Биохимия в таблицах, схемах и графиках

БИОСИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Процесс осуществляется в различных частях клетки. В цитоплазме синтезируются насыщенные жирные кислоты с углеродной цепью до С16 (пальмитат).

Субстратом для синтеза жирной кислоты служит ацетил-СоА, образующийся в результате окисления пирувата. Использование пирувата в синтезе пальмитата включает следующие метаболические пути:

-окисление глюкозы в процессе гликолиза до пирувата в цитозоле,

-окислительное декарбоксилирование пирувата в митохондриях и последующая конденсация ацетил-СоА с оксалоацетатом с образованием цитрата.

Далее цитрат перемещается в цитозоль, где распадается на ацетил-СоА и оксалоацетат. Существуют механизмы транспорта АцетилКоА из митохондрий в цитоплазму.

71

Условием для выхода Ацетил-КоА из митохондрии в цитоплазму является хорошее обеспечение клетки АТФ. Если АТФ в клетке мало, то Ацетил-КоА расщепляется до СО2 и Н2О.

Первая реакция в биосинтезе жирной кислоты - это карбоксилирование ацетил-СоА и превращение его в малонил-СоА. Реакция катализируется ацетил-СоА-карбоксилазой, коферментом которой является биотин. Затем следуют повторяющиеся циклы из шести реакций.

Катализирует весь процесс пальмитилсинтетаза - полифункциональный белок - фермент, имеющий одну полипептидную цепь, упакованную в два домена.

РЕАКЦИИ СИНТЕЗА ЖИРНЫХ КИСЛОТ.

72

Очередной цикл синтеза начинается с присоединения новой молекулы малонил-СоА к одной из SH-групп активных центров доменов.

Каждый цикл увеличивает длину цепи на два углеродных атома. Когда цепь достигает длины 16 углеродных атомов, тиоэфирная связь гидролизуется и пальмитат освобождается.

Суммарное уравнение синтеза пальмитата (7 циклов):

Ацетил-СоА+7Малонил-КоА+14(NADPH+Н+) → пальмитат + 8HS-CoA+

7CO2+14NADP++7H2O

В митохондриях происходит дальнейшее наращивание цепи, а в ретикулуме насыщенные жирные кислоты превращаются в ненасыщенные, и также происходит удлинение цепи.

73

МЕТАБОЛИЗМ ХОЛЕСТЕРИНА И ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ

Функции холестерина:

1)холестерин является предшественником в синтезе других стероидов: желчных кислот, стероидных гормонов, витамина D3;

2)холестерин входит как структурный компонент в состав мембран всех клеток.

Существует два пути поступления холестерина:

1)из пищи животного происхождения (экзогенный холестерин;

2)синтез в печени (эндогенный холестерин).

Кроме печени в небольшом количестве холестерин может синтезироваться в клетках кишечника и кожи.

ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХОЛЕСТЕРИНА

БИОСИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА

Процесс происходит в цитозоле клетки.

Молекула холестерина целиком "собирается" из ацетил-СоА. Скорость синтеза холестерина зависит от количества экзогенного холестерина, то есть поступающего с пищей. При поступлении 2-3 г холестерина в сутки синтез эндогенного холестерина подавляется.

74

Фермент гидроксиметилглутарил-СоА-редуктаза играет главную роль в регуляции синтеза холестерина. Холестерин подавляет синтез ГМГ-СоА-редуктазы и таким образом по механизму отрицательной обратной связи снижает скорость своего синтеза.

ТРАНСПОРТ ХОЛЕСТЕРИНА

В печени пул холестерина составляется из синтезированного холестерина самими клетками и поступившего из остаточных хиломикронов. Этот пул холестерина существует не только для собственных нужд печени, но и для снабжения других тканей. Холестерин печени вместе с жирами, синтезированными из глюкозы, включается в ЛОНП и таким образом транспортируется кровью. После гидролиза жиров ЛП-липазой образуются ЛОНП остаточные. Эти липопротеины либо поглощаются печенью, либо превращаются в ЛНП.

Почти во всех клетках имеются рецепторы для апоВ100. Поэтому ЛНП фиксируются на поверхности клеток. При этом наблюдается переход холестерина в клеточные мембраны. Таким образом, ЛНП способны снабжать холестерином клетки тканей.

Транспортируют холестерин из тканей в печень липопротеины высокой плотности (ЛВП). В кровеносном русле к ЛВП присоединяется

75

белок-фермент лецитинхолестеринацилтрансфераза (ЛХАТ). АпоА является активатором ЛХАТ.

ЛХАТ катализирует следующую реакцию:

Реакция важна, потому что образующийся эфир холестерина является очень гидрофобным веществом и сразу переходит в ядро ЛВП – так, при контакте с мембранами клеток ЛВП удаляют из них избыток холестерина. Дальше ЛВП идут в печень, там разрушаются, и избыток холестерина удаляется из организма.

Нарушение соотношения между количеством ЛНП, ЛОНП и ЛВП может вызывать задержку холестерина в тканях. Это приводит к атеросклерозу. Поэтому ЛНП называют атерогенными липопротеинами,

а ЛВП - антиатерогенными липопротеинами.

ЭЙКОЗАНОИДЫ

Биологически активные вещества, синтезируемые большинством клеток из полиеновых жирных кислот, содержащих 20 углеродных атомов.

Эйкозаноиды разделяют на классы: а) простагландины (включая простациклины); б) тромбоксаны; в) лейкотриены.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ЭЙКОЗАНОДОВ

ТРАНСМЕМБРАННАЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА

Мембраны способны воспринимать (наличие рецептора) и передавать внутрь клетки сигналы из внешней среды.

Внеклеточными химическими сигналами могут быть гормоны нейромедиаторы, эйкозаноиды или другие сигнальные молекулы.

Гормоны – это молекулы, которые вырабатываются специализированными клетками, секретируются в кровь в ответ на изменение какого-либо специфического параметра внутренней среды организма и оказывают влияние на метаболизм и функциональное состояние клеток мишеней.

По механизму передачи сигнала в клетку различают гормоны, взаимодействующие с мембранными рецепторами, и гормоны, передающие сигнал через внутриклеточные рецепторы.

Взаимодействие большинства гормонов, эйкозаноидов и др. с рецептором приводит к активации внутриклеточных регуляторных систем, в частности аденилатциклазной и инозитолфосфатной.

АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ СИСТЕМА

Включает 5 мембранных белков: рецептор активатора (RS), рецептор ингибитора (Ri), GS (стимулирующий белок) и Gi (ингибирующий белок), фермент аденилатциклазу (АЦ) и цитозольный фермент протеинкиназу А – ПКА (цАМФ-зависимую протеинкиназу).

77

ИНОЗИТОЛФОСФАТНАЯ СИСТЕМА

Включает 3 основных мембранных белка: R (рецептор), фосфолипазу С и Gрlс – белок, активирующий фосфолипазу С, а также белки и ферменты мембран цитозоля, участвующие в связывании и транспорте Са2+ .

78

СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Нуклеиновые кислоты - гетерополимеры, их мономерами являются мононуклеотиды.

Роль нуклеиновых кислот

1.ДНК: хранение генетической информации.

2.РНК:

а) хранение генетической информации у некоторых вирусов; б) реализация генетической информации: м-РНК – матричная РНК, т-РНК (транспортная), р-РНК (рибосомальная);

79

в) некоторые молекулы РНК способны катализировать реакции гидролиза 3’,5’- фосфодиэфирной связи в самой молекуле РНК. Такие РНК называют рибозимами.

Мононуклеотид состоит из азотистого основания + рибоза у РНК (или дезоксирибоза у ДНК) - вместе они составляют нуклеозид, и остатка фосфорной кислоты.

НОМЕНКЛАТУРА НУКЛЕОТИДОВ

80