10.5.2. Синтез жирных кислот
Синтез жирных кислот, подобно синтезу гликогена не осуществляется путем простого изменения в направлении реакций окислительного распада.
Известно, что окисление жирных кислот протекает при участии определенной ферментной системы благодаря чередованию реакций гидратации и отнятию водорода от КоА-производного соответствующей кислоты. В результате повторяющихся реакций от конца углеродной цепи отщепляются двууглеродные фрагменты, которые переходят в раствор в виде ацетил-КоА. Все реакции этой системы обратимы.
Однако обнаружены некоторые существенные различия в механизмах окислительного распада и синтеза жирных кислот. Установлено, что реакции синтезирующей системы – это фактически те же реакции окислительной системы, но протекающие в обратном направлении причем в решающей стадии восстановления вместо НАД участвует НАДФ:
Окисление
при участии НАД
RСН2СН–СН2–СО~S·КоА RСН2С–СН2СО~S·КоА
|
ОН Восстановление
при участии НАДФ-Н2
Оказалось, что замена НАД на НАДФ – лишь первый шаг в целой серии изменений, необходимы для эффективного синтеза жирных кислот.
Выявлено каталитическое действие диоксида углерода при синтезе жирных кислот. Установлено, что клетка превращает за счет расходования АТФ ацетил-КоА в другое более реакционноспособное вещество – малонил-КоА. Малоновая кислота образуется путем присоединения диоксида углерода к уксусной кислоте:
СООН
|
СН3СООН + СО2 → СН2
|
СООН
Малоновая кислота менее стабильна и поэтому более реакционноспособна, чем уксусная кислота. Энергия в виде АТФ требуется клетке для связывания диоксида углерода. Фермент, ответственный за эту реакцию, называется ацетил-КоА-карбоксилазой. Его активность зависит от присутствия иона двухвалентного марганца и биотина.
Образовавшийся таким способом малонил-КоА соединяется с другой молекулой ацетил-КоА и образует КоА-производное β-кетокислоты – уже упоминавшейся ацетоуксусной кислоты:
СООН
|
СН3СО–S–КоА + СН2 → СН3СОСН2СО–S–КоА + СО2 + НS–КоА
|
СО–S–КоА
При этом одновременно освобождается молекула диоксида углерода и молекула КоА. Таким образом, диоксид углерода сначала связывается в реакции, а затем освобождается. Следовательно, СО2 действует каталитически.
Суммарный результат реакций выражается в связывании двух молекул ацетил-КоА с образованием одной молекулы ацетоацетил-КоА. Поскольку равновесие этих реакций благоприятствует синтезу, можно сказать, что клетка предотвратила реакцию, проводимую β-катотилазой. И вновь мы сталкиваемся с тем, что смещение равновесия в обратном направлении осуществляется клеткой при участии одной молекулы АТФ.
Таким образом, считают, что некоторую часть жирных кислот клетка получает путем простого сдвига реакций окисления в обратном направлении. Все же большая часть жирных кислот синтезируется при участии системы ферментов, которые применяют в качестве кофермента НАДФ вместо НАД и обходят реакцию тиолиза, используя новое промежуточное вещество – малонил-КоА и расходуя для этого дополнительно одну молекулу АТФ. Эти факты позволяют предположить, что ферменты синтеза жирных кислот связаны в клетке в один большой многоферментный комплекс, который последовательно одну за другой выполняет все синтезирующие реакции.