Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Окисление жирных кислот
Как уже указывалось, значительную часть энергии, извлекаемой в процессе окисления, животный организм получает из жирных кислот, которые расщепляются путем окисления при β -углеродном атоме. β -Окисление жирных кислот было впервые изучено в 19004 г. Ф. Кноопом. В дальнейшем было установлено, что β -окисление осуществляется только в митохондриях. Благодаря работам Ф. Линена с сотрудниками (1954-1958 г.г.) были выяснены основные ферментативные процессы окисления жирных кислот. В честь ученых, открывших данный путь окисления жирных кислот, процесс β -окисления получил название цикла Кноопа-Линена. β -Окисление — специфический путь катаболизма жирных кислот, при котором от карбоксильного конца жирной кислоты последовательно отделяется по 2 атома углерода в виде ацетил-КоА. Метаболический путь - β -окисление - назван так потому, что реакции окисления жирной кислоты происходят у β -углеродного атома. Реакции β -окисления и последующего окисления ацетил-КоА в ЦТК (цикле трикарбоновых кислот) служат одним из основных источников энергии для синтеза АТФ по механизму окислительного фосфорилирования. β -Окисление жирных кислот происходит только в аэробных условиях. Все реакции многостадийного окисления ускоряются специфическими ферментами. β -окисление высших жирных кислот является универсальным биохимическим процессом, протекающим во всех живых организмах. У млекопитающих этот процесс происходит во многих тканях, в первую очередь в печени, почках и сердце. Окисление жирных кислот происходит в митохондриях. Ненасыщенные высшие жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая и др.) предварительно восстанавливаются до предельных кислот. Проникновению жирных кислот в митохондриальный матрикс предшествует их активация путем образования соединения с коэнзимом А (НS~КоА), содержащего макроэргическую связь. Последняя, видимо, способствует более гладкому протеканию реакций окисления образовавшегося соединения, которое называют ацилкоэнзимом А (ацил-КоА). Взаимодействие высших жирных кислот с КоА ускоряется специфическими лигазами - ацил-КоА-синтетазами трех видов, специфичных соответственно для кислот с коротким, средним и длинным углеводородными радикалами. Они локализованы в мембранах эндоплазматической сети и в наружной мембране митохондрий. По-видимому, все ацил-КоА-синтетазы являются мультимерами; так, фермент из микросом печени имеет молекулярную массу 168 кДа и состоит из 6 идентичных субъединиц. Реакция активации жирных кислот протекает в 2 этапа: а) сначала жирная кислота реагирует с АТФ с образаванием ациладенилата: RCOOH + ATФ → RCO~AMФ + ФФ б) затем идет образование активированной формы ацил-КоА: RCO~AMФ + НS~КоА → RCO~SKoA + AMФ Пирофосфат (ФФ) быстро гидролизуется под действием пирофосфатазы, в результате чего вся реакция оказывается необратимой: ФФ + H2O → 2Ф Суммарное уравнение: RCOOH + ATФ+ НS~КоА→ RCO~SKoA + AMФ + 2Ф
Жирные кислоты с короткой и средней длиной цепи (от 4 до 12 атомов углерода) могут проникать в матрикс митохондрий путём диффузии, там происходит их активация. Жирные кислоты с длинной цепью, которые преобладают в организме человека (от 12 до 20 атомов углерода), активируются ацил-КоА синтетазами, расположенными на внешней мембране митохондрий. Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для длинноцепочных ацил-КоА, образовавшихся в цитоплазме. Переносчиком активированных жирных кислот служит карнитин (витамин Вт), который поступает с пищей или синтезируется из незаменимых аминокислот лизина и метионина. В наружной мембране митохондрий находится фермент карнитинацилтрансфераза I (карнитин-палъмитоилтрансфераза I), катализи- рующий реакцию с образованием ацилкарнитина:
H3C H3C RCO~SKoA + H3C- N+-CH2-CH-CH2-COOH ↔ H3C- N+-CH2-CH-CH2-COOH + HS~KoA H3C H3C О OH O-C – R Ацил-КоА Карнитин (Вт) Ацилкарнитин Кофермент А
Этот фермент является регуляторным, он регулирует скорость поступления ацильных групп в митохондрии, а, следовательно, и скорость окисления жирных кислот. Образовавшийся ацилкарнитин проходит через межмембранное пространство к наружной стороне внутренней мембраны и транспортируется с помощью карнитинацилкарнитинтранслоказы на внутреннюю поверхность внутренней мембраны митохондрий, где фермент карнитинацилтрансфераза II катализирует перенос ацила на внутримитохондриальный КоА, то есть обратную реакцию (рис.9).
Рис.9. Перенос жирных кислот с длинным углеводородным радикалом через мембраны митохондрий
Итак, ацил-КоА становится доступным для ферментов β -окисления. Свободный карнитин возвращается на цитозольную сторону внутренней мембраны митохондрий той же транслоказой. После этого ацил-КоА включается в реакции β -окисления. В матриксе митохондрий происходит катаболизм (распад) ацил-КоА в результате повторяющейся последовательности из четырех реакций. 1) Первой реакцией в каждом цикле является его окисление ферментом ацил-КоА-дегидрогеназой, коферментом которого является ФАД. Дегидрирование происходит между β - и α - атомами углерода, в результате чего в углеродной цепи образуется двойная связь и продуктом этой реакции является еноил-КоА:
R-CH2-CH2CO~SKoA + ФАД → R-CH=CHCO~SKoA + ФАДН2
|