Окисление глицерина.
Окисление глицерина в клетках протекает при участии АТФ:
О
С Н2ОН СН2ОН С
Н
С НОН + АТФ фосфоглицерат киназы СНОН + НАД дегидр-за СНОН + НАДН+ + Н+
СН2ОН СН2ОРО3Н2
Глицерин АДФ 3-фосфоглицерин Фосфоглицериновый
альдегид
Образовавшийся фосфоглицериновый альдегид является промежуточным продуктом окисления, как глицерина, так и углеводов. Расщепление его происходит по пути гликолиза до ПВК. Образовавшаяся ПВК в форме ацетил-КоА вовлекается в ЦГК и окисляется до СО2 и Н2О.
Окисление насыщенных жирных кислот.
Окисление жирных кислот происходит иначе. Теория В-окисления высших жирных кислот, высказанная в 1904 году впервые Кноопом с четным числом «С» атомов полностью оправдалась. Происходит отщепление в В-положении сразу 2-х атомов «С» в форме ацетата.
Окисление жирных кислот протекает в митохондриях, так как в них находятся все ферменты В-окисления. Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для жирных кислот, их перенос происходит при участии карнитина. При действии на карнитин ацилтрансферазы I к спиртовой группе карнитина присоединяется жирная кислота с образованием ацилкарнитина.
Во внутренней мембране находится фермент карнитин-ацилтрансфераза II, который превращает ацилкарнитин в ацил-КоА и карнитин.
При В-окислении окисляется группа СН2 в В-положении жирной кислоты. Многократное повторение этого процесса приводит к полному распаду жирной кислоты до ацетил-КоА. Ацетильный остаток окисляется в ЦГК.
За счет окисления 8 моль ацетил-КоА, образующихся из пальметиновой кислоты может синтезироваться 96 моль АТФ, а полный выход АТФ – 131 моль, а глюкозы – 38 моль.
Таким образом, энергетическая емкость жирных кислот существенно больше, чем глюкозы. Использование жирных кислот путем В-окисления происходит во многих тканях.
Особенно значительна роль этого источника энергии в скелетных мышцах при длительной физической работе и в сердечной мышце. Около 70% кислорода, поглощаемого сердечной мышцей, используется для окисления жирных кислот. Нервная ткань не использует жирные кислоты как источник энергии.
Синтез жирных кислот.
По сравнению с В-окислением биосинтез жирных кислот имеет ряд характерных особенностей. Синтез жирных кислот в основном осуществляется в цитозоле клетки, а окисление – в митохондриях.
Участие в процессе биосинтеза жирных кислот малонил-КоА, который образуется путем связывания СО2 с ацетил-КоА.
На всех этапах синтеза жирных кислот принимает участие ацилпереносящий белок (АПБ) и кофермент НАДФН+ - Н+.
Процесс синтеза жирных кислот был детально изучен на Е. Сoli и в общих чертах сходен с таковым у высших организмов. Мультиферментный комплекс, именуемый синтетазой высших жирных кислот, состоит из 6 ферментов, связанных с АПБ. Этот белок относительно термостабилен вовлекается в процесс синтеза (В.Ж.К.) практически на всех его этапах.
Таблица 3. Синтез жирных кислот.
АПБ
+ СО2
Ацетил-КоА
Ацетил-АПБ Ацетоацетил-АПБ
НАДН++Н+
Малонил-КоА Малонил-АПБ β-Гидроксибутирил-АПБ
Кротонил-АПБ
Бутирил-АПБ
Далее цикл повторяется. Допустим, идет синтез пальмитиновой кислоты (С16). В этом случае образованием бутирил-АПБ завершается лишь первый из семи циклов, в каждом из которых началом является присоединение молекулы малонил-АПБ к карбоксильному концу растущей цепи жирной кислоты.
Затем цикл повторяется снова. После семи оборотов цикла получается пальмитил-Е. При участии пальмитилдеацилазы пальмитил-Е гидролитически распадается на пальмитиновую кислоту и фермент (Е).
Пальмитат – это основной продукт действия пальмитилсинтетазы, однако в небольших количествах образуются и другие жирные кислоты с более короткой или более длинной углеродной цепью.
Удлинение углеродной цепи происходит за счет дополнительного присоединения ацетил-КоА или малонил-КоА при помощи ферментов, имеющихся в цитозоле. Таким путем образуются жирные кислоты с более длинной цепью – до 24 углеродных атомов.
Ненасыщенные жирные кислоты образуются из насыщенных при участии ферментов десатураз в этих реакциях используется D2 и восст. НАД.
Линолевая, линоленовая, арахидоновые жирные кислоты не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. Их объединяют под названием «Витамины F».