124. Распад высших жирных кислот (вжк), β-окисление. Основные этапы и значение.
Первым этапом распада ВЖК является их активирование; этот процесс катализируется ацил-КоА-синтетазой, которая локализована в мембранах эндоплазматической сети и в наружной мембране митохондрий:
Поскольку процесс активирования ВЖК идет вне митохондрий, то далее необходим транспорт ацила через мембрану внутрь митохондрий. Транспорт происходит с участием находящегося на внешней стороне мембраны карнитина, на который передается ацил с ацил-КоА из цитоплазмы клетки. Затем ацилкарнитин диффундирует через мембрану митохондрии и передает свой ацил коэнзиму А, находящемуся в матриксе митохондрии. Перенос ацила между КоА и карнитином является ферментативным процессом, катализируемым ацил-КоА-карнитин-трансферазой (рис. 1).
Рис. 1. Схема транспорта жирных кислот через митохондриальную мембрану
В матриксе митохондрии происходит процесс β-окисления. Первой стадиейβ-окисления ВЖК является окисление ацил-КоА путем отщепления двух атомов водорода отα- иβ-углеродных атомов ацила коферментом соответствующей дегидрогеназы:
Далее происходит присоединение молекулы воды таким образом, что ОН-группа присоединяется к β-, а атом водорода - кα-углеродному атому:
На следующей стадии идет окисление β-оксиацил-КоА, катализируемое дегидрогеназой, в результате действия которой образуетсяβ-кетоацил-КоА:
На последней стадии β-окисления происходит негидролитический распадβ-кетоацил-КоА и перенос ацила, укороченного на два углеродных атома по сравнению с первоначальным, на молекулу КоА:
Ацил-КоА, образовавшийся на последнем этапе, вновь подвергается β-окислению, проходя все описанные выше стадии. Следовательноβ-окисление - это циклический процесс. Конечным продуктомβ-окисления высших жирных кислот является ацетил-КоА, дальнейший обмен которого зависит от состояния организма. Однако в какой бы путь обмена он не вступал, результатом будет освобождение КоА, запасы которого в клетке ограничены.β-Окисление ВЖК является одним из основных источников получения энергии для синтеза АТФ в животной клетке.
128. Обмен фосфатидов. Значение этой группы липидов для метаболизма клетки и организма в целом. Основные этапы синтеза.
Липиды – органические соединения, разнообразные по химическому строению, но обладающие общим для них физическим свойством – гидрофобностью. Липиды тканей выполняют разнообразные жизненноважные функции. Для оптимального роста и нормального функционирования организму требуются жирорастворимые витамины и ненасыщенные высшие жирные кислоты, в том числе полиеновые кислоты, которые являются субстратом для синтеза эйкозаноидов – высокоактивных регуляторов клеточных функций; фосфолипиды, гликолипиды, холестерин как компоненты клеточных мембран.
В группу фосфолипидоввходят вещества, отщепляющие при гидролизе фосфорную кислоту, например глицерофосфолипиды и некоторые сфинголипиды (схема1). В целом фосфолипидам свойственно достаточно высокое содержание ненасыщенных кислот.
Схема 1. Классификация фосфолипидов
Фосфатиды. Среди глицерофосфолипидов наиболее распространены фосфатиды - сложноэфирные производные l-фосфатидовых кислот.Фосфатидовые кислоты- это производные l-глицеро-З-фосфата, этерифицированные жирными кислотами по спиртовым гидроксильным группам.
Примерами фосфатидов могут служить соединения, в составе которых фосфатидовые кислоты этерифицированы по фосфатному гидроксилу соответствующими спиртами:
• фосфатидилсерины, этерифицирующий агент - серин;
• фосфатидилэтаноламины, этерифицирующий агент - 2-ами- ноэтанол (в биохимической литературе часто, но не вполне правильно называемый этаноламином);
|
|
• фосфатидилхолины, этерифицирующий агент - холин.
Ряд фосфатидов вместо аминосодержащего этерифицирующего агента содержит остатки многоатомных спиртов - глицерина, миоинозита и др. Приведенные ниже в качестве примера фосфатидилглицерины и фосфатидилинозиты относятся к кислым глицерофосфолипидам, поскольку в их структурах отсутствуют фрагменты аминоспиртов, придающие фосфатидилэтаноламинам и родственным соединениям нейтральный характер.
Обмен фосфатидов. Пищевые продукты, богатые липидами, обычно содержат некоторое количество фосфатидов и стеринов. Физиологическое значение этих веществ очень велико: они входят в состав клеточных структур, в частности клеточных мембран, а также ядерного вещества и цитоплазмы. Фосфатидами особенно богата нервная ткань. Фосфатиды синтезируются в стенке кишечника и в печени (в крови печеночной вены обнаружено повышенное содержание фосфатидов). Печень является депо некоторых фосфатидов (лецитина), содержание которых в печени особенно велико после приема пищи, богатой жирами.
Гидролиз фосфатидов. Фосфатиды распадаются на соответствующие структурные компоненты: глицерин, ВЖК, фосфорную кислоту и азотистое основание. Процессы гидролиза сложноэфирных связей в молекуле фосфатидов ускоряются различными по специфичности фосфолипазами. В зависимости от того, гидролиз какой сложноэфирной связи катализирует фосфолипаза, ее называют А1, A2, С, D (схема 2).
Схема 2. Специфичность действия фосфолипаз: X - азотистое основание; стрелки указывают гидролизуемую соответствующей фосфолипазой связь.
Продукты гидролиза триглицеридов и фосфатидов подвергаются дальнейшим метаболическим превращениям.
Синтез фосфатидов. Для синтеза фосфатидов необходима цитидинтрифосфорная кислота (ЦТФ). Ниже представлен путь синтеза фосфатидов из фосфатидной кислоты.
Взаимодействие фосфатидной кислоты с ЦТФ приводит к образованию ЦДФ-диацилглицерина, который как кофермент способен участвовать в переносе диацилглицерина на азотистое основание, например серии. В результате этого превращения образуется фосфатидилсерин, который можно рассматривать в качестве исходного соединения для образования другого фосфатида - фосфатидилэтаноламина:
Декарбоксилирование фосфатидилсерина приводит к образованию фосфатидилэтаноламина:
