

ким образом, все жирные кислоты в результате β-окисления превращаются в аце- тил-КоА, который сгорает в цикле Кребса.

2.3 Синтез триацилглицеролов

В организме человека исходным сырьем для биосинтеза жиров могут служить углеводы, поступающие с пищей, в растениях – сахароза, поступающая из фотосинтезирующих тканей. Основные этапы синтеза жира включают образование из углеводов глицерол-3-фосфата и жирных кислот, а затем сложноэфирных связей между спиртовыми группами глицерола и карбоксильными группами жирных кислот:

Ацил-КоА насыщенных жирных кислот жирные

кислоты

Ацил-КоА ненасыщенных жирных кислот

Рисунок 10 – Общая схема синтеза жира из углеводов

37

Рассмотрим более подробно основные этапы синтеза жира из углеводов (см. рис. 11).

Синтез глицерол-3-фосфата

I этап – при действии соответствующих гликозидаз углеводы подвергаются гидролизу с образованием моносахаридов, которые в цитоплазме клеток включаются в процесс гликолиза. Промежуточными продуктами гликолиза являются фосфодиоксиацетон и 3-фосфоглицериновый альдегид.

IIэтап. Глицерол-3-фосфат образуется в результате восстановления фосфодиоксиацетона – промежуточного продукта гликолиза:

Синтез жирных кислот

Строительным блоком для синтеза жирных кислот в цитозоле клетки служит ацетил-КоА, который образуется двумя путями: либо в результате окислительного декарбоксилирования пирувата. (см. рис. 11, Этап III), либо в результате β-окисления жирных кислот (см. рис. 8).

ПВК

Синтез высших

жирных Ацетил-КоА кислот

IV этап

Рисунок 11 – Схема превращения углеводов в липиды

Напомним, что превращения образовавшегося при гликолизе пирувата в ацетил-КоА и его образование при β-окислении жирных кислот происходит в митохондриях. Синтез жирных кислот протекает в цитоплазме. Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацетил-КоА. Его поступление в цитоплазму осуществляется по типу облегченной диффузии в виде цитрата или ацетилкарни-

39

СООН

малонил-КоА

Малонил-КоА представляет собой первый специфический продукт биосинтеза жирных кислот. В присутствии соответствующей ферментной системы мало- нил-КоА быстро превращается в жирные кислоты.

Нужно отметить, что скорость биосинтеза жирных кислот определяется содержанием сахаров в клетке. Увеличение концентрации глюкозы в жировой ткани человека, животных и повышение скорости гликолиза стимулирует процесс синтеза жирных кислот. Это свидетельствует о том, что жировой и углеводный обмен тесно взаимосвязаны друг с другом. Важную роль здесь играет именно реакция карбоксилирования ацетил-КоА с его превращением в малонил-КоА, катализируемая ацетил-КоА-карбоксилазой. Активность последней зависит от двух факторов: наличия в цитоплазме высокомолекулярных жирных кислот и цитрата.

Накопление жирных кислот оказывает тормозящее влияние на их биосинтез, т.е. подавляют активность карбоксилазы.

Особая роль отводится цитрату, который является активатором ацетил-КоА- карбоксилазы. Цитрат в то же время играет роль связующего звена углеводного и жирового обменов. В цитоплазме цитрат вызывает двойной эффект в стимулировании синтеза жирных кислот: во-первых, как активатор ацетил-КоА-карбоксила- зы и, во-вторых, как источник ацетильных групп.

Очень важной особенностью синтеза жирных кислот является то, что все промежуточные продукты синтеза ковалентно связаны с ацилпереносящим белком (HS-АПБ).

HS-АПБ – низкомолекулярный белок, который термостабилен, содержит активную HS-группу и в простетической группе которого содержится пантотеновая кислота (витамин В3). Функция HS-АПБ аналогична функции фермента А (HSКоА) при β-окислении жирных кислот.

В процессе построения цепи жирных кислот промежуточные продукты образуют эфирные связи с АБП (см. рис. 14):

40

Цикл удлинения цепи жирных кислот включает четыре реакции: 1) конденсации ацетил-АПБ (С2) с малонил-АПБ (С3); 2) восстановления; 3) дегидротации и 4) второго восстановления жирных кислот. На рис. 13 представлена схема синтеза жирных кислот. Один цикл удлинения цепи жирной кислоты включает четыре последовательных реакции.

Рисунок 13 – Схема синтеза жирных кислот

В первой реакции (1) – реакции конденсации – ацетильная и малонильные группы взаимодействуют между собой с образованием ацетоацетил-АБП с одновременным выделением СО2 (С1). Эту реакцию катализирует конденсирующий фермент β-кетоацил-АБП-синтетаза. Отщепленный от малонил-АПБ СО2 – это тот же самый СО2, который принимал участие в реакции карбоксилирования аце- тил-АПБ. Таким образом, в результате реакции конденсации происходит образование из двух-(С2) и трехуглеродных (С3) компонентов четырехуглеродного соединения (С4).

Во второй реакции (2) – реакции восстановления, катализируемой β-кето- ацил-АПБ-редуктазой, ацетоацетил-АПБ превращается в β-гидроксибутирил-А- ПБ. Восстанавливающим агентом служит НАДФН + Н+.

42

SКоА

пальмитоолеил-КоА

Рисунок 14 – Схема превращения насыщенных жирных кислот в ненасыщенные

Завершается синтез любой жирной кислоты отщеплением HS-АПБ от ацилАПБ под влиянием фермента деацилазы. Например:

OH

пальмитиновая

кислота