томский государственный университет
кафедра органической химии

 

МЕТАБОЛИЗМ ЖИРНЫХ КИСЛОТ. ЦИКЛ КНООПА-ЛИНЕНА

 

Начинается с гидролиза ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНОВ под действием фермента ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНЛИПАЗЫ. ФОСФОГЛИЦЕРИДЫ гидролизуются с помощью ФОСФОЛИПАЗ и локализованы в лизосомах. СФИНГО- и ГЛИКОЛИПИДЫ- имеют свои ферменты.

СКОРОСТЬ ГИДРОЛИЗА СБАЛАНСИРОВАНА СО СКОРОСТЬЮ ОКИСЛЕНИЯ.

Продукты гидролиза- ГЛИЦЕРИН и ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ- поступают из жировой ткани в кровь и далее к месту потребления.

ОБМЕН ГЛИЦЕРИНА тесно связан с гликолизом и дает 19 мол. АТФ в аэробных условиях.

ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

(происходит только в митохондриях)

1) АКТИВИРОВАНИЕ ЖК происходит в ЦИТОПЛАЗМЕ при помощи фермента ацил-КоА-синтетаза с участием инонов Mg2+, по схеме:

СН3(СН2)nСООН + АТФ + КоА-SHà СН3(СН2)nСО-S-KoA + АМФ + ФФн

2) ТРАНСПОРТ внутрь митохондрий (с участием карнитина)

СН3(СН2)nСО-S-KoA + (СН3)3N+СН2СН(ОH)СН2СОO- -->

(СН3)3N+СН2СН(ОCOR)СН2СОO- + KoA-SH

ЖК мигрирует через мембрану митохондрии с карнитином, после чего происходит обратный обмен с молекулой КоА-SH из матрикса.

В матриксе происходит окисление в цикле КНООПА-ЛИНЕНА.

СН3(СН2)n-СН2-СН2-СО-S-KoA+ FAD (ацил-КоА-дегидрогеназа)-->

СН3(СН2)n-СН=СН-СО-S-KoA+ FAD.Н2
¯ + Н2О (еноил-КоА-гидратаза)
СН3(СН2)n-СН(ОН)-СН2-СО-S-KoA
¯ + NAD (-NADH) (3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа)
СН3(СН2)n-СО-СН2-СО-S-KoA

¯ + КоА-SH (ацетил-КоА-ацилтрансфераза)
СН3(СН2)n-СО-S-KoA + СН3СО-S-KoA
¯¯¯
СН3СН2СН2-CО-S-KoA
¯
2 СН3-CО-S-KoA

Продукты окисления FADH2 и NADH- в дыхательную цепь, ацетил-КоА- в цикл КРЕБСА.

ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛЕНИЯ

а) ОКИСЛЕНИЕ С НЕЧЕТНЫМ ЧИСЛОМ С - образуется одна молекула ПРОПИОНИЛ-КоА, которая затем превращается в СУКЦИОНИЛ-КоА:

СН3СН2-CО-S-KoA
¯ + СО2, + АТФ (-АДФ, -Фн, пропионил-КоА-карбоксилаза)
СН3СН(СООН)-CО-S-KoA (метилмалонил-КоА)
¯ (метилмалонил-КоА-мутаза)

СООН-СН2СН2-CО-S-KoA (сукциoнил-КоА---- в ЦТК)

б) окисление разветвленных жирных кислот

в) ОКИСЛЕНИЕ ЖК С НЕНАСЫЩЕННЫМИ СВЯЗЯМИ- если двойная связь стоит там, где требуется на стадии енолизации, то все идет как обычно, в случае ЖК с нас. связями. Если не в положении ТРАНС- и не в том месте (D2,3), то начинает работать фермент D 3,4-цис-D 2,3-транс-еноил-КоА-изомераза, которая перемещает двойную связь и меняет ее конфигурацию.

Скорость окисления ненасыщенных ЖК выше, чем у насыщенных:
СТЕАРИНОВАЯ (C18, все связи насыщенные)- относительная скорость-1
ОЛЕИНОВАЯ (С18, 1 двойная связь)- 11
ЛИНОЛЕВАЯ (С18, 2 двойные связи) - 114
ЛИНОЛЕНОВАЯ (С18, три двойные связи) - 170
АРАХИДОНОВАЯ (С20, четыре двойные связи) - 200

БАЛАНС ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ- на 1 молекулу ЖК с числом атомов С=n образуется 17(n/2)-6 молекул АТФ (пальмитиновая, n=16, дает 130 молекул АТФ. Энергетическая ценность ЖК (45 молекул АТФ на капроновую кислоту С=6) выше, чем у углеводов (38 мол АТФ на глюкозу). Однако, при сгорании в ЦТК молекул ацетил-КоА требуется достаточное количество ОКСАЛОАЦЕТАТА (ЩУК), источником которых являются УГЛЕВОДЫ. Таким образом ЖИРЫ СГОРАЮТ В ПЛАМЕНИ УГЛЕВОДОВ.

БИОСИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Легко протекает в любом организме (в цитоплазме). Материал- ацетил-КоА.

Условия- обильное потребление углеводов, накопление изоцитрата, цитрата, фумарата.

СН3-CО-S-KoA + НСО3- + АТФ
¯ карбоксилаза
НООС-СН2-CО-S-KoA + АДФ + Фн (малонил-КоА)
¯ (+СН3-CО-S-KoA, + АПБ-(жирнокислотная синтаза), простетическая группа-4-фосфопантотеновая кислота (PhP) и тиоэтиламин (Cys)
НООС*-СН2-CО-S-АПБ + СН3-CО-S-АПБ
¯
СН3-CО-СН2-CО-S-АПБ + С*O2 (ацетоацетил-S-АПБ)
¯ + NADPH, - NADP
СН3-CH(ОH)-СН2-CО-S-АПБ (3-гидроксибутирил-АПБ)
¯ -Н2О
СН3-CH=СН-CО-S-АПБ (кротонил-АПБ)
¯ + NADPH, - NADP
СН3-CH2-СН2-CО-S-АПБ (бутирил-АПБ)

Таким образом циклы повторяются до тех пор, пока не будет синтезирована цепь в 16 атомов углерода. На рисунке приведена схема синтеза жирных кислот.

БИОЭНЕРГЕТИКА
ГЛИКОЛИЗ
ЦИКЛ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
МЕТАБОЛИЗМ
ЧЕЛНОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ТРАНСМЕМБРАННОГО ПЕРЕНОСА NADH
© khassanov, MMII-MMXIV