Окисление жирных кислот

Первым этапом на пути метаболизма длинноцепочечных жирных кислот в клетке является их активация за счет образования ацил-КоА (рис.35). Эту реакцию катализирует фермент - ацил~КоА синтетаза, который локализован на наружной мембране митохондрий. Его регуляторная роль в клеточном обмене жирных кислот ограничена, так как его активность ингибируется нарастающим количеством длинноцепочечных ацил~КоА. Образовавшись, ацил~КоА может депонироваться в виде ТАГ, расходоваться на образование сложных липидов или подвергаться окислению в пероксисомах, митохондриях с энергетической целью. Как уже отмечалось, жирные кислоты играют важнейшую роль в качестве источника энергии в организме.

Рис.6.35. Схема окислительных процессов, которым подвергаются жирные кислоты в печени

После образования ацил~КоА жирные кислоты из эндо- и экзогенных источников подвергаются b-окислению при переносе их в митохондриальный матрикс. Пероксисомы могут вносить дополнительный вклад в b-окисление жирных кислот. В митохондриях остатки уксусной кислоты, окисляются в цикле Кребса или используются на синтез кетоновых тел. (·) - основные регуляторные ферменты окисления жирных кислот: 1– КПТ_м; 2–ОМГ-КоА-синтетаза; (°) - ферменты, которые могут играть дополнительную роль в регуляции окисления жирных кислот: 3 – КПТ_п; 4–ацил~КоА дегидрогеназа; 5– Д-3-гидроксибутират-дегидрогеназа; 6–изоцитратдегидрогеназа; 7– 2-кетоглютарат дегидрогеназа. (Å) - ферменты, не вовлеченные прямо в окисление жирных кислот, которые косвенно могут играть регуляторную роль в этом процессе: 8– ацетил~КоА карбоксилаза; 9–фосфатидат фосфогидролаза; 9 –диацилглицерол ацилтрансфераза. ПЛПЛ - печеночная липопротеинлипаза

b-окисление. Реакция образования активной жирной кислоты протекает, главным образом, в цитозоле, в то время как процесс b-окисления жирных кислот происходит в митохондриях. Ацил-КоА не может проникнуть в митохондрию без помощи карнитина(рис.6.36), который является широко распространенным соединением, особенно много его в мышцах. Образуется карнитин из аминокислот лизина и метионина в печени и почках. Ацил~SКоА с помощью карнитин-ацилКоА-трансферазы I (карнитин-пальмитоил-трансферазы,КПТн), локализующейся в наружной мембране митохондрий, связывается с карнитином с образованием ацил-карнитина. Транслоказа переносит ацил-карнитин внутрь митохондрий – в митохондриальный матрикс, где карнитин при помощи карнитин-ацилКоА-трансферазы II вновь заменяется на КоА-SH и образующийся ацил~SКоА становится доступным для окисления.

Рис.6.36. Опосредованный карнитином перенос длинноцепочечного ацил-КоА в митохондриальный матрикс

Реакции b–окисления ацил-КоА – это повторяющийся цикл, состоящий из четырех последовательных реакций:

1.Первая реакция дегидрирования катализируется ацил-КоА- дегидрогеназой (реакция 1 на рис.6.37). Существует несколько форм данного фермента, каждый из которых специфичен к ацил-КоА с определенной длиной углеводородной цепи. В ходе реакции отщепляются два атома водорода и образуется еноил-КоА с двойной связью в транс -положении между a и b - углеродными атомами (С-2 и С-3). Водороды передаются на кофермент ФАД_, который ковалентно связан с ацил-КоА-дегидрогеназой_. Восстановленная форма кофермента служит донором водородов для специфического переносчика электронов,назывемого электронпереносящим флавопротеином, связанным в свою очередь с убихиноном, которому и передает эти водороды. При последующем переносе электронов по дыхательной цепи возможно образование двух молекул АТФ при участии механизмов окислительного фосфорилирования.

Рис.6.37. Последовательность реакций b-окисления жирных кислот: окисление, гидратация, окисление и тиолиз

2.Реакция гидратации (реакция 2, рис.6.37). Еноил-КоА гидратаза катализирует реакцию присоединения воды (гидратация) по месту образовавшейся двойной связи с образованием 3-L-гидроксиацил~КоА. Гидроксильная группа в составе этого соединения находится у b-углеродного атома.

3. Вторая реакция дегидрирования (реакция 3, рис.6.37) катализируется3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназой, которая забирает атомы водорода по месту b-углеродного атома с образованием кетогруппы.Акцептором водородов в ферменте служит НАД⁺. НАДН+Н+ окисляется НАДН-дегидрогеназой (комплекс I дыхательной цепи)и переносе водородов на кислород позволяет получить до трех молекул АТФ при участии механизмов окислительного фосфорилирования.

4.Заключительная реакция цикла (реакция 4, рис 6.37) катализируется ацетил-КоА-ацетилтрансферазой (тиолазой). Под влиянием фермента и при участии еще одной молекулы КоА-SH от b-кетоацил~КоА отщепляется молекула ацетил~КоА и образуется новый ацил-КоА, укороченный на два углеродных атома. По аналогии с гидролизом эту реакцию назвали тиолизом (распад кетоацил-КоА идет при участии тиогруппы КоА-SH). Образовавшийся ацил-КоА вновь вступает в следующий цикл из четырех реакция.

Большой вклад в изучение данной последовательности реакций внесли Д. Грин, С. Очоа и Ф. Линен. Они и назвали этот процесс b-окислением в соответствии с тем, что окислению подвергается b-углеродный атом остатка жирной кислоты (второй углеродный атом ацила).

b-окисление служит примером особой формы организации метаболических процессов – спиральным процессам. Данный процесс получил название “спирали Линена”. На рис 6.38. представлена последовательность реакций окисления лауриновой кислоты (12 углеродных атомов). Изображены пять витков процесса, позволяющих полностью окислить лауроил-КоА. В результате образуются шесть молекул ацетил-КоА и пять пар восстановленных коферментов (по одной молекуле ФАДН2 и НАДН+Н+ на каждом витке спирали).

Рис 6.38. Спираль Линена для ЖК с двеннадцатью углеродным атомами

Дата добавления: 2015-07-20