6. Интеграция метаболических путей обмена липидов

Ранее были рассмотрены отдельные метаболические пути, обеспечивающие синтез и расщепление молекул липидов различных классов. В клетке эти метаболические пути взаимодействуют друг с другом, обеспечивая переключение потока вещества с одного метаболического пути на другой в соответствии с потребностями клеток. Кроме того, в любой живой системе обмен липидов связан с обменом соединений других классов, например, обменом углеводов или белков.

Пищевые липиды являются источниками высших жирных кислот, глицерола, аминоспиртов и некоторых других соединений, используемых организмом для синтеза свойственных ему структурных или резервных липидов. Свободные высшие жирные кислоты (ВЖК), наряду с глицеролом и аминоспиртами образуются в организме также при расщеплении резервных или структурных липидов. Еще одним источником ВЖК может служить их синтез из ацетила-КоА, который в свою очередь, может быть промежуточным продуктом обмена углеводов или аминокислот. Жирные кислоты в клетках используются в различных метаболических путях клетки только в их активированной форме - в виде ацил-КоА.

Одним из ключевых метаболитов липидного обмена является ацетил-КоА, так как: во-первых, именно через это соединение осуществляется окислительное расщепление высших жирных кислот; во-вторых, через ацетил-КоА атомы углерода жирных кислот могут быть использованы для пластических целей - для синтеза холестерола или полипреноидов; в-третьих, через ацетил-КоА в гепатоцитах углеродные цепи жирных кислот преобразуются в ацетоновые тела гидрофильные "топливные" молекулы, легко транспортируемые в клетки различных органов и тканей; в-четвертых, через ацетил-КоА осуществляются метаболические превращения углеродных скелетов аминокислот и моносахаридов в жирные кислоты, используемые в дальнейшем для синтеза более сложных липидных молекул.

Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и липидов (триглицеридов)

Прямая «субстратная» форма связи не характерна для обмена нуклеиновых кислот и липидов. Косвенная взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и липидов проявляется в том, что β-окисление высших жирных кислот – составных частей большинства липидов – служит энергетическим источником для поддержания на достаточном уровне синтеза нуклеозиддифосфатов и нуклеозидтрифосфатов.

Взаимосвязь обмена белков и липидов

Распад липидов, как и распад углеводов, обеспечивает, с одной стороны, исходные соединения для биосинтеза аминокислот (а из них – белков), и, с другой стороны, поддерживает образование белков энергетически, так как при окислении жиров много энергии запасается в связях АТФ.

Одним из основных продуктов распада липидов, в частности высших жирных кислот, возникающих при гидролизе триглицеридов и других липидов, является ацетил-КоА. Включаясь в цикл Кребса, он обеспечивает синтез α-кетоглутаровой кислоты и щавелевоуксусной кислоты, а из последней путем декарбоксилирования - пировиноградной кислоты. Из названных кетокислот синтезируются аминокислоты. Обмен глицерина, высвобождаемого при гидролизе триглицеридов, через углеводы ведет к таким аминокисотам, как гистидин, фенилаланин, тирозин и триптофан. Следовательно, все постоянно встречающиеся в белках аминокислоты могут синтезироваться за счет распадающихся липидов. Возможен также синтез липидов за счет распадающихся белков. Так, при распаде аминокислот образуется пировиноградная кислота (ПВК). При ее окислительном декарбоксилировании возникает ацетил-КоА – исходное соединение для синтеза высших жирных кислот и других составных частей липидов.