Окисление ВЖК. Окисление высших жирных кислот

Скачать 14.86 Kb. Название Окисление высших жирных кислот Анкор Окисление ВЖК.docx Дата 05.05.2017 Размер 14.86 Kb. Формат файла Имя файла Окисление ВЖК.docx Тип Документы #7740

Окисление высших жирных кислот. 20.1.1. Окисление жирных кислот происходит в митохондриях клеток и сопровождается выделением большого количества энергии, запасаемой в форме АТФ. Окислению жирных кислот предшествует их активация , то есть образование ацил-КоА. Эта реакция протекает в цитоплазме в присутствии фермента ацил-КоА-синтетазы за счёт использования энергии АТФ (рисунок 20.1). Рисунок 20.1. Реакция активации жирной кислоты. Следующий этап - транспорт ацил-КоА в митохондрии - происходит при помощи карнитинового механизма. В цитоплазме ацил-КоА взаимодействует с карнитином (γ-триметиламино-β-гидроксибутиратом) при участии фермента карнитин-ацилтрансферазы I. Образовавшийся ацилкарнитин проникает через митохондриальную мембрану. В митохондрии происходит обратная реакция – расщепление ацилкарнитина при участии НS-КоА и митохондриальной карнитин-ацилтрансферазы II. При этом карнитин возвращается в цитоплазму клеток (рисунок 20.2). Рисунок 20.2. Схема транспорта жирных кислот через митохондриальную мембрану. 20.1.2. Ацил-КоА подвергается в митохондриях окислению по β-атому углерода (β-окислению). Реакции одного цикла β-окисления жирных кислот представлены на рисунке 20.3. Рисунок 20.3. Реакции одного цикла β-окисления жирных кислот и их связь с циклом трикарбоновых кислот и дыхательной цепью. Образовавшийся в результате этой последовательности реакций ацил-КоА с более короткой цепью может включаться в новый цикл β-окисления вплоть до образования двух молекул ацетил-КоА. Ацетил-КоА далее окисляется в цикле трикарбоновых кислот Кребса . НАДН и ФАДН 2 служат донорами электронов для дыхательной цепи . Окисление жирных кислот наиболее активно происходит в миокарде, почках, а также в скелетных мышцах при длительной работе. 20.1.3. При решении задач на расчёт энергетического эффекта окисления жирных кислот необходимо учитывать, что: 1) В каждом цикле β-окисления образуются 1 молекула ФАДН 2 и 1 молекула НАДН. В ходе окисления в дыхательной цепи и сопряжённого с ним окислительного фосфорилирования образуются: 2 молекулы АТФ за счёт дегидрирования ФАДН 2 и 3 молекулы АТФ за счёт дегидрирования НАДН. Таким образом, в сумме за один цикл образуется 5 молекул АТФ. 2) В процессе β-окисления образуются молекулы ацетил-КоА. Окисление каждого ацетильного остатка в цикле трикарбоновых кислот сопровождается в конечном счёте выходом 12 молекул АТФ (см. расчёт энергетического баланса цикла трикарбоновых кислот). 3) Для образования активной формы жирной кислоты (ацил-КоА) затрачивается одна молекула АТФ. Синтез кетоновых тел и их утилизация . 20.2.1. Под термином «кетоновые тела» подразумевают следующие соединения: ацетоуксусная кислота (ацетоацетат), β-гидроксимасляная кислота (β-гидроксибутират), ацетон. Это – продукты неполного окисления жирных кислот. Синтез их происходит в митохондриях печени из ацетил-КоА (рисунок 20.4). Рисунок 20.4. Реакции синтеза кетоновых тел. 20.2.2. Синтез кетоновых тел в организме усиливается при ускоренном катаболизме жирных кислот (голодание, сахарный диабет). В этих условиях в печени имеется дефицит оксалоацетата, образующегося преимущественно в реакциях углеводного обмена. Поэтому затрудняется взаимодействие ацетил-КоА с оксалоацетатом и все последующие реакции цикла трикарбоновых кислот Кребса. Ацетоуксусная и β-гидроксимасляная кислоты, которые относятся к кетоновым телам, являются сильными кислотами. Поэтому накопление их в крови приводит к сдвигу рН в кислую сторону (метаболический ацидоз) . 20.2.3. Кетоновые тела как источник энергии используют миокард, лёгкие, почки, скелетные мышцы, даже головной мозг (при длительном голодании). Утилизация кетоновых тел осуществляется следующим образом (рисунок 20.5). Рисунок 20.5. Реакции утилизации кетоновых тел. Образующийся ацетил-КоА окисляется в цикле Кребса. Энергетический баланс окисления ацетоацетата до конечных продуктов составляет 23 молекулы АТФ, полного окисления β-гидроксибутирата - 26 молекул АТФ. Печень не использует кетоновые тела в качестве энергетического материала. Синтез высших жирных кислот. 20.3.1. Высшие жирные кислоты могут быть синтезированы в организме из метаболитов углеводного обмена. Исходным соединением для этого биосинтеза является ацетил-КоА , образующийся в митохондриях из пирувата – продукта гликолитического распада глюкозы. Место синтеза жирных кислот – цитоплазма клеток, где имеется мультиферментный комплекс синтетаза высших жирных кислот . Этот комплекс состоит из шести ферментов, связанных с ацилпереносящим белком , который содержит две свободные SH-группы (АПБ-SH). Синтез происходит путём полимеризации двууглеродных фрагментов, конечным продуктом его является пальмитиновая кислота – насыщенная жирная кислота, содержащая 16 атомов углерода. Обязательными компонентами, участвующими в синтезе, являются НАДФН (кофермент, образующийся в реакциях пентозофосфатного пути окисления углеводов) и АТФ. 20.3.2. Ацетил-КоА поступает из митохондрий в цитоплазму при помощи цитратного механизма (рисунок 20.6). В митохондриях ацетил-КоА взаимодействует с оксалоацетатом (фермент – цитратсинтаза ), образующийся цитрат переносится через митохондриальную мембрану при помощи специальной транспортной системы. В цитоплазме цитрат реагирует с HS-КоА и АТФ, вновь распадаясь на ацетил-КоА и оксалоацетат (фермент – цитратлиаза ). Рисунок 20.6. Перенос ацетильных групп из митохондрий в цитоплазму. 20.3.3. Начальной реакцией синтеза жирных кислот является карбоксилирование ацетил-КоА с образованием малонил-КоА (рисунок 19.7). Фермент ацетил-КоА-карбоксилаза активируется цитратом и ингибируется КоА-производными высших жирных кислот. Рисунок 20.7. Реакция карбоксилирования ацетил-КоА. Затем ацетил-КоА и малонил-КоА взаимодействуют с SH-группами ацилпереносящего белка (рисунок 20.8). Рисунок 20.8. Взаимодействие ацетил-КоА и малонил-КоА с ацилпереносящим белком. Далее происходит их конденсация, декарбоксилирование и восстановление образовавшегося продукта (рисунок 20.9). Рисунок 20.9. Реакции одного цикла биосинтеза жирных кислот. Продукт реакции взаимодействует с новой молекулой малонил-КоА и цикл многократно повторяется вплоть до образования остатка пальмитиновой кислоты. 20.3.4. Запомните основные особенности биосинтеза жирных кислот по сравнению с β-окислением: синтез жирных кислот в основном осуществляется в цитоплазме клетки, а окисление – в митохондриях; участие в процессе связывания СО 2 с ацетил-КоА; в синтезе жирных кислот принимает участие ацилпереносящий белок, а в окислении – коэнзим А; для биосинтеза жирных кислот необходимы окислительно-восстановительные коферменты НАДФН, а для β-окисления – НАД + и ФАД.