Синтез жирных кислот, роль витаминов в3, рр, н.

Способностью синтезировать жирные кислоты обладают различные ткани и органы. Исключение составляет лишь мышечная ткань. Наиболее интенсивно синтез жирных кислот осуществляется в печени, жировой ткани и слизистой тонкого кишечника.

Основным предшественником жирных кислот является пальмитиновая кислота (С_{16: 0}).

Синтез пальмитиновой кислоты представляет собой циклически повторяющийся процесс, который заключается в последовательном удлинении карбоксильного конца растущей цепи на двухуглеродные фрагменты за счет использования трехуглеродных малонильных фрагментов.

Энзимы системы пальмитиновой кислоты локализованы в цитозоле. Исходным субстратом (стартером) служит ацетил - КоА. Ключевой реакцией синтеза является карбоксилирование ацетил КоА под действием биотинзависимой ацетил - КоА- карбоксилазы с образованием малонил -КоА.

Поскольку ацильные интермедиаты в ходе синтеза пальмитиновой кислоты представляют собой производные ацетилпереносящего белка (АПБ) необходимым этапом является трансацилирование ацетил - КоА и малонил - КоА.

Ход реакций синтеза пальмитиновой кислоты.

Синтез малонил - КоА

Синтез пальмитиновой кислоты происходит под действием пальмитатсинтетазы, состоящей из семи ферментов, каждый из которых выполняет свою функцию. В центре полиферментного комплекса находится ацил - переносящий белок (АПБ), а по периметру шесть остальных ферментов. АПБ выполняет роль активатора и распределителя ацильных остатков. В его составе имеется ковалентносвязанный 4-фосфопантетеин (производное пантотеновой кислоты), содержащий свободную SH-группу, с которой и связываются ацилы. Кроме этой центральной SH-группы у пальмитатсинтетазы имеется и периферическая SH-группа.

Если пальмитатсинтетазу обозначить символом HS-E-SH, то циклический процесс синтеза жирной кислоты можно описать рядом последовательно протекающих реакций.

1. Перенос ацетата с ацетил-КоА на синтетазу.

Эта реакция осуществляется первым ферментом пальмитатсинтетазы, имеющий SH-группу. Ацетил здесь выполняет роль затравки в синтезе.

2. Перенос малонила с малонил-КоА на синтетазу:

Реакция осуществляется вторым ферментом синтетазы. И далее идет циклический процесс наращивания углеводородной цепи на два углеродных фрагмента.

3, Конденсация ацетила с малонилом и декарбоксилирование образующегося продукта

Реакция катализируется третьим ферментом синтетазы. При этом образуется ацетоацетил-АПБ.

4. Первое восстановление промежуточного продукта с участием НАДФН₂.

Реакция катализируется четвертым ферментом синтетазы с образованием 3 гидроксибутирил АПБ

5. Дегидратация 3- гидроксибутирил - АПБ

Реакция катализируется пятым ферментом синтетазы с образованием кротонил-АПБ.

6. Второе восстановление промежуточного продукта с участием НАДФН₂.

Реакция катализируется шестым ферментом синтетазы с образованием бутирил-АПБ. Бутирильный остаток переносится с участием первого фермента на ту SH-группу, с которой в начале был связан затравочный ацетил. На освободившуюся SH-группу поступает новый малонильный остаток:

Т.о., в результате одного цикла синтеза жирных кислот использование трехуглеродного фрагмента и 2 НАДФН₂ приводит к наращиванию цепи на двууглеродный фрагмент.

В результате первого цикла происходит образование бутирил-АПБ. Затем этот цикл повторяется еще 6 раз до образования пальмитоил-АПБ, который трансацилируется в пальмитоил-КоА.

Ацетил-КоА + 7 малонил-КоА + 14 НАДФН₂ ® пальмитоил-КоА + 7 HSКоА + 7 СО₂ + 14 НАДФ + 7 Н₂О

Синтез остальных жирных кислот с четным количеством углеродных атомов осуществляется из эндогенной пальмитиновой кислоты или поступивших в составе липидов пищи путем удлинения цепи или введения двойных связей под действием микросомальных ацил-КоА десатураз с использованием НАДФН₂.

Основная масса ацетил-КоА, используемого для синтеза жирных кислот образуется в процессе аэробного дихотомического распада углеводов.

Большая часть НАДФН₂ образуется в процессе фосфоглюконатного пути распада углеводов. Т.о. глюкоза может поставлять оба предшественника образования жирных кислот - ацетил-КоА и НАДФН₂.

Для нормального функционирования синтеза жирных кислот необходимо наличие следующих витаминов:

В₃ - составная часть коензима А;

РР - составная часть НАДФН₂;

Н - составная часть ацетил-КоА-карбоксилазы

b-ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ С ЧЕТНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ УГЛЕРОДНЫХ АТОМОВ, РОЛЬ ВИТАМИНОВ В₂, В₃, РР.

b-окисление (цикл Кноопа - Линена) представляет собой циклический процесс, который заключается в последовательном отщеплении от карбоксильного конца двууглеродных фрагментов в виде ацетил-КоА. b-окисление является основным путем деградации жирных кислот. b-окисление жирных кислот происходит главным образом в печени, а также в почках, сердечной и скелетных мышцах. Энзимные системы b-окисления локализованы в матриксе митохондрий.

Важнейшим субстратом b-окисления являются жирные кислоты, поступающие с током крови.

b-окислению подвергаются также жирные кислоты, образующиеся в процессе гидролиза внутриклеточных триглицеридов и других ацилсодержащих липидов.

b-окислению предшествует активация жирных кислот

_{АТФ HSКоА PPi АМФ Н2О}

R -COOH R-C~SКоА

Поскольку этот процесс идет вне митохондрий, то далее необходим транспорт ацила через мембрану внутрь митохондрий.

Транспорт происходит с участием карнитина (Вт). Карнитин образуется из лизина и метионина в печени и почках. Особенно много его в мышцах. На наружной стороне внутренней мембраны митохондрий имеется фермент карнитин-пальмитоилтрансфераза I, который переносит длиноцепочные ацильные группы на карнитин с образованием ацилкарнитина.

Карнитинацилкарнитинтранслоказа является транспортной системой, осуществляющей перенос молекулы ацилкарнитина через внутреннею мембрану митохондрий, сопряженный с выходом молекулы свободного карнитина.

Затем при действии карнитин-пальмитоилтрансферазы II, локализованной на внутренней поверхности внутренней мембраны митохондрий, ацилкарнитин взаимодействует с HSКоА. В результате в митохондриальном матриксе вновь образуются ацил-КоА, карнитин высвобождается.

Каждый цикл b-окисления состоит из 4-х последовательных сопряженных реакций:

1. дегидрирование с использованием ФАД

2. гидратация

3. дегидрирование с использованием НАД

4. тиолиз

В ходе одного цикла b-окисления происходит укорочение цепи жирных кислот на один С₂-фрагмент. Укороченная жирная кислота вступает в следующий цикл b-окисления.

При b-окислении насыщенных жирных кислот с четным количеством углеродных атомов в ходе заключительного цикла образуется 2 ацетил-КоА.

Схема b-окисления

Образовавшийся в ходе b-окисления ацетил-КоА может быть использован для синтеза стероидов, кетоновых тел, жирных кислот. Однако, большая часть ацетил-КоА окисляется в ЦТК.

Расщепление жирных кислот с длинной цепью связано со значительным выделением энергии.

Расчет энергетической ценности насыщенных жирных кислот с четным числом углеродных атомов:

Е= [(n/2-1) • 5 + n/2•12 -1] АТФ, где

n - число углеродных атомов;

n/2 - число ацетил-КоА, образующиеся при полном b-окислении;

n/2-1 - число циклов b-окисления, необходимое для полного распада жирных кислот;

5 АТФ - энергетическая ценность 1 цикла b-окисления за счет окисления 1 НАДН₂ и 1 ФАДН₂ в МЭТЦ и сопряженного окислительного фосфорилирования;

12 АТФ - энергетическая ценность 1 оборота ЦТК;

1 АТФ - затрата на активирования жирной кислоты.

Для нормального функционирования b-окисления необходимо наличие следующих витаминов:

В₂ - составная часть ФАД;

В₃ - составная часть коэнзима А;

РР - составная часть НАД.