Атомов углерода в цепи (конечные стадии)

Рисунок 4.16 - Дополнительные реакции b-окисления ненасыщенных жирных кислот

Липиды, в особенности жирные кислоты, могут неферментативно, под влиянием различных веществ окисляться до пероксидов (особенно характерен этот процесс для ненасыщенных жирных кислот). Такой процесс называется перекисным окислением липидов.

На рисунке 4.17 изображены примеры образования перекисей липидами различной природы.

Чрезмерное свободнорадикальное окисление липидов приводит к прогорканию масел, а в организме – к поражению мембран клеток, инактивации ферментов, накоплению биологически инертных полимеров.

При избыточном количестве липидов в пище, заболевании диабетом

АФК АФК АФК циклическая перекись гидроперекись участок молекулы жирной кислоты эндоперекись эргостерина     эргостерин

Рисунок 4.17 - Химизм перекисного окисления липидов

образуются кетоновые (или ацетоновые) тела, представляющие собой смесь ацетона, ацетоуксусной кислоты и b-гидроксибутирата.

В норме образуется небольшое количество кетоновых тел. В небольших количествах они выделяются почками или преобразуются в ацетил-SКоА (в сердце, мышцах, мозгу, но не в печени).

Избыточное накопление кетоновых тел вызывает кетонурию – повышенное содержание последних в моче.

АНАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ

Долгое время считали, что биосинтез высших жирных кислот осуществляется путем обращения реакций b-окисления высших жирных кислот. Однако было обнаруже­но, что хотя исходным соединением для синтеза высших жирных кислот является ацетил-SКоА, механизм биосинтеза высших жир­ных кислот существенно отличается от простого обращения реак­ций b-окисления.

Полный синтез насыщенных жирных кислот осуществляется в растворимой части цитоплазмы. Процесс синтеза катализируется особым синтазным комплексом, называемым синтазой высших жирных кислот. Этот мультиферментный комплекс имеет молекулярную массу 400-560 кДа и состоит он из двух иден­тичных полипептидных цепей (димер). Каж­дая из цепей (мономеров) длиной около 2300 аминокислотных остатков образует в третичной структуре три домена и в их составе 7 субдоменов, одним из которых является ацилпереносящий белок (АПБ), а шести остальным присуща определенная фермен­тативная функция.

Ацилпереносящий белок служит «якорем», к SH-группе кото­рого в ходе удлинения цепи жирной кислоты прикрепляются ацильные промежуточные продукты. Ацилирование субдомена АПБ осуществляется путем образования тиоэфирной связи.

Еще одной особенностью биосинтеза жирных кислот является его пространственная компартментализация. Если b-окисление жирных кислот протекает в митохондриях, то их биосинтез протекает в цитоплазме. Только жирные кислоты с длиной цепи более 16 атомов углерода синтезируются в митохондриях, здесь же протекает процесс превращения насыщенных кислот в ненасыщенные.

Ацетил-SКоА образуется в клетке преимущественно в процессе внутримитохондриального окисления. Известно, что митохондриальная мембрана не проницаема для ацетил-SКоА, а потому в клетке имеются его специальные переносчики, а если быть точнее целые транспортные системы: ацил-карнитиновая и цитрат-транспортная системы.

Процесс биосинтеза высших жирных кислот с участием синта­зы высших жирных кислот включает ряд этапов.

Первым этапомв синтезе жирных кислот является образование малонил-SКоА из ацетил-SКоА и СО₂ (АТФ-зависимое карбоксилирование):

СО₂ + СН₃-СO~SKoA + АТФ ¾¾® НООС-Н₂С-СО~SKoA + АДФ + Ф_н

Вторым этапом в синтезе жирных кислот можно считать активацию ацетил-SКоА путем присоединения его к SН-группе АПБ. Подобным образом идет образование малонил-АПБ. Реакции катализируются ферментом траснацилазой.

Третьим этапом синтеза является собственно конденсация ацетил-АПБ и малонил-АПБ, в результате чего под действием конденсирующего фермента 3-кетоацилсинтетазы образуется 3-кетобутирил-АПБ (ацетоацетил-АПБ). Дальнейшие превращения наглядно представлены на рисунке 4.18.

Завершается первая стадия синтеза перемещением насыщенного ацильного радикала на свободную SH-группу цистеина, а новая молекула малонил-SКоА взаимодействие с HS-АПБ, цикл повторяется вновь еще шесть раз, и каждый новый остаток малоната, декарбоксилируясь, встраивается в углеродную цепь до тех пор, пока не образуется 16-углеродный пальмитоил-АПБ. Завершается синтез жирной кислоты гидролитическим отщеплением HS-АПБ под действием деацилазы, не входящей в состав синтазы жирной кислоты.

Суммарное уравнение реакции образования пальмитиновой кислоты при участии синтазы имеет следующий вид:

СН₃СО-SКоА + 7 НООССН₂СО-SКоА + 14НАДФН^.Н⁺ ¾®

¾® СН₃(СН₂)₁₄СООН + 7СО₂ + 8HS-KoA + 14НАДФ⁺ + 6Н₂О

Синтез наиболее распространенных моноеновых жирных кислот (пальмитолеиновой и олеиновой) протекает в клетках печени непосредственно из их предшественников – пальмитиновой и стеариновой кислот. В этом процессе молекулярный кислород выступает в роль акцептора водорода жирной кислоты и НАДФН^.Н⁺. Реакция катализируется мультиферментным комплексом десатуразой.

Синтез триглицеридов (жиров).

Исходными веществами при синтезе триглицеридов являются 1-фосфоглицерин и ацил-КоА. Синтез осуществляется посредством реакций трансацилирования. 1-Фосфоглицерин образуется при фосфорилировании глицерина или при восстановлении фосфодиоксиацетона. Ацил-SКоА возникает в процессе синтеза высших жирных кислот, а также путем активирования высших жирных кислот при b-окислении.

В начале синтеза жиров путем реакции трансацилирования в две стадии синтезируется фосфатидная кислота.

Суммарный процесс описывается на рисунке 4.19.

Рисунок 4.18 – основные этапы биосинтеза жирных кислот

Рисунок 4.19 – Биосинтез триацилглицеролов