2.1 Біосинтез вищих жирних кислот: метаболічні джерела, ферментативні реакції, регуляція синтезу. Елонгація жирних кислот. Утворення моно- і поліненасичених жирних кислот

Біосинтез жирів у організмі людини відбувається досить активно, що зумовлено їх здатністю накопичуватися у великій кількості. Жирні кислоти самі по собі не запасаються в клітинах, але вони входять до складу простих і складних ліпідів, також є структурними компонентами мембран, що постійно оновлюються.

2.1.1 Біосинтез жирних кислот

Процес локалізований у цитозолі клітин багатьох органів, зокрема, печінки, нирок, мозку, легенів, молочної залози, жирової тканини. Він не є зворотним процесом β-окиснення, так як здійснюється за допомогою зовсім інших ферментних реакцій, ферментних систем і коферментів. У мітохондріях відбувається подовження ланцюгів новосинтезованих та екзогенних жирних кислот з утворенням таких, що містять 18, 20, 22 вуглецевих атомів.

Метаболічні джерела. Біосинтез жирних кислот відбувається з участю НАДФН, АТФ, Mn²⁺, НСО^3- (як джерело СО₂).

Субстратом для синтезу є ацетил-КоА, який в основному надходить із мітохондрій. Джерелами ацетил-КоА є аеробне розщеплення глюкози, β-окиснення жирних кислот, розпад вуглецевих скелетів амінокислот.

Транспорт субстратів. Мембрана мітохондрій непроникна для ацетил-КоА, він не може самостійно дифундувати у цитозоль клітини. Внутрішньомітохондріальний ацетил-КоА перетворюється на цитрат (фермент цитрат-синтаза), цитрат переходить через мембрану мітохондрій у цитозоль (рис 9).

Матрикс Мембрана Цитозоль

мітохондрій мітохондрій

НS-КоА Цитрат 2 Цитрат АТФ+НS-КоА

1 АДФ+Фн

Ацетил-КоА Оксалоацетат Оксалоацетат Ацетил-КоА

Н⁺+НАДН Н⁺+ НАДН 5 4

НАД⁺ Малат 3 Малат НАД⁺

НАДФ⁺

СО₂

Піруват Піруват НАДФН +СО₂

Синтез жирних

кислот

Рисунок 9 – Схема транспорту ацетил-КоА через мембрану

мітохондрій

Позначення: 1- цитрат-синтаза;

2- трикарбоксилаттранспортуюча система;

3 – дикарбоксилаттранспортуюча система;

4 - цитозольна малатдегідрогеназа;

5 – мітохондріальна малатдегідрогеназа.

*Утвороення цитратату з оксалоацетату і ацетил-КоА – перша реакція циклу Кребса. В умовах, коли цикл загальмований, що спостерігається при посиленному харчуванні вуглеводами, накопиченні АТФ, цитрат транспортується у цитозоль за допомогою вище зображеної транспортної системи.

У цитозолі цитрат знову розпадається до ацетил-КоА і оксалоацетату:

цитратліаза

цитрат + АТФ + КоАSН ацетил-КоА + оксалоацетат + АДФ + Фн

Перенесення оксалоацетату назад у мітохондрії здійснюється за допомогою піруват-малатного циклу (рис.9). Вже у цитозолі оксалоацетат під дією цитозольної малатдегідрогенази відновлюється до малату. Останній повертається назад у мітохондрії за допомогою дикарбоксилаттранспортуючої системи, де окислюється до оксалоацетату, що тим самим завершує човниковий цикл. Альтернативним шляхом повернення малату у мітохондрії є його перетворення у піруват.

Джерела НАДФН для синтезу жирних кислот:

а. Перетворення малату на піруват, що спряжене із човниковою системою транспорту ацетильних радикалів у цитозоль:

Малікензим

Малат + НАДФ⁺ Піруват + СО₂ + НАДФ·Н⁺

б. Частина НАДФ⁺ надходить з глюкозо-6-фосфат-дегідрогеназної реакції пентозофосфатного шляху окиснення глюкози;

в. НАД-залежна ізоцитратдегідрогеназна реакція, яка перебігає у цитозолі клітини:

Ізоцитратдегідрогеназа

Ізоцитрат + НАДФ⁺ α-Кетоглутарат + СО₂ + НАДФ·Н⁺

Стадії синтезу жирних кислот

1 Утворення Малоніл-КоА шляхом карбоксилювання ацетил-КоА - перша реакція біосинтезу жирних кислот, а малоніл-КоА є безпосереднім субстратом цього процесу. Реакцію каталізує біотинвмісний фермент ацетил-КоА-карбоксилаза.

*Фермент являє собою поліферментний комплекс із змінною кількістю однакових субодиниць, кожна з яких вміщує біотин, біотин-карбоксилазу, карбоксибіотинтранспортуючий білок, транскарбоксилазу, а також регуляторний алостеричний центр.

Синтез малоніл-КоА протікає у 2 етапи:

І - карбоксилювання біотину з участю АТФ:

СО₂ + АТФ + біотин-фермент → карбоксибіотин-фермент + АДФ +Фн;

ІІ – перенесення карбоксильної групи на ацетил-КоА з утворенням малоніл-КоА:

карбоксибіотин-фермент + СН₃-СО-S-КоА

Ацетил-КоА

→ НООС-СН₂-СО-S-КоА + біотин-фермент

Малоніл-КоА