6. Транспорт липидов

Жиры гидрофобны, поэтому существуют специальные механизмы их транспорта в крови. Свободные (неэстерифицированные) жирные кислоты переносятся кровью в виде комплексов с альбуминами. Холестерол, его эфиры, триацилглицеролы, фосфолипиды транспортируются в составе липопротеинов.

6.1. Липопротеины

Липопротеины являются молекулярными комплексами, состоящими из липидов и белков.

Существует несколько классов липопротеинов (ЛП), но всех их объединяют следующие особенности:

1) поверхностный слой липопротеинов состоит из фосфолипидов, свободного холестерола и белков;

2) каждый липопротеин содержит особый набор поверхностных белков - аполипопротеинов (апо), которые обозначаются буквами латинского алфавита (А, В, С);

3) сердцевина (ядро) липопротеина состоит из гидрофобных триацилглицеролов, эфиров холестерола.

Аполипопротеины выполняют следующие функции:

1) являются структурными компонентами липопротеинов;

2) участвуют в узнавании и взаимодействии с рецепторами мембран;

3) активируют ферменты метаболизма липопротеинов.

Липопротеины подразделяются на 4 основные класса в зависимости от плотности (определяемой с помощью ультрацентрифугирования) и электрофоретической подвижности (табл. 1).

Таблица 1.

Классификация липопротеинов по методу разделения

Класс	Ультрацентрифугирование	Электрофорез
Хиломикроны	Хиломикроны	Хиломикроны
Липопротеины очень низкой плотности	ЛПОНП (VLDL)	пре--ЛП
Липопротеины низкой плотности	ЛПНП (LDL)	-ЛП
Липопротеины высокой плотности	ЛПВП (HDL)	-ЛП

7. Окисление жирных кислот

Окислительное расщепление жирных кислот – универсальный процесс, протекающий во всех видах живых организмов.

1. У млекопитающих окисление жирных кислот с энергетической целью происходит в печени, почках, скелетной и сердечной мышцах. В мозге, эритроцитах и мозговом слое надпочечников жирные кислоты не окисляются

2. Ферменты окисления жирных кислот локализованы в матриксе митохондрий.

Первые предположения о путях окисления жирных кислот высказал Ф.Кнооп еще в 1904 г., выдвинув свою гипотезу «β-окисления», в соответствии с которой происходит последовательное отщепление двухуглеродных фрагментов с карбоксильного конца молекулы.

Процесс окисления условно делят на 3 этапа:

1) активация жирных кислот в цитозоле и их транспорт в митохондрии;

2) процесс окисления;

3) окисление ацетильной группы образующегося ацетил-КоА в ЦТК и сопряженных цепях переноса электронов.

7.1. Активация жирной кислоты. Активация жирной кислоты происходит в цитозоле под действием ферментов ацил-КоА-синтетаз (тиокиназ). Известен ряд тиокиназ, специфичных к жирным кислотам с разной длиной углеводородной цепи. Эти ферменты в клетках прокариот прикреплены к клеточной мембране. У эукариот – к внешней мембране митохондрий.

Реакция протекает в 2 этапа и требует АТФ, HS-КоА и Mg²⁺. Вначале жирная кислота взаимодействует в АТФ с образованием ациладенилата, который затем реагирует с HS-КоА. Для активации используется энергия 2-х макроэргических связей, так как АТФ превращается в пирофосфат, который гидролизуется пирофосфатазой до неорганического фосфата.

Образованный ацил-КоА переносится через мембрану митохондрий с помощью карнитина (-гидрокси--триметиламиномасляная кислота) и ферментов, локализованных в цитозоле и митохондриях - карнитинацил-трансфераз. В цитозоле под действием карнитинацилтрансферазы I образуется ацил-карни­тин, который транспортируется через мембрану митохондрий облегченной диффузией с использованием ацил-карнитин/карнитинового переносчика.

В митохондриях происходит обратный процесс: под действием митохондриального фермента карнитин-ацилтрансферазы II (локализован на внутренней стороне внутренней мембраны митохондрий) ацилкарнитин взаимодействует с HS-КоA и освобождается ацил-КоА.

7.2. β-Окисление жирной кислоты. В результате каждого цикла β-окисления, включающего 4 реакции, происходит высвобождение ацетил-КоА и жирная кислота укорачивается на 2 углеродных атома.

1. Дегидрирование. Ацил-КоА подвергается дегидрированию под действием фермента ацил-КоА-дегидрогеназы, содержащей в качестве простетической группы ФАД. Образуется двойная связь между α и β углеродными атомами. Фермент обладает стереоспецифичностью, поэтому в результате этой реакции образуется транс-∆²-еноил-ацилКоА. В процессе окисления ФАД восстанавливается и передает электроны в дыхательную цепь посредством ЭТФ-КоQ-оксидоредуктазу. Окисление, катализируемое ацил-КоА дегидрогеназой аналогично окислению сукцината в ЦТК.

2. Гидратация. Еноил-КоА-гидратаза присоединяет молекулу воды и образуется L-β-гидроксиацил-КоА.

3. Дегидрирование. β-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа (НАД-зависимая дегидрогеназа) катализирует второе окисление. Образуется β-кетоацил-КоА и НАДН.

4. Под действием тиолазы (ацил-КоА-ацетилтрансфераза) с использованием свободного HS-KoA β-кетоацил-КоА расщепляется до ацетил-КоА и ацил-КоА, укороченного на два углеродных атома.

7.3. Окисление ацетил-КоА в ЦТК.

Ацетил-КоА вступает в цикл трикарбоновых кислот, конденсируясь с оксалоацетатом. При окислении ацетильной группы ацетил-КоА в ЦТК и сопряженных цепях переноса электронов образуется 10 АТФ. Укороченный ацил-КоА вступает в следующий цикл -окисления.