Окисление жирных кислот с нечетным количеством атомов углерода.
В липидах многих растений и некоторых морских организмов присутствуют жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода. Они также подвергаются β-окислению. Окончательнымпродуктом β-окисления высших жирных кислот с нечетнымчислом углеродных атомов является пропионил-КоА.
Пропионил-КоА превращается в сукцинил-КоА путем двух последовательных реакций – карбоксилирования и изомеризации:
Далее сукцинил-КоА включается в цикл трикарбоновых кислот.
84. Кетоновые тела. Химическая природа, роль, синтез. Причины кетоза и кетоацидоза при сахарном диабете и голодании. Диагностическое значение определения кетоновых тел в моче.
Ацетил-КоА является универсальным донором ацетильных групп для реакций ацетилирования,а такжевключается в цикл трикарбоновых кислот при помощи глиоксилевого цикла. Этот процесс важен для синтеза углеводов.
Включение ацетил-КоА в цикл Кребса зависит от доступности оксалоацетата. При голодании или диабете оксалоацетат расходуется на образование глюкозы. В таких условиях путь метаболизма ацетил-КоА отклоняется в сторону образования кетоновых тел. Основным местом образования кетоновых тел служит печень.
Кетоновые тела -ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) СН3СОСН2СООН, β-оксимасляная кислота (β-оксибутират) СН3СНОНСН2СООН и ацетон СН3СОСН3.
В крови здорового человека кетоновые тела содержатся в очень небольших концентрациях (в сыворотке крови 0,03-0,2 ммоль/л) При патологических состояниях (у лиц с тяжелой формой сахарного диабета, при голодании) концентрация кетоновых тел в крови может достигать 16-20 ммоль/л. Кетонемия обычно сопровождается кетонурией.
Сердечная мышца и корковый слой почек предпочтительно используют в качестве «топлива» ацетоацетат, а не глюкозу. В противоположность этому глюкоза является главным «топливом» для мозга у лиц, получающих сбалансированную пищу. При голодании и диабете мозг адаптируется к использованию ацетоацетата. Печень не использует кетоновые тела как источник энергии.
В периферических тканях кетоновые тела окисляюся до ацетил-КоА.
Биосинтез жирных кислот: последовательность реакций, локализация процесса, характеристика ферментов, регуляция.
Липогенез- биосинтез de novo жирных кислот. Липогенез протекает в цитозоле клеток печени, почек, мозга, легких, молочной железы, жировой ткани. Субстратом для синтеза служит ацетил-КоА. Внутримитохондриальный ацетил-КоА взаимодействует с оксалоацетатом. Образовавшийся цитрат переносится в цитозоль при помощи специальной транспортной системы.
1. Карбоксилирование ацетил-КоА и образование малонил-КоА. Фермент - ацетил-КоА-карбоксилаза, содержит биотин.
СО2 + АТФ + биотин-фермент ® карбоксибиотин-фермент + АДФ + ФН
карбоксибиотин-фермент + СН3-СО-SКоА ®
® НООС-СН2-СО-S-КоА + биотин-фермент
Малонил-КоА
Данная стадия является лимитирующей. Последующие стадии протекают при участии мультиферментного комплекса - синтетазы (синтазы) жирных кислот. Он состоит из 6 ферментов, связанных с ацилпереносящим белком (АПБ), и имеет две свободные HS-группы.
2. Соединение ацетил-КоА и малонил-КоА с АПБ.
3. Конденсация двух ацетильных остатков.
4. Восстановление карбонильной группы.
5. Дегидратация.
6. Гидрирование. В результате образуется бутирил-АПБ.
Далее цикл реакций повторяется. На последней стадии происходит гидролиз и освобождение АПБ.
Донором водорода в синтезе жирных кислот являетсяНАДФ.НАДФН поставляет пентозофосфатный путь окисления глюкозы и НАДФ-зависимая малатдегидрогеназа.
Пальмитиновая кислота служит предшественником других жирных кислот организма. Удлинение углеродной цепи происходит при участии фермента элонгазы. Ненасыщенные жирные кислоты образуются из насыщенных при участии ферментов десатураз(рис. 4).
Рис. 4. Регуляция синтеза и распада жирных кислот
Переключение процессов синтеза жирных кислот на их окисление происходит при смене периода пищеварения на постабсорбтивное состояние и осуществляется с помощью регуляторных механизмов.
Важнейшее звено регуляции синтеза жирных кислот - ацетил-КоА-карбоксилаза. В период пищеварения в цитозоле увеличивается концентрация цитрата, который является переносчиком ацетильных остатков из митохондрий. Цитрат - аллостерический активатор ацетил-КоА-карбоксилазы. Ускоряется синтез малонил-КоА и, следовательно, синтез жирных кислот. Конечный продукт – пальмитил-КоА – ингибитор ацетил-КоА-карбоксилазы.
Активность ацетил-КоА-карбоксилазы регулируется глюкагоном и адреналином посредством аденилатциклазной системы. Фосфорилированная форма фермента неактивна, дефосфорилированная – активна. Эти гормоны также путем фосфорилирования переводят липазу в жировой ткани в активное состояние. Следовательно, синтез жирных кислот прекращается, а начинается мобилизация ТАГ, окисление жирных кислот и синтез кетоновых тел.