Биохимия / Обмен Липидов. Метода. БХ

моноглицеридацилтрансфераза; затем еще один перенос ацил-КоА на ДАГ, фермент –

диацилглицеридацилтрансфераза.

2) α-глицерофосфатный путь проходит в шероховатом ЭПР, в нем образуются не только ТАГ, но и фосфолипиды (ФЛ). Синтез этого пути идет через фосфатидную кислоту и осуществляется в результате следующих реакций: образование активной формы ЖК – Ацил-КоА фермент – ацил-КоА-синтетаза; образованием α-глицерофосфата, фермент – глицерокиназа; превращение α-глицерофосфата в фосфатидную кислоту, фермент – глицерофосфат-ацилтрансфераза; превращение фосфатидной кислоты в ДАГ, фермент – фосфатид-фосфогидролаза;

ацилирование ДАГ, фермент – диацилглицеридацилтрансфераза.

В этом пути, как уже отмечалось возможен синтез фосфолипидов (ФЛ). Образование которых так же идет через фосфатидную кислоту или ДАГ в зависимости от того, какой ФЛ образуется. Так например образование фосфатидилхолина осуществляется в следующих реакциях: образование холинфосфата, фермент – холинкиназа; образование цитидиндифосфатхолина (ЦДФ-холин), фермент цитидиндифосфатхолинпирофосфорилаза; перенос холина с ЦДФ-холина на ДАГ, фермент фосфатидилхолинсинтетаза.

1.4. Транспорт липидов из кишечника к органам и тканям

Смесь всосавшихся и ресинтезированных в стенке кишечника липидов поступает в лимфатическую систему, а затем через грудной лимфатический проток в кровь и с током крови распределяется в организме. Поступление липидов в лимфу наблюдается уже через 2 часа после приема пищи, алиментарная гиперлипидемия достигает максимума через 6 - 8 часов, а через 10 - 12 часов после приема пищи она

полностью исчезает.

Триглицериды, фосфолипиды, ХС практически не растворимы в воде, в связи с чем они не могут транспортироваться кровью или лимфой в виде одиночных молекул. Перенос всех этих соединений осуществляется в виде особым образом организованных надмолекулярных агрегатов -липопротеидных комплексов или просто липопротеидов.

11

Поверхность частицы составляют фосфолипиды, холестерин и особые белки. Большая часть белков представлена гликопротеином – аполипопротеином В. Приставка «апо» означает белок входящий в состав липопротеина. Сердцевина хиломикрона (гидрофобная часть) состоит из триглицеридов и эфиров холестерина. Хиломикроны поступают в лимфу и по грудному лимфотическому протоку попадают в кровь.

В состав липопротеидов входят молекулы липидов различных классов и молекулы белков. Все липопротеиды имеют общий план структуры: амфифильные молекулы белков, фосфолипидов и свободного ХС образуют наружную мономолекулярную оболочку частицы, в которой гидрофильные части молекул этих соединений направлены кнаружи и контактируют с водой, а гидрофобные части молекул обращены вовнутрь частиц, участвуя в образовании гидрофобного ядра частицы. В состав гидрофобного ядра липопротеидов входят триглицериды и эстерифицированный ХС, сюда же могут включаться другие гидрофобные молекулы, например, молекулы жирорастворимых витаминов.

Существует несколько классов липопротеидных частиц, отличающихся друг от друга по составу, плавучей плотности и электрофоретической подвижности: хиломикроны (ХМ), липопротеиды

очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), липопротеиды высокой плотности (ЛПВП) и некоторые другие. В транспорте экзогенных липидов, т.е. липидов, поступающих во внутреннюю среду организма из кишечника, принимают участие главным образом ХМ и ЛПОНП. Состав хиломикронов (ХМ) и липопротеидов очень низкой очень низкой плотности (ЛПОНП) в % от массы частиц.

Ведущую роль в транспорте экзогенных липидов играют ХМ, поэтому мы остановимся пока только на их метаболизме. ХМ поступают в лимфатическую систему, а затем вместе с лимфой поступают в кровь и попадают вместе с током крови в капилляры различных органов и тканей.

На поверхности эндотелия капилляров имеется фермент липопротеидлипаза, закрепленная там с помощью гепарансульфата. Липопротеидлипаза расщепляет триглицериды хиломикронов до глицерина и высших жирных кислот. Часть ВЖК поступает в клетки, другая их часть связывается с альбуминами и уносится током крови в другие ткани. Глицерин также может или утилизироваться непосредственно в клетках данного органа, или уносится током крови. Кроме триглицеридов и хиломикронов, липопротеидлипаза способна гидролизовать триглицериды ЛПОНП.

Интересно, что липопротеидлипаза в капиллярах различных органов обладает различным сродством к триглицеридам ХМ и ЛПОНП. Например, сродство липопротеидлипазы капилляров миокарда к триглицеридам этих липопротеидов значительно выше, чем у липопротеидлипазы липоцитов. Поэтому в постабсорбционный период и при голодании, когда содержание ЛПчастиц в крови снижается, липопротеидлипаза капилляров миокарда остается насыщенной субстратом, тогда как гидролиз триглицеридов в жировой ткани практически прекращается.

ХМ, потеряв большую часть своих триглицеридов под действием липопротеидлипазы, превращаются в так называемые ремнантные (остаточные) ХМ. Эти ремнанты в дальнейшем или поглощаются печенью, где они полностью расщепляются, или же, по некоторым сведениям, в результате достаточно сложной перестройки их состава могут превращаться в ЛПВП. В норме спустя 10-12 часов после приема пищи плазма практически не содержит хиломикронов (см.раздел 3.)

Перейдем к рассмотрению внутриклеточных процессов расщепления и синтеза липидов различных классов: жирных кислот, триглицеридов, фосфолипидов, сфинголипидов и стероидов.

2.1. ОКИСЛЕНИЕ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

ВЖК могут подвергаться нескольким разным видам окисления:

1)Перекисному неферментативному окислению,

2)Ферментативному окислению с образованием очень важных биологически активных веществ;

3)Ферментативному окислению до СО2 и Н2О для получения энергии.

2.I.1а. ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ

Перекисное окисление липидов – это аутоокисление жиров его так же называют липидной пероксидацией, так как процесс идет с образованием перекисей и гидроперекисей НЖК.

12

Спровоцировать аутоокисление жиров может любое вещество способное «забрать» атом водорода в метиленовой группы у НЖК. Атакованная им жирная кислота остается с неспаренным электроном т.е. липидным радикалом сама забирает электрон у другой кислоты, распространяя таки образом реакцию. В результате, формируется цепь свободнорадикального окисления, которая может продолжатся фактически до бесконечности. Ее инициаторами выступают первичные кислородные радикалы, такие как: О2 (суперперикись), НО2 (гидроперикисный радикал), НО2 (гидроксиальный радикал). И поскольку ненасышенные ЖК входя в состав ФЛ локализованы в основном в клеточной мембране, то их окисление ведет к повреждению клетки.

В процессе пероксидации ЖК можно выделить 3 стадии:

1. Инициация:

RH + X R + XH, где RH – ненасыщенная жирная кислота, X - первичный свободный радикал. Эта стадия окисления завершается перегруппировкой метиленовых групп в сопряженную диеновую структуру.

2. Развитие цепных реакций.

Образовавшийся свободный липидный радикал реагирует с молекулярным кислородом. Создается гидроперикись которая снова вовлекается в цепную реакцию.

R + O2 R-OO

R-OO + RH R-OOH + R

Гидроперикиси способны увеличивать свободные радикалы:

R-OOH R-O + HO

R-OOH + Fe2+ R-O + HO- + Fe3+

Тем самым создается лавинообразный характер процесса, вовлекая в него все больше и больше количество молекул.

3. Стадия – завершение.

При встрече двух радикалов произойдет их нейтрализация, что и завершит процесс.

R + R R-R

R-OO + R R-OO-R

R-OO + R-OO R-OO-R + O2

Но вероятность встречи двух радикалов друг с другом крайне мала поскольку мала их концентрация в клетке вообще. И на этот счет существует антиоксидантная система. По механизму действия ее можно разделить на два типа: ферментативное и неферментативное. Первая представлена супероксиддисмутазой, работающей в водном окружении и уничтожающая супероксидные радикалы:

O2 + O2 + 2H+ H2O2 + O2

Образовавшиеся перекись затем разрушается либо каталазой:

2Н2О2 → 2Н2О + О2

либо глютатионпероксидазой:

Н2О2 + 2GSH → GS-SG + 2H2O.

Глютатион – это трипептид, состоит из глутамата-цистеина-глицина, за счет тиольной группы цистеина может находится в окисленной (GS-SG) и восстановленной форме (2GSH). После окисления в глютатионпероксидазной реакции он восстанавливается глютатионредуктазой:

GS-SG + НАДФН →2GSH + НАДФ+

Ко второй группе антиоксидантной системе (неферментативной) относят вещества способные отдавать электроны свободным радикалам и при этом сами превращаются в радикалы, но они уже менее реакцонноспособные чем их предшественники. Наиболее яркие из них: -токоферол (витамин Е), аскорбиновая кислота (витамин С), -каротин, мочевая кислота, билирубин.

2.I.Iб. ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ

Некоторые ЖК с длинной цепью окисляются специфическими ферментами, при этом образуется целый ряд разных биологически активных и очень важных соединений.

13

Из арахидоновой кислоты образуются простагландины, тромбоксаны и лейкотриены (о которых было сказано выше). Суммарный процесс отражают следующие реакции:

Инициация : RH + 'OH --- H2O + R' R' + O2 --- ROO'

Развитие: ROO' + RH --- ROOH + R'

Завершение: R' + R' ---R - R , где LH, L', LOO' and LOOH - соответственно полиненасыщенный липид, липидный алкильный радикал, липидный пероксирадикал и липоперекись.Любой радикал, способный вырвать атом водорода, может запустить реакцию ПОЛ. В этом смысле гидроксирадикал, липидный пероксирадикал LOO' , алкоксильный радикал LO' - все обладают достаточной энергией для инициации ПОЛ, тогда как 'O2- и Н2О2 - нет. В то же время при взаимодействии 'O2 с H2O2 образуется 'OH, который запускает ПОЛ. В принципе, гидроксирадикал может реагировать с любым органическим субстратом. Он включается в ароматические аминокислоты с образованием гидроксилированных форм, окисляет SHгруппы аминокислот, что ведет к нарушению структуры белка и прямой инактивации ферментов с SHгруппами в активных центрах. Этот радикал реагирует также с сахарными остатками ДНК, ведя к образованию продуктов деградации с конечным расщеплением ДНК. С этим, в частности, связаны эффекты многих цитостатиков.

Для защиты от потенциально патогенных АКР в клетках имеется антиоксидантная система защиты. В нее прежде всего входят ферментычистильщики, такие как супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и глютатионпероксидаза.

СОД существует в двух формах: цитоплазменной и митохондриальной. Первая содержит медь и цинк, вторая - марганец. Под действием СОД происходит дисмутация 'O2 с образованием Н2О2 и О2. СОД относится к внутриклеточным ферментам. В биологических жидкостях его либо вообще нет, либо он содержится в виде следов. Поэтому 'O2 , попав во внеклеточную среду, По-существу встречает слабое противодействие со стороны СОД.

Гемопротеин каталаза действует в комплексе с СОД. Этот фермент разрушает Н2О2, превращая ее в воду и кислород. Каталаза присутствует в пероксисомах многих клеток. Фермент специфичен в отношении Н2О2 и не действует на органические гидропероксиды.

Глютатионпероксидаза разрушает как перекись водорода, так и органические пероксиды. Этот фермент содержит селений в активном центре и ускоряет распад пероксидов за счет восстановленного глютатиона в реакции:

2GSH + LOOH --- GSSG + LOH + H20

Глютатионпероксидаза имеется в большинстве клеток и содержится как в цитозоле так и митохондриях. Указанные ферменты составляют первую линию защиты клеток от окислительного повреждения. Они нейтрализуют 'O2- и H2O2 еще до того как те дают начало 'OH. Помимо первой имеется и вторая линия защиты, представленная неферментными чистильщиками, такими как альфа-токоферол, каротиноиды (бета-каротен), витамин А, аскорбат, сульгидрильные соединения и тиоэфиры.

Окисление жирных кислот в клетках. ВЖК могут окисляться в клетках тремя путями: а) путем α-окисления, б) путем β-окисления, в) путем ω-окисления.

Процессы α- и ω-окисления ВЖК идут в микросомах клеток с участием ферментов монооксигеназ и играют в основном пластическую функцию. В ходе этих процессов идет синтез гидроксикислот, кетокислот и кислот с нечетным числом атомов углерода, необходимых для клеток.

2.1.1в. β-Окисление высших жирных кислот

Периферические ткани постоянно принимают ВЖК из крови. Последние легко проникают через клеточную мембрану, поэтому их поглощение находится в прямой зависимости от концентрации ВЖК в крови. Проникнув через клеточную мембрану, ВЖК изначально подвергаются «активации» - превращаясь в ацил-КоА-производные. Только в форме ацил-КоА ВЖК способны окисляться в митохондриях. Реакция создания ацил-КоА протекает на внешней мембране

14

митохондрий, ее цель создание макроэргического реакционно-способного соединения, – а именно тиоэфира жирной кислоты (только в форме тиоэфира ЖК способны вступать в реакции иначе они

просто метаболически инертны). Реакцию катализируют ферменты ацил-КоА-синтетазы – группа ферментов для коротких, средних и длинных цепей жирных кислот.

Далее ацил-КоА переносится в митохондиальный матрикс для дальнейшего окисления с помощью специальной транспортной системы использующей карнитин. Фермент карнитинацилтрансфераза I образует ацилкарнитин, он переносится транслоказой в матрикс где работает другой фермент – карнитин-ацилтрансфераза II в обратном направлении и снова образуется тиоэфирная форма ВЖК – ацил-КоА. Реакция идет без затрат энергии так как ацилкарнитин является сам макроэргическим соединением по энергии сопоставимым с тиоэфиром.

Доставленная в митохондрию жирная кислота окисляется путем последовательного отщепления двух углеводородных атомов представляющих ацетильную группу (Ацетил-КоА) и осуществляющийся следующим образом:

1.дегидрогенизация с помощью ФАД-зависимого фермента – Ацетил-КоА-дегидрогеназа; 2.гидротация с помощью Еноил-КоА-гидротаза; 3.НАД-зависимая дегидрогенизация – гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа;

4.разрыв углеводородной цепи КоА-SН – кетоацил-КоА-тиолаза.

Далее процесс повторяется.

15

Таким образом, укорочение жирной кислоты идет последовательным удалением из нее двух углеродного фрагмента. Этот фрагмент составляет ацетильную группу Ацетил-КоА.

Последняя реакция взаимодействия КоА-SН с -кетоацил-КоА, в ходе которой разрывается углеводородная цепь остатка жирной кислоты тиольной группой КоА-SН играет ключевую роль в процессе. Поэтому весь процесс называют -окислением жирных кислот.

Природные длинноцепочечные жирные кислоты содержат четное число атомов углерода, и последовательное отщепление двухуглеродных фрагментов приводит в итоге к ацетоацетил-КоА. Который, также расщепляется на два ацетил-КоА.

В случае окисления жирной кислоты с нечетным числом углеродных атомов, например, жирные кислоты растительного происхождения, образуется пропионил-КоА - трех углеродный фрагмент. Он превращается в сукцинил-КоА и вовлекается в цикл Кребса.

Реакцию изомеризации метилмалонил-КоА катализирует метил-малонил-КоА-мутаза, кофермент этого фермента – витамин В12 (активная форма – дезоксикаденозилкобаламин).

В случае окисления жирной ненасыщенной кислоты (они поступают с растительной пищей) и имеют одну или несколько двойных связей, процесс идет аналогичным образом вплоть до самой двойной связи. А далее либо она сдвигается в нужное положение особым ферментом либо восстанавливается.

Энергетическая ценность ЖК (формула): 5 АТФ х (n/2-1) + 12АТФ х (n/2) – 1АТФ = ВСЕГО АТФ, число атомов углерода в ЖК, (n/2-1) – число циклов β-окисления, (n/2) – число образовавшихся молекул ацетил-КоА,1АТФ – затрачивается на активацию ЖК Пальмитиновая кислота состоящая из 16 углеродных атомов (С16) в процессе окисления

распадается на 8 молекул ацетил-КоА при этом образуется 7 НАДН и 7 ФАДН. Ацетил-КоА поступая в цикл Кребса создает еще 24 НАДН, 8 ФАДН и 8 ГТФ (один оборот цикла это 3 НАДН, 1 ФАДН и 1 ГТФ таких оборотов будет 8). Суммируя весь НАДН, получим -- 31, суммируем ФАДН – 15. И НАДН и ФАДН в тканевом дыхании будут давать 93 и 30 молекул АТФ (т.к. 1 НАДН – 3 АТФ, 1 ФАДН – 2 АТФ). В итоге 93 + 30 + 8 = 131 АТФ. Одна АТФ тратится на активацию жирной кислоты. Общий выход АТФ при окислении одной молекулы пальмитиновой кислоты составляет: 131-1=130 молекул АТФ.

2.1.2. Особенности окисления жирных кислот с нечетным числом атомов углерода и ненасыщенных жирных кислот

Окислительный распад жирных кислот с нечетным числом атомов углерода идет также путем β- окисления, но на заключительном этапе из этих соединений образуется пропионил-КоА, имеющий в своем составе 3 атома углерода. Пропионил-КоА не может ни окисляться путем β- окисления - необходимо соединение минимум с 4 атомами углерода, ни окисляться в цикле Кребса, поскольку в него могут поступать лишь двухуглеродные остатки ацетила.

16

Вклетках существует специальный путь окисления пропионил-КоА, в ходе которого могут окисляться и пропионил-КоА, образующиеся при окислении углеродных скелетов некоторых аминокислот:

Фермент пропионил-КоА-карбоксилаза является биотин-зависимым ферментом. В свою очередь в структуру метилмалонил-КоА мутазы входит кобамидный кофактор; поэтому при недостатке в организме витамина В12 нарушается превращение метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА и с мочой начинает выделяться повышенное количество и пропионата, и метилмалоната. Определение содержания этих соединений в моче представляет собой ценный тест для диагностики В12-дефицитных состояний.

При окислении ненасыщенных жирных кислот, например, олеиновой или пальмитоолеиновой, имеющаяся в их составе двойная углерод-углеродная связь постепенно смещается к карбоксильному концу молекулы и в результате нескольких циклов b-окисления образуется еноил-КоА в котором, во-первых, двойная связь находится между третьим и четвертым атомами углерода, а, во-вторых, эта двойная связь имеет цис-конфигурацию. Однако в клетках есть специальный фермент из класса изомераз, который переводит двойную связь в углеродном радикале кислоты из положения 3,4 в положение 2,3 и изменяет цис-конфигурацию относительно двойной связи на транс-конфигурацию. За счет действия этой изомеразы преодолеваются стереохимические затруднения, возникающие при окислении ненасыщенных жирных кислот.

2.2."Мобилизация" триглицеридов жировой ткани и проблема транспорта ВЖК

Постабсорбционном периоде идет мобилизация энергетических резервов организма, в том числе мобилизация резервных триглицеридов жировой ткани. Образующиеся в ходе мобилизации ВЖК через мембраны липоцитов поступают в кровяное русло и в комплексе с альбуминами переносятся с током крови в различные органы и ткани. Там они проникают через наружные клеточные мембраны внутрь клеток и связываются с специальным так называемым Z-белком. В комплексе с этим внутриклеточным белком-переносчиком они перемещаются в цитозоле к месту их использования.

Концентрация свободных ВЖК в плазме крови натощак составляет 0,68-0,88 мМ/л. Они очень быстро обмениваются в крови - время их полужизни (или полупериод их существования) в русле крови составляет около 4 минут. За сутки с током крови переносится до 150 г жирных кислот.

Вусловиях длительной интенсивной работы, требующей больших энергозатрат, жирные кислоты, поступающие из жировых депо, становятся основным видом "энергетического топлива". Значение их как энергетического топлива еще более возрастает при недостатке глюкозы в клетках органов и тканей, например при сахарном диабете или голодании.

Однако на пути эффективного использования клетками высших жирных кислот, поступающих из кровяного русла, встает так называемый "диффузионный барьер". Суть этого явления в следующем: ВЖК на своем пути из кровяного русла в клетки должны пройти через гидрофильную фазу межклеточной среды. Но ВЖК не растворимы в воде и скорость их движения через межклеточную среду ограничена. Даже если счесть, что через межклеточное вещество они идут, оставаясь в комплексе с альбуминами (примерно 4% всех альбуминов плазмы крови в течение часа покидают русло крови и такое же их количество возвращается в русло крови с лимфой), то и в этом случае скорость их движения через межклеточный матрикс остается явно недостаточной.

Выходом из положения является преобразование жирных кислот в печени в соединения с небольшой молекулярной массой, растворимые в воде: β-гидроксибутират и ацетоацетат, которые из печени поступают опять же в кровь, а затем из крови идут в органы и ткани. Естественно, для них диффузионного барьера не существует и они служат эффективным энергетическим топливом. Эти соединения получили название - ацетоновые тела. К ацетоновым телам кроме уже 2 упомянутых кислот относится также ацетон. В то же время и в гепатоциты ВЖК поступают, минуя диффузионный барьер, поскольку гепатоциты в печеночных синусах непосредственно контактируют с кровью.

17

2.3. Биосинтез и окислительный распад кетоновых (ацетоновых) тел

Жирные кислоты, поступающие в гепатоциты, активируются и подвергаются b-окислению с образованием ацетил-КоА. Именно этот ацетил-КоА используется для синтеза ацетоновых тел: ацетоацетата, b-гидроксибутирата и ацетона

Образовавшиеся ацетоновые тела поступают из гепатоцитов в кровь и разносятся к клеткам различных органов. Этот процесс в той или иной мере идет постоянно, и ацетоновые тела постоянно присутствуют в крови в концентрации до 30 мг/л. Ежесуточное их выделение с мочой не превышает 20 мг.

Ацетоновые тела, в норме, достаточно хорошо утилизируются клетками периферических тканей, в особенности это касается скелетных мышц и миокарда, которые значительную часть нужной им энергии получают за счет окисления ацетоновых тел. Лишь клетки центральной нервной системы в обычных условиях практически не утилизируют ацетоновые тела, однако при голодании даже головной мозг от 1/2 до 3/4 свой потребности в энергии может удовлетворять за счет окисления ацетоновых тел.

Ацетоацетат, поступающий в клетки различных тканей, прежде всего, подвергается активации с помощью одного из двух возможных механизмов:

-поступающие в дальнейшем в ц.Кребса, где ацетильные остатки окисляются до СО2 и Н2О. -основным путем активации ацетоацетата в клетках является путь с участием тиафоразы. В гепатоцитах нет этого фермента. Именно поэтому образовавшийся в гепатоцитах ацетоацетат в них не активируется и не окисляется, тем самым создаются условия для " экспорта" ацетоацетата из гепатоцитов в кровь.

β-Гидроксибутират в клетках предварительно окисляется с участием НАД+ в ацетоацетат. Эта реакция катализируется ферментом β-гидроксибутиратдегидрогеназой.

По имеющимся в литературе сведениям ацетон также может окисляться в клетках периферических органов. Возможны два варианта его окисления: во-первых, он может расщепляться до ацетильного и формильного остатков; во-вторых, через пропандиол он может превращаться в пируват.

Ацетоновые тела, накапливаясь в крови и в тканях, оказывают ингибирующее действие на липолиз, в особенности это касается расщепления триглицеридов в липоцитах. Биологическая роль этого регуляторного механизма становится понятной, если принять во внимание, что ацетоацетат и гидроксибутират представляют собой достаточно сильные органические кислоты,

всвязи, с чем их избыточное накопление в крови приводит к развитию ацидоза. Снижение уровня липолиза в клетках жировой ткани приводит к уменьшению притока ВЖК в гепатоциты и к снижению скорости образования ацетоновых тел и снижению их содержания в крови.

2.5. Эндогенный синтез высших жирных кислот

В органах и тканях человека синтезируются почти все необходимые для организма высшие жирные кислоты, за исключением эссенциальных полиеновых жирных кислот. Эти ВЖК используются в клетках обычно для синтеза более сложных липидов, таких как триглицериды, фосфолипиды или сфинголипиды.

Исходным соединением для синтеза ВЖК является ацетил-КоА, который может образовываться

вклетках из различных соединений. С этой целью используется в основном ацетил-КоА, образующийся при окислительном расщеплении моносахаридов, однако в этот процесс может

18

вовлекаться и ацетил-КоА, образовавшийся при расщеплении углеродных скелетов аминокислот. Синтез высших жирных кислот, по-видимому, может протекать в клетках различных органов и тканей, однако основная масса соединений этого класса синтезируется все же в печени и в жировой ткани, а важнейшим субстратом, продукты метаболизма которого используются для синтеза липидов, является глюкоза. С наибольшей интенсивностью этот синтез идет в период абсорбции глюкозы в желудочно-кишечном тракте, когда концентрация глюкозы в крови повышена. Ацетил-КоА, используемый при липогенезе, образуется в основном в матриксе митохондрий при окислительном декарбоксилировании пировиноградной кислоты. Синтез же ВЖК идет в цитозоле. Учитывая, что внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацетил-КоА, прежде всего, необходимо рассмотреть систему транспорта ацетильных остатков из матрикса митохондрий в цитозоль.

2.5.1. Транспорт ацетильных групп из митохондрий в цитозоль

В матриксе митохондрий Ацетил-КоА взаимодействует с оксалоацетатом переносится из матрикса митохондрий в цитозоль с помощью специальной транспортной системы. В цитозоле цитрат при участии АТФ и HS-KoA расщепляется на ацетил-КоА и оксалоацетат, реакция катализируется АТФ-цитратлиазой. Образовавшийся оксалоацетат при участии цитозольной малатдегидрогеназы восстанавливается в малат, причем донором восстановительных эквивалентов выступает НАДН+Н+. На следующем этапе малат при участии фермента малатдегидрогеназы декарбоксилирующей превращается в пируват с выделением СО2 , в ходе реакции идет восстановление НАДФ+ в. НАДФН+Н+. Образовавшийся пируват поступает в матрикс митохондрий, где подвергается карбоксилированию с регенерацией оксалоацетата .

Таким образом в цитозоле появляются, во-первых, ацетильный остаток, используемый в дальнейшем в качестве пластического материала для синтеза высших жирных кислот, и, вовторых, образуется НАДФН+Н+, который служит донором восстановительных эквивалентов при этом биосинтезе.

2.5.2.Синтез пальмитиновой кислоты.

Биосинтез жирных кислот наиболее активно происходит в цитозоле клеток печени, кишечника, жировой ткани в состоянии покоя или после еды.Условно можно выделить 4 этапа биосинтеза:

а)может быть в комплексе с карнитином, также как переносятся высшие жирные кислоты, но

Поступающий из митохондрий цитрат в цитозоле расщепляется АТФ-цитрат-лиазой до оксалоацетата и ацетил-SКоА. Оксалоацетат в дальнейшем восстанавливается до малата, и последний либо переходит в митохондрии (малат-аспартатный челнок), либо декарбоксилируется в пируват малик-ферментом ("яблочный" фермент).

3. Образование малонил-SКоА из ацетил-SКоА.Карбоксилирование ацетил-SКоА катализируется ацетил-SКоА-карбоксилазой, мульферментным комплексом из трех ферментов.

19

4. Синтез пальмитиновой кислоты осуществляется мультиферментным комплексом "синтаза жирных кислот" (синоним пальмитатсинтаза) в состав которого входит 6 ферментов и ацилпереносящий белок (АПБ). Ацил-переносящий белок включает производное пантотеновой кислоты – 6-фосфопантетеин (ФП), имеющий HS-группу, подобно HS-КоА. Один их ферментов комплекса, 3-кетоацил-синтаза, также имеет HS-группу в составе цистеина. Взаимодействие этих групп обусловливает начало и продолжение биосинтеза жирной кислоты, а именно пальмитиновой кислоты. Для реакций синтеза необходим НАДФН.

В первых двух реакциях последовательно присоединяются малонил-SКоА к фосфопантетеину ацил-переносящего белка и ацетил-SКоА к цистеину 3-кетоацилсинтазы.3-Кетоацилсинтаза катализирует третью реакцию – перенос ацетильной группы на С2 малонила с отщеплением карбоксильной группы. Далее кетогруппа в реакциях восстановления (3-кетоацил-редуктаза), дегидратации (дегидратаза) и опять восстановления (еноил-редуктаза) превращается в метиленовую с образованием насыщенного ацила, связанного с фосфопантетеином. Ацилтрансфераза переносит полученный ацил на цистеин 3-кетоацил-синтазы, к фосфопантетеину присоединяется малонил-SКоА и цикл повторяется 7 раз до образования остатка пальмитиновой кислоты. После этого пальмитиновая кислота отщепляется шестым ферментом комплекса тиоэстеразой.

20