Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Vzaimosvyaz_protsessov_obemena_ugledovodov_zhirov_i_belkov_2005.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
471.41 Кб
Скачать

Фосфодиоксиацетон, являясь обычным метаболитом гликолиза, изомеризуется в 3-фосфоглицериновый альдегид и включается в данный метаболический путь до ПВК. Пировиноградная кислота, превращаясь в ацетил-КоА (этап III), полностью окисляется в цикле Кребса (этап IV) до СО2, Н2О и выделением АТФ.

1.2.2 Включение высших жирных кислот

Катаболизм жирных кислот может осуществляться несколькими путями. Считают, что высшие жирные кислоты разрушаются путем β-окисления. Тем не менее, процессы α- и ω-окисление также играют роль в распаде и других превращениях жирных кислот.

Процесс β-окисления жирных кислот складывается из следующих этапов. Активация жирных кислот. Подобно первой стадии гликолиза сахаров

перед β-окислением жирные кислоты подвергаются активации. Эта реакция протекает на наружной поверхности мембраны митохондрий при участии АТФ, коэнзима А(НS-КоА) и ионов Mg2+. Реакция катализируется ацил-КоА-синтетазой:

 

 

 

 

 

 

 

β

 

 

α

 

COОН +

АТФ + НS-КоА

Mg2+

R

 

(СН2)n

 

 

CH2

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацетил-КоА-синтнтаза

 

 

 

жирная кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C S

 

КоА + АМФ + РР

 

 

 

 

 

R

 

(СН

)n

 

 

CH

 

CH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

ацил-КоА

В результате реакции образуется ацил-КоА, являющийся активной формой жирной кислоты.

Транспорт жирных кислот внутрь митохондрий. Коэнзимная форма жирной кислоты, в равной мере как и свободные жирные кислоты, не обладает способностью проникать внутрь митохондрий, где, собственно, и протекает их окисление, переносчиком активированных жирных кислот через внутреннюю митохондриальную мембрану служит карнитин (γ-триметиламино-β-оксибути-рат):

 

 

 

 

 

β

 

α

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цитаплазматическая

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

+ H3C

 

 

 

N

+

СН2

 

СН

 

СН2

 

 

COOH

 

 

R

 

(СН2)n

 

CH2

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

КоА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

карнитин-ацилтранс-

 

 

 

 

ацил-КоА

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фераза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

карнитин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НS-КоА

+ H3C

 

N

+

СН2

 

СН

 

СН2

 

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

(СН2)n

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

CH2

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

ацил-карнитин (в цитоплазме)

После прохождения ацилкарнитина через мембрану митохондрий происходит обратная реакция – расщепления ацилкарнитина при участии НS-КоА и митохондриальной карнитин-ацилтрансферазы:

16

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H3C

 

N

+

СН2

 

СН

 

СН2

 

 

COOH

+

 

НS-КоА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

β

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

C

 

(СН2)n

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацил-карнитин (в митохондрии)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β

α

 

O

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

R

 

 

(СН2)n

 

 

CH2

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацил-КоА в митохондрии

 

S

КоА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

митохондриальная

карнитин-ацилтранс- фераза

CH3

H3C N+ СН2 СН СН2 COOH CH3 ОН

карнитин

1.2.2.1β-Окисление жирных кислот с четным числом

углеродных атомов

Этот путь окисления связан с присоединением атома кислорода к углеродному атому жирной кислоты, находящемуся в β-положении (R–СН2–СН2–СООН).

При β-окислении происходит последовательное отщепление от карбоксильного конца углеродной цепи жирной кислоты двууглеродных фрагментов в форме ацетила-КоА и соответствующее укорачивание цепи жирной кислоты:

С СС СС СООН

В матриксе митохондрии ацил-КоА распадается в результате повторяющейся последовательности четырех реакций (рис.5).

1)окисление с участием ацил-КоА-дегидрогеназы (ФАД-зависимой дегидрогеназы);

2)гидратация, катализируемой еноил-КоА-гидратазой;

3)второго окисления под действием 3-гидроксиацетил-КоА-дегидрогеназы (НАД-зависимой дегидрогеназы);

4)тиолиза с участием ацетил-КоА-ацилтрансферазы.

Совокупность этих четырех последовательностей реакций составляет один оборот β-окисления жирной кислоты (см. рис. 5).

В результате одного оборота цепь жирной кислоты укорачивается на два атома углерода с образованием ацетил-КоА и происходит генерирование ФАДН2 и НАДН + Н+ в митохондриальной дыхательной цепи (этап V) с образованием энергии. Отщепившийся ацетил – КоА включается дальше в цикл трикарбоновых кислот (этап VI, см. Приложение А).

Характерной особенностью β-окисления жирных кислот является тот факт, что все его промежуточные продукты являются производными кофермента А. В дальнейшем случае роль кофермента А можно сравнить с ролью фосфата в метаболизме углеводов. Как молекула сахара, перейдя в фосфорилированное производное, вовлекается в цепь реакций гликолиза (этап II) с образованием пирувата, так и жирная кислота превращается в производное кофермента А, в процессе β- окисления превращается в конечный продукт – ацетил-КоА.

17

 

 

 

 

β

α

О

R

 

(СН2)n

 

СН2

СН2

 

С

S

 

КоА

 

 

 

 

ацил-КоА

ФАД

Окисление

(1)

ФАДН2

НН О

R(СН2)n СС СS КоА

енолил-КоА (транс-форма)

Н2О

Гидратация (2)

 

 

ОН Н О

R (СН2)n С С СS КоА

НН

L-гидроксиацил-КоА НАД+

Второе окисление (3)

НАДН + Н+

ОО

R (СН2)n С СН2 СS КоА

Оксоацетил-КоА НS - КоА

 

 

Тиолиз (4)

 

 

О

 

 

 

 

 

СН3 С

S КоА

О

Ацетил-КоА

 

R

(СН2)n

 

С

КоА

О

 

 

 

S

 

 

 

 

СН3

С

S КоА

 

 

 

 

О

 

 

 

 

СН3

С

S КоА

 

 

 

 

О

 

 

β

α

СН3

С

S КоА

 

О

 

 

 

H3C СН2

СН2

С

 

 

 

бутирил-КоА S КоА

 

 

β − окисление (последний этап)

О

 

О

СН3 С

S КоА

СН3 С S КоА

Ацетил-КоА

Рисунок 5 – Схема β-окисления жирной кислоты

18

Затем оба пути катаболизма – гликолиз и β-окисление – сливаются в общий поток, которым является цикл Кребса (этап IV), (см. рис. 2, Приложение А).

1.2.2.2 Окисление ненасыщенных жирных кислот

Олеиновая , линолевая и линолевая кислоты, являющиеся важнейшими компонентами ацилглицеролов, также подвергаются β-окислению. Окисление этих ненасыщенных жирных кислот, в принципе, происходит также, как и окисление насыщенных жирных кислот, но с некоторыми особенностями.

При окислении олеиновой кислоты (содержащей одну двойную связь) в результате трех циклов β-окисления (рис. 5) образуется 3 молекулы ацетил-КоА и 12-углеродная ненасыщенная жирная кислота с цис-двойной связью между 3-им и 4-ым атомами углерода.

 

СН --(СН )

-- СН = СН--(СН )

 

С

 

О

 

 

 

 

 

 

 

вступает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 7

 

 

S КоА в путь β

- окисления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН

--(СН )

4Н

 

3Н

2

 

 

 

1

О

 

 

+ 3H3C

 

С

О

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

С

 

СН

2

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2 7

 

С12

 

 

 

 

 

S

 

КоА

 

 

 

 

 

 

 

 

S КоА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацетил-КоА

Дело в том, что образовавшаяся 12-углеродная ненасыщенная жирная кис-

лота должна снова включиться в путь

β-окисления, но двойные связи природных

ненасыщенных жирных кислот имеют цис-конфигурацию, а при β-окислении на-

сыщенных жирных кислот двойные связи имеют транс-конфигурацию. Кроме

того, в результате последовательного удаления трех двууглеродных фрагментов

(ацетил-КоА) до первой двойной связи дает

 

3,4– ацил-КоА (расположение двой-

ной связи между 3 и 4 атомами углерода), а не

2,3– ацил-КоА, который является

промежуточным продуктом при

 

β-окислении насыщенных жирных кислот.

Поэтому в тканях существует фермент, который осуществляет перемещение двой-

ной связи из положения 3-4 в положение 2-3, а также изменяет конфигурацию

двойной связи из цис- в транс-положение. Этот фермент получил название

3,4–цис

 

 

2,3

транс-еноил-КоА-изомеразы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

2

 

 

 

 

 

 

 

4Н

3Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3С

 

 

С

О

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН2

С

 

H3C (СН2)7

 

С

 

 

 

С

СН2

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S КоА

 

 

 

 

 

 

 

 

S КоА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ,4 цис-еноил-КоА

 

 

 

 

 

 

 

(СН2)7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 , 3 транс-еноил-КоА

 

 

 

 

 

6 H3C

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

КоА

 

в путь β - окислении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацетил-КоА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Образовавшийся

 

2,3–транс-еноил-КоА включается в путь β-окисления (см.

рис.5) в стадию гидратации (2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]