Окисление жирных кислот

Окисление жирных кислот

Триглицериды являютсяоченьважным источником питательныхвеществиэнергиив животныхорганизмах. Онинакапливаютсяи сохраняютсявбольшихколичествахв жировой ткани.Впечени,сердце,ивскелетных мышцах свыше половиныэнергиипоставляют триглицериды.

Около95%всейдоступнойэнергиивмолекуле триглицеридовзаключаютвсебе остаткитрех жирныхкислотс длиннойцепью,а 5% приходятсянаглицерол. Клеткавкачестве источникаэнергииможетиспользоватьтолько свободные жирные кислоты,поэтому

триглицериды должны сперва расщепиться.Расщепление липидовназывается

.Гидролизтриглицеридовосуществляетфермент .Под действиемлипол зомтриглицеридлипазы происходит гидролизмолекулыЛипазатриглицерида,и образуютсяжирныекислоты,которыезатем окисляются.

Жирные кислоты в энергетическийобменмогутпопастьиз пищи,атакже из запасов жирав клетках. Впроцессе перевариванияпищевыелипидырасщепляются панкреатическойлипазой,ферментомподжелудочной железы,в тонком кишечнике. Продуктыгидролизалипидов —жирные кислоты с длинным углеводороднымрадикалом,2-моноацилглицеролы,холестерол,атакже соли жёлчныхкислотобразуютв просвете кишечникаструктуры,называемые смешаннымимицеллами.Мицеллы сближаютсясо щёточнойкаймойклеток слизистойоболочкитонкогокишечника,и липидные компонентымицелл диффундируют через мембраны внутрьклеток.Вместес продуктамигидролиза липидов всасываютсяжирорастворимые витамины A,D,Е,К исолижёлчныхкислот. После всасыванияпродуктовгидролизажиров жирные кислоты и2моноацилглицеролы в клеткахслизистойоболочкитонкого кишечникавключаются в процесс ресинтеза с образованиемтриацилглицеролов.

Липиды в воднойсреде(азначит,ив крови)нерастворимы,поэтомудлятранспорта липидов кровьюв организме образуютсякомплексы липидов сбелками— липопротеины. Жиры,образовавшиесяврезультате ресинтезав клетках слизистойоболочкикишечника,упаковываютсяв Хиломикроны,которые транспортируютсявкровьлимфатическойсистемой.Ониобеспечивают транспорт пищевыхлипидов откишечникадо печени ив другие ткани. В мышцахи жировойтканиониразрушаются липопротеин-липазой.ЛП-липазасвязанас гепарансульфатом(гетерополисахаридом), находящимсянаповерхности эндотелиальныхклеток, выстилающихстенкикапилляров кровеносныхсосудов. ЛП-липазатакже как ипанкреатическаялипаза, гидролизуетмолекулы жиров до глицеролаи 3молекул жирныхкислот. Поддействиемэтого ферментахиломикроны быстро теряютбóльшуючастьсвоихтриацилглицеринов.Остаткихиломикронов утилизируютсяпеченью. Основнаямассажирныхкислотпроникаетв ткани.В

жировой тканив абсорбтивныйпериоджирные кислоты депонируются в виде триацилглицеролов,в сердечноймышце иработающихскелетныхмышцах используются как источник энергии.Другойпродуктгидролизажиров,глицерол, растворимв крови,транспортируетсяв печень,где в абсорбтивныйпериодможет бытьиспользовандля синтезажиров.

Высвобождение жирныхкислотиз адипоцитов –гормонзависимыйпроцесс. Под действиемгормоновадреналинаиглюкагона активируютсяпротеинкиназы.Они активируют триглицерид липазу, котораяосуществляет гидролиз эндогенных триглицеридов. Из адипоцитов жирные кислоты попадаютв кровоток,где связываютсясальбумином кровиипереносятсяв другие ткани.Альбуминкак и липопротеины служитдлятранспортировкигидрофобныхлипидов по кровяному руслу.

Липопротеиновые комплексы представляютсобойшаровидные агрегаты, состоящие изядра,образованного неполярнымилипидами(триацилглицеринами и ацилхолестеринами), иоболочкитолщиной примерно 2нм,построеннойиз апопротеинов иамфифильныхлипидов (фосфолипидов ихолестерина).Наружная сторонаоболочкиполярна,вследствие этого липиды растворимы в плазме.Чем больше липидное ядро,т.е.чембольшуючастьсоставляютнеполярные липиды,тем

меньше плотностьлипопротеиновогокомплекса.

Поддействиемлипазобразуютсясвободные жирныекислоты,которыезатем

попастьв митохондриальныйматрикс, вкотором происходитих окисление,после тогокакподвергнутся трехэтапнымпревращениям:

Реакцию катализируетфермент .Выделившийсявходе

(ацильнаяпирофосг уппа -остаток жирнойкислоты)

реакции фат(PPi) гидролизуетсяацил-КоАферментомсинтетазапирофосфатазой:

Н4Р207 +Н20 2Н3Р04.

Выделение энергии→ пригидролизе макроэргическойсвязипирофосфатасмещает равновесие реакциивправоиобеспечивает полноту протеканияреакцииактивации.

Жирные кислоты с длинной цепью,которыепреобладаютв организме человека(от 12до 20атомов углерода),активируютсяацил-КоАсинтетазами,расположенными навнешнеймембране митохондрий.Жирные кислоты скороткойисреднейдлиной цепи(от4до 12атомов углерода)могутпроникатьв матрикс митохондрийпутём

ацил-SКoA + карнитин →ацил-карнитин+ КoA-SH

карнитин -аминокислота,природное вещество,родственное витаминамгруппы В. В отличие отвитаминов,карнитинможетсинтезиоватьсяв организмеиз незаменимыхаминокислотлизина иметионина. В медицине используетсядля коррекцииметаболическихпроцессов.Оказываетанаболическое,антигипоксическое

иантитиреоидное действие,активируетжировойобмен,стимулирует

Образоварегенерациювшийся,повышаетацилкарнитинспособенпроходитьчеаппетит. резмежмембранное пространство итранспортируется спомощью карнитинацилтранслоказына внутреннюю поверхностьвнутреннеймембраны митохондрий.

3. Образованиевнутримитохондриальной ацил-КоА.

Напоследнейстадии остатокжирнойкислоты(ацильнаягруппа) переноситсяот карнитина навнутримитохондриальныйКoA приучастии фермента

катализируетпереносацилана внутримитохондриальныйкарнитинацилтр нсферазаКоАII,.Такимкоторыйобразом,ацил-КоА становитсядоступным дляферментов β-окисления.

ацил-карнитин+ КoA-SH →ацил-SКoA + карнитин

ИТАК:

жирные кислотысдлинной углеводороднойцепью переносятся черезплотную внутреннюю мембрану митохондрийспомощью

карнитина

кислота,укороченнаяна2атомауглерода,опять проходит реакциидегидрирования, гидратации, дегидрирования,отщепленияацетил-КоА.Этупоследовательность реакцийобычноназывают«циклом -окисления»,имеяввиду,чтоодниите же реакцииповторяются срадикаломжирнойβ кислоты дотех пор, покавсякислотане превратится вацетил-Ко-А. . ХотяПродуктамиреакциикаждоговкаждомцикла«циклеβ»-окисленияодниите жеявля,остатокютсякислотыFADH , NADH,которыйи ацетилвходит-КоАв каждый последующийцикл, короче на2 углеродныхатома.В2 последнемцикле окисляетсяжирнаякислотаиз4атомовуглерода,поэтомуобразуются2молекулы ацетил-КоА,ане 1,каквпредыдущих.

например, дляокисления16углеродной пальмитиновойкислотытребуется7таких повторяющихсяциклов:

пальмитоил-КoA + 7CoA + 7FAD+ 7NAD+ + 7H 0 → 8 ацетил-КoA + 7FADH +

Из7NADHкаждой+ 7Hмолекулы+ FADH2 вдыхательной цепи2 образуется 2молекулыАТФ2 (14) КаждаямолекулаNADH образуетв дыхательнойцепи 3 молекулыАТФ (21) Каждаямолекулаацетил-КoA окисляетсявцикле кребсадоСО2 и Н2О иобразует12 молекулАТФ(96). Всего: приокислении. 16 углеродной пальмитиновойкислоты

образуется 131 молекул АТФ

Регуляцияскорости β-окисления

β-Окисление —метаболическийпуть,прочно связанныйс работойЦПЭиобщего путикатаболизма.Поэтомуегоскоростьрегулируетсяпотребностьюклеткив энергии,т.е.соотношениямиАТФ/АДФиNADH/NAD,так же,как искоростьреакций ЦПЭиобщего путикатаболизма.Скоростьβ-окисленияв тканяхзависитот доступностисубстрата,т.е.

отколичества жирныхкислот,поступающихв митохондрии. Концентрация свободныхжирныхкислотв кровиповышаетсяприактивации липолизав жировой тканиприголодании поддействиемглюкагонаи при физическойработепод действиемадреналина.В этихусловияхжирные кислотыстановятся преимущественнымисточникомэнергиидлямышципечени,так как в результате β- окисленияобразуютсяNADHиацетил-Ко А,ингибирующие пируватдегидрогеназный комплекс.Превращение пирувата,образующегося из глюкозы,в ацетил-КоА замедляется.Накапливаютсяпромежуточные метаболиты гликолиза и,в частности,глюкозо-6-фосфат.Глюкозо-6-фосфатингибируетгексокиназуи, следовательно,препятствуетиспользованиюглюкозыв процессегликолиза.Таким образом,преимущественное использование жирныхкислоткак основного источника энергиив мышечнойткании печенисберегаетглюкозудлянервнойткани и эритроцитов.

Скорость β-окислениязависиттакже отактивностифермента карнитинацилтрансферазы I.В печениэтотфермент ингибируетсямалонил-КоА, веществом,образующимсяприбиосинтезе жирныхкислот.В абсорбтивныйпериодв печениактивируетсягликолиз иувеличиваетсяобразование ацетил-КоАиз пирувата.Перваяреакциясинтезажирныхкислот — превращение ацетил-КоАв малонил-КоА.Малонил-КоАингибирует β-окисление жирныхкислот,которые могут использоватьсядлясинтезажира.

Окисление ненасыщенныхжирныхкислот

Около половины жирныхкислотв организме человеканенасыщенные, β-Окисление этихкислотидётобычнымпутёмдо техпор,покадвойнаясвязьне окажется

междутретьимичетвёртыматомамиуглерода.Затем ферментеноил-КоА изомеразаперемещаетдвойнуюсвязьиз положения3—4в положение 2-3иизменяет цис-конформациюдвойнойсвязинатранс-,котораятребуетсядля β-окисления.В этомцикле β-окисленияперваяреакциядегидрированияне происходит,так как двойнаясвязьв радикале жирнойкислоты уже имеется.Далее циклы β-окисления продолжаются,не отличаясьотобычного пути.

α-Окисление жирныхкислот.В липидахмозгаидругихотделахнервнойткани преобладаютжирные кислоты с оченьдлиннойцепью — более 20 углеродных атомов.Ониокисляютсяпо типу α-окисления,прикоторомотжирнойкислоты отщепляетсяпо одномуатомууглерода,выделяющемусяв виде С02. Этотпуть катаболизма жирных кислотне связанссинтезомАТФ.