Обмен лпонп

Окисление высших жирных кислот:

Происходит путем окисления β-углеродного атома, по этому называется β-окислением. Процесс происходит в несколько этапов:

1) активация высших жирных кислот происходит в цитозоле клетки под действием ферментов тиокиназ с затратой АТФ. ациладелат

ацилкофермент А

2) транспорт жирных кислот в митохондрии.

Сам процесс окисления жирных кислот происходит в митохондриях. Ацилкофермент А не может пройти через митохондриальную мембрану, поэтому транспорт его происходит с участием карнетина.

Карнетин – это β-гидрокси, γ,3-метиламиномасляная кислота. Под действием фермента карнитин-ацилкоферментА-ацилтрансферазы происходит перенос остатка жирной кислоты с ацилкофермента А на карнитин с образованием эфира ацилкарнитина.

ацилкарнитин

ацилкарнитин легко проходит через мембрану митохондрий. В митохондриях снова действует фермент ацилкофермент А-карнитин-ацилтрансфераза, которая переносит остаток жирной кислоты с карнитина на митохондриальный HS-KoA.

3. β-окисление жирных кислот: на ацилкофермент А действует фермент ацил-колфермент А-дегидрогеназа с простатической группой ФАД, которая восстанавливается.

O

||

R-CH2-CH2-C~SKoA ½ О₂ + 2 АДФ + 2 Н3РО4

↓ ацил-КоА-ДГ + ФАД → ФАДН₂ –––––––––––––––––––→ Н₂О + 2 АТФ

R–C=C-C~SKoA

| | ||

H H O

Еноилацилкофермент А

|

↓ еноилацилгидротаза + Н2О

OH H O

| | ||

R-C-C-C~SKoA

| |

H H

L-β-гидроксиацил-КоА

Образуется трансизомер еноил-ацил-кофермент А. на него действует фермент еноил-ацил-гидротаза, которая присоединяет воду и образуется L-β-гидроксиацил-КоА. Этот фермент обладает стериохимической специфичностью (он действует только на трансизомеры).

На L-β-гидроксиацил-КоА действует фермент L-β-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа с коферментом НАД, которая обладает стериохимической специфичностью.

½ О2 + 3 АДФ + 3 Н2РО4

НАД → НАДН₂ ––––––––––––––––––––→ Н2О + 3 АТФ

↓

O O

|| ||

R-C-CH2-C~SKoA

Β-кетоацил-кофермент А

|

| тиолаза + HS-KoA

↓

O O

|| ||

R-C~SKoA + CH3-C~SKoA

Ацил КоА ацетил-КоА

На β-кетоицилкофермент А действует фермент тиолаза с коферментом А, которая расщепляет его на ацил кофермент А укороченный на 2 (С) атома и ацитил кофермент А.

Ацетил кофермент А вступает в ЦТК, где окисляется до СО2 и Н2О с выделение энергии (это 4 этап).

А ацилкофермент А снова подвергается β-окислению. β-окисление жирных кислот происходит в сердце, в почках, в мышечной ткани, в легких, но наиболее активно в печени, где окисляется 60%. Только мозг не окисляет жирные кислоты для получения энергии.

Энергетический баланс жирных кислот:

Рассчитывается по уравнению: [(n/2-1)5 +12n/2]-1

Где n- число (С) атомов

n/2-1 число актов β-окисления.

5-число АТФ образовавшихся при одном акте β-окисления.

n/2 – число ацетил КоА

12 – число АТФ образующихся при окислении ацетилкофермента А в ЦТК

-1 – одна АТФ затраченная на активацию.

При окислении пальметиновой кислоты (С16) образуется 130 АТФ: [(16/2 – 1)5 +12*16/2]-1 = 130 АТФ

Синтез кетоновых тел: в печени из ацетил Ко А, который образуется при β-окислении жирных кислот, синтезируется кетоновое тело, их синтез только в печени идет.

2 ацетилкофермента А взаимодействуют с образованием ацитоацитилкофермента А.

O O ацетилкофермент А-ацетил- СH3

|| || трансфераза |

CH3-C~SKoA + CH3-C~SKoA –––––––––––––––→ C=O

↓ |

HS-KoA CH2

|

C ~ SKoA

||

O

Ацетоацетилкофермент А

O

||

CH3-C~SKoA

––––––––––––→

↓

HS-KoA

Он соединяется еще с одной молекулой ацетилкофермента А

OH O CH3

| || ОМТ-лиаза СH3 |

→COOH-CH2-C-CH2-C~SKoA ––––––––––→ | C = O

| C ~ SKoA + |

CH3 || CH2

O |

COOH

β-гидрокси, β-метил-глутарил кофермента А АУК

АУК

НАД*Н2 - СО2

CH3 CH3

| |

HC-OH C=O

| |

CH2 CH3

|

COOH

β-гидрокси-масляная ацетон

кислота

АУК из печени кровью доставляется к тканям (мышечная, почки, легкие, мозг). Здесь имеется фермент тиофораза (сукцинил-кофермент а-ацетоацетил-трансфераза) с помощью которого происходит взаимодействия АУК-сукцинил-кофермент А, образуется ацетоацетил кофермент А и сукцинат, который превращается в ЦТК. На ацетоацетил кофермент А действует фермент тиолаза + HS-KoA и он расщепляется на 2 молекулы ацетил кофермента А, которые окисляются в ЦТК.

CH3 COOH CH3 COOH

| | | |

C = O CH2 C = O CH2

| + | тиофораза | + |

CH2 CH2 –––––––––→ CH2 CH2

| | | |

COOH C ~ SKoA C ~ SKoA COOH

|| ↓ тиолаза + HS-KoA ЦТК

O ↓

2 СH3 – C ~ SKoA → 24 АТФ

||

O

Печень снабжает ткани хорошим энергетическим материалом, но сама печень не может использовать кетонные тела (АУК), так как не имеет фермента тиоферазы.

Окисление глицерина: начинается с фосфорелирования его в цитоплазме клеток за счет АТФ под действием фермента глицеролкиназы, образуется α-глицерофосфат, который сам проходит через мембрану митохондрий и в митохондриях окисляется глицерофосфат дегидрогеназой в диоксиацетонфосфат, который возвращается в цитоплазму.

Простетическая группа глицерофосфатдегидрогеназы ФАД восстанавливается и отдает протоны и электроны в полную дыхательную цепь образуется 2 АТФ.

Диоксиацетонфосфат в цитоплазме превращается по пути распада глюкозы в пируват. Пируват декарбоксилируется в ацетилкофермент А и он сгорает в ЦТК.

Энергетический баланс окисления молекуля глицерина:

2 АТФ образуются при окислении α-глицерофосфата.

2 АТФ → на анаэробных стадиях превращаются в 3 ФГА в пируват.

3 АТФ → при окислительном декарбоксилировании пирувата.

12 АТФ → ацетил кофермет А в ЦТК

3 АТФ → при окислении НАД*Н2, который образуется при окислении 3 ФГА в 1,3бисфосфоглицериновую кислоту (по малат-оксилацетальному челночному механизму)

–––––––––––––––––––––––––––––––––––

22 АТФ – 1 АТФ (затрачена на активацию) = 21 АТФ

цит МХ

α-глицерофосфат

Цит

диоксиацетонфосфат

Синтез высших жирных кислот: ферменты этого синтеза локализованы в цитоплазме клеток в мембранах эндоплазматической сети. Для синтеза используется ацетилкофермент А, который образуется в митохондриях при окислительном декарбоксилировании пирувата и β-окислении высших жирных кислот, поэтому ацетил кофермент А должен пройти в цитоплазму, но мембрана митохондрий для него не проходима. Транспорт ацетил кофермента А в цитозоле происходит с помощью двух механизмов:

1) главный путь: ацетил кофермент А конденсируется со ЩУК под действием цитратсинтазы с образованием цитрата. Для него есть переносчик, который переносит его в цитоплазму и здесь на цитрат действует фермент цитратлиаза, которая расщепляет его на ацетил кофермент а и ЩУК.

цит

ацетилКоА ЩУК цитрат

цитрат лиаза

+ АТФ + HSKoA

––––––––––––––→ ацетилкофермент А + ЩУК

↓

АДФ + Н3РО4

2) с помощью карнитина (малопереносится).

В цитоплазме имеется фермент ацетилкофермент А- карбоксилаза, которая карбоксилирует поступивший ацетилкофермент А. это сложный регуляторный фермент, имеет кофермент биотин, активируется цитратом, ингибируется жирными кислотами (пальмитиновой кислотой.

малонилкофермент А

синтез высших жирных кислот происходит из малонилкофермента А под действием пальмитатсинтазного полиферментного комплекса, который локализован в эндоплазматической сети.

Строение пальмитатсинтазы: пальмитатсинтазный полиферментный комплекс состоит из двух одинаковых, но разнонаправленных полипептидных цепей.

Каждая полипептидная цепь состоит из 6 ферментов с разной активностью и ацил переносящего белка (АПБ). В каждой цепи есть 2 SH группы:

1. центральная принадлежит 4-фосфопентетину, который является простетической группой ацилпереносящего белка.

2. Периферическая принадлежит остатку цистеина фермента β-кето-ацилсинтазы.

Это субъединичное деление комплекса.

Кроме того деление имеется функциональное. В функционально активную частицу входит 2 фермента (β-кето-ацилсинтаза, трансацилаза) одной цепи и 4 фермента и ацилпереносящий белок второй цепи. Этим складываются центральная и периферическая SH-группы, которые работают вместе.

Механизм синтеза: фермент трансацилаза переносит остаток малонила с малонилкофермента А на центральную SH-группу и остаток ацетила с ацетилкофермента А на периферическую. Действует фермент β-кето-ацилсинтаза, которая декарбоксилирует малонил и к его остатку переносит и присоединяет ацетил с периферической SH-группой образуется β-кето-ацил-АПБ.

трансацилаза 2HS-KoA

β-кетоацилсинтаза

СО2

β-кетоацилАПБ

на β-кетоацилАПБ действует кетоацилредуктаза и с помощью НАДФН2 (дает пентозный цикл распада глюкозы) восстанавливает его в β-гидроксиацилАПБ, от него фермент гидротаза отщепляет воду и образуется еноилацилАПБ, который восстанавливается еноилацилредуктазой за счет НАДФН2. образуется ацилАПБ (на SH-группе находится остаток масляной кислоты). Если в клетке нужна масляная кислота, то фермент тиоэстераза отщепляет ее от центральной группы и переносит на HS-KoA, но в основном синтез продолжается и трансацилаза переносит масляную кислоту на периферическую SH-группу, а на центральную SH-группу снова присоединяется малонил. Процесс повторяется. β-кетоацилсинтаза декарбоксилирует его и на остаток малонила переносит остаток масляной кислоты с периферической SH-группы. Образуется β-кетоацилАПБ, который содержит 6 (С) атомов.

Кетоацилредуктаза + НАДФН2

НАДФ

β-гидрокси-ацил-АПБ

гидротаза

→ Н2О

еноилацилАПБ

еноилацилредуктаза

+ НАДФН2

бутирил-ацилАПБ

трансацилаза

↓

Процесс повторяется до тех пор пока не синтезируется пальмитиновая кислота С16.

Синтез кислот с более длинной цепью происходит путем удлинения пальмитиновой кислоты в:

1. ЭПС отдельными ферментами, такими же как в пальмитатсинтазном комплексе, за счет малонилкофермента А.

2. МХ: ферментами β-окисления. За счет ацетилкофермента А с использованием НАДФН2 для реакции восстановления.

Синтез триглицеридов (ТГ):

Происходит в жировой ткани, печени, слизистой кишечника, молочной железе.

Ферменты синтеза локализованы в эндоплазматической сети. Для синтеза используется активная форма глицерина и высших жирных кислот. Активная форма глицерина α-глицерофосфат образуется при активации глицерина за счет АТФ в печени, в почках, слизистой кишечника и диоксидацетонфосфата при его восстановлении в печени, жировой ткани, мышечной ткани.

г лицерин α-глицерофосфат диоксиацетонфосфат

печень, O печень,

почки, || жировая ткань,

слизистая кишечника +2R-C~SKoA мышечная ткань

→ 2 HS-KoA

фосфатидная кислота

фосфитаза

→ Н3РО4

диглицерид

O

||

R-C~SKoA

HS-KoA

триглицерин

Триглицерин человека отличается высоким содержанием олеиновой кислоты, поэтому он имеет низкую температуру плавления 16С.

Мобилизация жира из жирового депо происходит под действием импульсов из ЦНС и гормонов адреналина, глюкагона, глюкокортикоидов, инсулин тормозит липолиз и стимулирует синтез триглицеридов.

Липолиз происходит под действием трех ферментов:

1. триглицеридлипазы.

2. Диглицеридлипазы.

3. м оноглицеридлипазы всегда в активной форме

триглицеридлипаза существует в двух формах:

а) в неактивной не фосфорелированной.

б) в активной фосфорелированной.

Фосфорелирование неактивной триглицеридлипазы происходит за счет АТФ просинкиназы, которая зависит от ц-3’-5’-АМФ. Он образуется из АТФ под действием аденилат циклазы. Ее активирует адреналин и глюкагон, поэтому они стимулируют липолиз.

Инсулин тормозит аденилатциклазу и стимулирует фосфодиэстеразу, которая расщепляет ц-3’-5’-АМФ, поэтому инсулин тормозит липолиз.