Синтезът на мастни киселини се извършва в цитоплазмата на клетката. В митохондриите се случва главно удължаването на съществуващите вериги на мастни киселини. Установено е, че палмитинова киселина (16 въглеродни атома) се синтезира в цитоплазмата на чернодробните клетки, а в митохондриите на тези клетки от вече синтезирана в цитоплазмата палмитинова киселина или от мастни киселини с екзогенен произход, т.е. идващи от червата, се образуват мастни киселини, съдържащи 18, 20 и 22 въглеродни атома. Първата реакция на биосинтеза на мастни киселини е карбоксилирането на ацетил-КоА, което изисква бикарбонат, АТФ и манганови йони. Тази реакция се катализира от ензима ацетил-КоА-карбоксилаза. Ензимът съдържа биотин като протетична група. Реакцията протича на два етапа: I - карбоксилиране на биотин с участието на АТФ и II - прехвърляне на карбоксилната група към ацетил-КоА, в резултат на което се образува малонил-КоА. Malonyl-CoA е първият специфичен продукт на биосинтеза на мастни киселини. В присъствието на подходяща ензимна система, малонил-КоА бързо се превръща в мастни киселини. Последователността на реакциите, протичащи по време на синтеза на мастни киселини:
След това цикълът на реакциите се повтаря. В сравнение с β-окислението, биосинтезата на мастните киселини има редица характерни особености: синтезът на мастни киселини се извършва главно в цитозола на клетката, а окисляването - в митохондриите; участие в процеса на биосинтеза на мастни киселини малонил-КоА, който се образува чрез свързване на СО2 (в присъствието на биотин ензим и АТФ) с ацетил-КоА; на всички етапи от синтеза на мастни киселини участва ацил трансферен протеин (HS-APB); по време на биосинтеза се образува D (-) - изомерът на 3-хидроксикиселините, а не L (+) - изомерът, както е при β-окислението на мастните киселини; необходимостта от синтеза на мастни киселини на коензима NADPH.
50. Холестерол-холестерол е органично съединение, естествен мастен (липофилен) алкохол, съдържащ се в клетъчните мембрани на всички животински организми, с изключение на безядрените (прокариоти). Неразтворим във вода, разтворим в мазнини и органични разтворители. Биологична роля. Холестеролът в клетъчната плазмена мембрана играе ролята на двуслоен модификатор, като му придава определена твърдост чрез увеличаване на плътността на "опаковката" на фосфолипидните молекули. По този начин холестеролът е стабилизатор на течливостта на плазмената мембрана. Холестеролът отваря веригата на биосинтеза на стероидни полови хормони и кортикостероиди, служи като основа за образуването на жлъчни киселини и витамини D, участва в регулирането на клетъчната пропускливост и предпазва червените кръвни клетки от действието на хемолитични отрови. Обмяна на холестерол. Свободният холестерол се окислява в черния дроб и органите, които синтезират стероидни хормони (надбъбречни жлези, тестиси, яйчници, плацента). Това е единственият процес на необратимо отстраняване на холестерола от мембраните и липопротеиновите комплекси. Всеки ден 2-4% от холестерола се изразходват за синтеза на стероидни хормони. В хепатоцитите 60-80% от холестерола се окислява до жлъчни киселини, които се секретират в жлъчката в лумена на тънките черва и участват в храносмилането (емулгиране на мазнините). Заедно с жлъчните киселини в тънките черва се отделя малко количество свободен холестерол, който частично се отстранява с изпражненията, а останалата част се разтваря и заедно с жлъчните киселини и фосфолипидите се абсорбира от стените на тънките черва. Жлъчните киселини осигуряват разграждането на мазнините до съставните им части (емулгиране на мазнините). След извършване на тази функция 70-80% от останалите жлъчни киселини се абсорбират в крайния отдел на тънките черва (илеума) и навлизат в черния дроб през системата на порталната вена. Тук си струва да се отбележи, че жлъчните киселини имат и друга функция: те са най-важният стимулант за поддържане на нормалното функциониране (подвижност) на червата. В черния дроб започват да се синтезират не напълно оформени (зараждащи се) липопротеини с висока плътност. И накрая, HDL се образува в кръвта от специални протеини (апопротеини) на хиломикрони, VLDL и холестерол, идващи от тъканите, включително от артериалната стена. По-просто, холестеролният цикъл може да се обясни по следния начин: холестеролът в липопротеините пренася мазнини от черния дроб до различни части на тялото ви, използвайки кръвоносните ви съдове като транспортна система. След като мазнините се доставят, холестеролът се връща в черния дроб и отново върши своята работа. Първични жлъчни киселини. (холик и хенодеоксихолик) се синтезират в хепатоцитите от холестерол. Вторично: дезоксихолова киселина (първоначално синтезирана в дебелото черво). Жлъчните киселини се образуват в митохондриите на хепатоцитите и извън тях от холестерола с участието на АТФ. Хидроксилирането по време на образуването на киселини се извършва в ендоплазмения ретикулум на хепатоцита. Първичният синтез на жлъчни киселини се инхибира (инхибира) от наличните в кръвта жлъчни киселини. Ако обаче абсорбцията на жлъчни киселини в кръвта е недостатъчна, например поради тежко чревно увреждане, тогава черният дроб, който е в състояние да произвежда не повече от 5 g жлъчни киселини на ден, няма да може да попълни количеството жлъчни киселини, необходимо за организма. Жлъчните киселини са основните участници в ентерохепаталната циркулация при хората. Вторичните жлъчни киселини (дезоксихолева, литохолна, урсодезоксихолева, алохолна и други) се образуват от първични жлъчни киселини в дебелото черво под влияние на чревната микрофлора. Броят им е малък. Дезоксихоловата киселина се абсорбира в кръвния поток и се секретира от черния дроб като част от жлъчката. Литохоловата киселина се абсорбира много по-лошо от дезоксихоловата киселина.
-
В сравнение с β-окислението биосинтеза мазни киселиниима редица характерни особености: синтез мазни киселинисе извършва главно в цитозола на клетката и окисляването ... -
Биосинтезатриглицериди (триацилглицероли). Биосинтеза мазни киселиниМазнините могат да се синтезират както от продукти на разграждането на мазнините, така и от въглехидрати. -
БИОСИНТЕЗАТРИГЛИЦЕРИДИ. Синтезът на триглицериди идва от глицерол и мазни киселини(главно стеаринова, ра. -
Биосинтеза мазни киселини... Синтез мазни киселини -
Биосинтеза мазни киселини... Синтез мазни киселинипротича в цитоплазмата на клетката. Удължаването се случва главно в митохондриите.
Изграждащият елемент за синтеза на мастни киселини в цитозола на клетката е ацетил-КоА, който се образува по два начина: или в резултат на окислително декарбоксилиране на пируват. (виж фиг. 11, етап III), или в резултат на b-окисление на мастни киселини (виж фиг. 8).
Фигура 11 - Схема на превръщането на въглехидратите в липиди
Припомнете си, че превръщането на пирувата, образуван по време на гликолизата, в ацетил-КоА и образуването му по време на β-окислението на мастните киселини се случва в митохондриите. Синтезът на мастни киселини се извършва в цитоплазмата. Вътрешната митохондриална мембрана е непропусклива за ацетил-КоА. Навлизането му в цитоплазмата се осъществява по вид на улеснена дифузия под формата на цитрат или ацетилкарнитин, които се превръщат в цитоплазмата в ацетил-КоА, оксалоацетат или карнитин. Основният път на трансфер на ацетил-коА от митохондриите към цитозола обаче е цитратът (виж Фиг. 12).
Първоначално интрамитохондриалният ацетил-КоА реагира с оксалоацетат, за да образува цитрат. Реакцията се катализира от ензима цитрат синтаза. Полученият цитрат се транспортира през митохондриалната мембрана в цитозола с помощта на специална трикарбоксилатна транспортна система.
В цитозола цитратът реагира с HS-CoA и ATP, отново се разлага на ацетил-CoA и оксалоацетат. Тази реакция се катализира от АТФ цитрат лиаза. Още в цитозола, оксалоацетатът, с участието на цитозолната дикарбоксилат-транспортираща система, се връща в митохондриалния матрикс, където се окислява до оксалоацетат, като по този начин завършва така наречения совалков цикъл:
Фигура 12 - Схема на трансфера на ацетил-КоА от митохондриите към цитозола
Биосинтезата на наситените мастни киселини протича в посока, противоположна на тяхното b-окисление, растежът на въглеводородните вериги на мастните киселини се осъществява поради последователното прикрепване към техните краища на двувъглероден фрагмент (C 2) - ацетил-CoA (виж фиг. 11, етап IV.).
Първата реакция на биосинтеза на мастни киселини е карбоксилирането на ацетил-КоА, което изисква йони на CO 2, ATP и Mn. Тази реакция се катализира от ензима ацетил-КоА - карбоксилаза. Ензимът съдържа биотин (витамин Н) като протетична група. Реакцията протича на два етапа: 1 - карбоксилиране на биотин с участието на АТФ и II - прехвърляне на карбоксилната група към ацетил-CoA, в резултат на което се образува малонил-CoA:
Malonyl-CoA е първият специфичен продукт на биосинтеза на мастни киселини. В присъствието на подходяща ензимна система, малонил-КоА бързо се превръща в мастни киселини.
Трябва да се отбележи, че скоростта на биосинтеза на мастни киселини се определя от съдържанието на захар в клетката. Увеличаването на концентрацията на глюкоза в мастната тъкан на хората и животните и увеличаването на скоростта на гликолиза стимулира синтеза на мастни киселини. Това показва, че метаболизмът на мазнините и въглехидратите са тясно свързани помежду си. Важна роля тук играе реакцията на карбоксилиране на ацетил-КоА с трансформацията му в малонил-КоА, катализирана от ацетил-КоА карбоксилаза. Активността на последните зависи от два фактора: наличието на високомолекулни мастни киселини и цитрат в цитоплазмата.
Натрупването на мастни киселини има инхибиращ ефект върху биосинтеза им, т.е. инхибира карбоксилазната активност.
Специална роля играе цитратът, който е активатор на ацетил-КоА карбоксилазата. В същото време цитратът играе ролята на свързващо звено на въглехидратния и мастния метаболизъм. В цитоплазмата цитратът има двоен ефект при стимулиране на синтеза на мастни киселини: първо, като активатор на ацетил-КоА карбоксилазата и, второ, като източник на ацетилни групи.
Много важна характеристика на синтеза на мастни киселини е, че всички междинни синтезни продукти са ковалентно свързани с ацил-трансферен протеин (HS-ACP).
HS-ACP е протеин с ниско молекулно тегло, който е термично стабилен, съдържа активна HS-група и съдържа пантотенова киселина (витамин B 3) в своята простетична група. Функцията на HS-ACP е подобна на тази на ензима А (HS-CoA) при b-окислението на мастните киселини.
В процеса на изграждане на верига от мастни киселини, междинните продукти образуват естерни връзки с ABP (виж Фиг. 14):
Цикълът на удължаване на веригата на мастни киселини включва четири реакции: 1) кондензация на ацетил-АСР (С 2) с малонил-АСР (С 3); 2) възстановяване; 3) дехидратация и 4) второ намаляване на мастните киселини. На фиг. 13 показва схема за синтеза на мастни киселини. Един цикъл на удължаване на веригата на мастни киселини включва четири последователни реакции.
Фигура 13 - Схема на синтеза на мастни киселини
При първата реакция (1) - реакция на кондензация - ацетил и малонил групи взаимодействат помежду си, за да образуват ацетоацетил-ABP с едновременно освобождаване на CO 2 (C 1). Тази реакция се катализира от кондензиращия ензим b-ketoacyl-ABP синтетаза. CO 2, отцепен от малонил-ACP, е същият CO 2, който участва в реакцията на карбоксилиране на ацетил-ACP. Така в резултат на реакцията на кондензация се образува четиривъглеродно съединение (C 4) от два (C 2) и три въглеродни (C 3) компоненти.
Във втората реакция (2), реакция на редукция, катализирана от b-кетоацил-АСР редуктаза, ацетоацетил-АСР се превръща в b-хидроксибутирил-АСР. Редуциращият агент е NADPH + H +.
При третата реакция (3) на циклична дехидратация, водна молекула се отцепва от b-хидроксибутирил-АСР с образуването на кротонил-АСР. Реакцията се катализира от b-хидроксиацил-АСР дехидратаза.
Четвъртата (последната) реакция (4) от цикъла е редукция на кротонил-АСР до бутирил-АСР. Реакцията протича под действието на еноил-АСР редуктаза. Ролята на редуциращ агент тук играе втората молекула NADPH + H +.
След това цикълът на реакциите се повтаря. Да предположим, че се синтезира палмитинова киселина (С 16). В този случай образуването на бутирил-АСР завършва само в първия от 7 цикъла, във всеки от които началото е добавянето на молекулата на молонил-АСР (С 3) - реакция (5) към карбоксилния край на растяща верига на мастни киселини. Това разцепва карбоксилната група под формата на CO 2 (C 1). Този процес може да бъде представен по следния начин:
С 3 + С 2 ® С 4 + С 1 - 1 цикъл
С 4 + С 3 ® С 6 + С 1 - 2 цикъл
С 6 + С 3 ® С 8 + С 1-3 цикъл
С 8 + С 3 ® С 10 + С 1 - 4 цикъл
С 10 + С 3 ® С 12 + С 1 - 5 цикъл
С 12 + С 3 ® С 14 + С 1 - 6 цикъл
С 14 + С 3 ® С 16 + С 1 - 7 цикъл
Могат да се синтезират не само по-високи наситени мастни киселини, но и ненаситени. Мононенаситените мастни киселини се образуват от наситени в резултат на окисление (десатурация), катализирано от ацил-КоА оксигеназа. За разлика от растителните тъкани, животинските имат много ограничена способност да превръщат наситените мастни киселини в ненаситени. Установено е, че двете най-разпространени мононенаситени мастни киселини - палмитоолеинова и олеинова - се синтезират от палмитинова и стеаринова киселини. В тялото на бозайници, включително хора, линолова (C 18: 2) и линоленова (C 18: 3) киселини не могат да се образуват, например от стеаринова киселина (C 18: 0). Тези киселини са класифицирани като есенциални мастни киселини. Незаменимите мастни киселини включват и арахинова киселина (C 20: 4).
Наред с десатурацията на мастните киселини (образуване на двойни връзки) настъпва и тяхното удължаване (удължаване). Освен това и двата процеса могат да се комбинират и повтарят. Удължаването на веригата на мастните киселини става чрез последователно добавяне на бивъглеродни фрагменти към съответния ацил-КоА с участието на малонил-КоА и NADPH + H +.
Фигура 14 показва пътищата за превръщане на палмитинова киселина в реакции на десатурация и удължаване.
Фигура 14 - Схема на преобразуване на наситени мастни киселини
в ненаситени
Синтезът на всяка мастна киселина завършва чрез отцепването на HS-ACP от ацил-ACP под въздействието на ензима деацилаза. Например:
Получената ацил-КоА е активната форма на мастната киселина.
Образуване на ацетил-КоА и транспортирането му до цитозола
Синтезът на мастни киселини се извършва по време на периода на усвояване. Активната гликолиза и последващото окислително декарбоксилиране на пируват повишават концентрацията на ацетил-КоА в митохондриалния матрикс. Тъй като синтезът на мастни киселини се извършва в цитозола на клетките, ацетил-КоА трябва да се транспортира през вътрешната митохондриална мембрана в цитозола. Въпреки това, вътрешната митохондриална мембрана е непропусклива за ацетил-КоА, следователно в митохондриалния матрикс ацетил-КоА кондензира с оксалоацетат, за да образува цитрат с участието на цитрат синтаза:
Ацетил-КоА + Оксалоацетат -> Цитрат + HS-CoA.
След това транслоказата транспортира цитрата в цитоплазмата (Фигура 8-35).
Прехвърлянето на цитрат в цитоплазмата става само с увеличаване на количеството цитрат в митохондриите, когато изоцитрат дехидрогеназата и α-кетоглутарат дехидрогеназата се инхибират от високи концентрации на NADH и ATP. Тази ситуация се създава по време на периода на усвояване, когато чернодробната клетка получава достатъчно количество енергийни източници. В цитоплазмата цитратът се разцепва от ензима цитрат лиаза:
Цитрат + HSKOA + ATP → Ацетил-КоА + ADP + Pi + Оксалоацетат.
Ацетил-КоА в цитоплазмата служи като начален субстрат за синтеза на мастни киселини, а окса-лоацетатът в цитозола претърпява следните трансформации (виж схемата по-долу).
Пируватът се транспортира обратно към митохондриалния матрикс. Редуциран от действието на ябълчния ензим, NADPH се използва като донор на водород за последващи реакции на синтеза на мастни киселини. Друг източник на NADPH са окислителни стъпки на пентозофосфатния път на глюкозния катаболизъм.
Образуване на малонил-КоАот ацетил-КоА - регулаторна реакция в биосинтеза на мастни киселини.
Първата реакция в синтеза на мастни киселини е превръщането на ацетил-КоА в малонил-КоА. Ензимът, който катализира тази реакция (ацетил-КоА карбоксилаза) принадлежи към класа лигази. Съдържа ковалентно свързан биотин (Фигура 8-36). В първия етап на реакцията CO 2 ковалентно се свързва с биотин поради енергията на АТФ; във втория етап COO се прехвърля към ацетил-CoA с образуването на малонил-CoA. Активността на ензима ацетил-КоА карбоксилаза определя скоростта на всички последващи реакции в синтеза на мастни киселини.
Реакции, катализирани от синтаза на мастни киселини- по-долу е описан ензимен комплекс, който катализира реакциите на синтез на палмитинова киселина.
След образуването на малонил-КоА, синтезът на мастни киселини продължава върху мултиензимния комплекс – синтаза на мастни киселини (палмитоил синтетаза). Този ензим се състои от 2 еднакви протомера, всеки от които има структура на домейн и съответно 7 центъра с различна каталитична активност (фиг. 8-37). Този комплекс последователно удължава радикала на мастната киселина с 2 въглеродни атома, чийто донор е малонил-КоА. Крайният продукт на този комплекс е палмитинова киселина, така че предишното име на този ензим е палмитоил синтетаза.
Първата реакция е прехвърлянето на ацетилната група на ацетил-КоА към тиоловата група на цистеина от ацетилтрансацилазния център (фиг. 8-38). След това, от малонил-КоА, малониловият остатък се прехвърля към сулфхидрилната група на протеина, носещ ацил, от малонилтрансацилазния център. След това комплексът е готов за първия цикъл на синтез.
Ацетилната група кондензира с остатъка от малонил на мястото на отделения CO2. Реакцията се катализира от кетоацил синтазния център. Полученият ацетоацетилов радикал
Схема
Ориз. 8-35. Прехвърляне на ацетилови остатъци от митохондриите към цитозола.Активни ензими: 1 - цитрат синтаза; 2 - транслоказа; 3 - цитрат лиаза; 4 - малат дехидрогеназа; 5 - ензим малик.
Ориз. 8-36. Ролята на биотина в реакцията на карбоксилиране на ацетил-КоА.
Ориз. 8-37. Структурата на мултиензимния комплекс - синтез на мастни киселини.Комплексът е димер от две идентични полипептидни вериги, всяка от които има 7 активни центъра и протеин за трансфер на ацил (ACP). SH групите на протомерите принадлежат към различни радикали. Едната SH-група принадлежи към цистеина, другата принадлежи към остатъка на фосфопантетеиновата киселина. SH-групата на цистеина на един мономер е разположена до SH-групата на 4-фосфопантетеинат на друг протомер. Така протомерите на ензима са разположени от главата до опашката. Въпреки че всеки мономер съдържа всички каталитични места, комплекс от 2 протомера е функционално активен. Следователно 2 мастни киселини всъщност се синтезират едновременно. За простота, диаграмите обикновено изобразяват последователността на реакциите при синтеза на една киселинна молекула.
последователно редуциран от кетоацил редуктазата, след това дехидратиран и отново редуциран от еноил редуктаза - активните центрове на комплекса. В резултат на първия цикъл на реакциите се образува бутирилов радикал, свързан със субединицата на синтазата на мастни киселини.
Преди втория цикъл бутириловият радикал се прехвърля от позиция 2 в позиция 1 (където ацетилът е бил в началото на първия цикъл на реакциите). След това бутириловият остатък претърпява същите трансформации и се удължава с 2 въглеродни атома, произхождащи от малонил-КоА.
Подобни цикли на реакции се повтарят, докато се образува радикал на палмитинова киселина, който под действието на тиоестеразния център се отделя хидролитично от ензимния комплекс, превръщайки се в свободна палмитинова киселина (палмитат, фиг. 8-38, 8-39) .
Общото уравнение за синтеза на палмитинова киселина от ацетил-КоА и малонил-КоА е както следва:
CH 3 -CO-SKOA + 7 HOOC-CH 2 -CO-SKOA + 14 (NADPH + H +) → C 15 H 31 COOH + 7 CO 2 + 6 H 2 O + 8 HSKOA + 14 NADP +.
Основните източници на водород за синтеза на мастни киселини
Във всеки цикъл на биосинтеза на палмитинова киселина протичат 2 редукционни реакции,
Ориз. 8-38. Синтез на палмитинова киселина.Синтаза на мастни киселини: в първия протомер SH-групата принадлежи на цистеина, във втория - на фосфопантетеина. След края на първия цикъл бутириловият радикал се прехвърля в SH-групата на първия протомер. След това се повтаря същата последователност от реакции, както в първия цикъл. Палмитоил-Е е остатък на палмитинова киселина, свързан със синтазата на мастни киселини. В синтезираната мастна киселина само 2 дистални въглеродни атома, маркирани с *, произхождат от ацетил-КоА, а останалите от малонил-КоА.
Ориз. 8-39. Обща реакционна схема за синтез на палмитинова киселина.
донор на водород, в който служи коензимът NADPH. Възстановяването на NADP+ става при следните реакции:
дехидрогениране в оксидативните етапи на пентозофосфатния път на глюкозния катаболизъм;
дехидрогениране на малат с ябълчен ензим;
дехидрогениране на изоцитрат чрез цитозолна NADP-зависима дехидрогеназа.
2. Регулиране на синтеза на мастни киселини
Регулаторният ензим за синтеза на мастни киселини е ацетил-КоА карбоксилаза. Този ензим се регулира по няколко начина.
Асоцииране / дисоциация на комплекси от ензимни субединици.В неактивна форма ацетил-КоА карбоксилазата е отделен комплекс, всяка от които се състои от 4 субединици. Ензимен активатор - цитрат; стимулира обединяването на комплексите, в резултат на което се повишава активността на ензима. Инхибиторът е палмитоил-КоА; причинява дисоциация на комплекса и намаляване на ензимната активност (фиг. 8-40).
Фосфорилиране / дефосфорилиране на ацетил-КоА карбоксилаза.В състояние след абсорбция или по време на физическа работа, глюкагонът или адреналинът чрез аденилатциклазната система активира протеин киназа А и стимулира фосфорилирането на субединиците ацетил-КоА карбоксилаза. Фосфорилираният ензим е неактивен и синтезът на мастни киселини е спрян. По време на периода на абсорбция инсулинът активира фосфатазата и ацетил-КоА карбоксилазата се дефосфорилира (фиг. 8-41). След това, под действието на цитрата, настъпва полимеризация на ензимните протомери и той става активен. Освен че активира ензима, цитратът има и друга функция в синтеза на мастни киселини. По време на периода на абсорбция цитратът се натрупва в митохондриите на чернодробните клетки, в състава на които остатъкът от ацетил се транспортира до цитозола.
Индукция на ензимния синтез.Дългосрочната консумация на храна, богата на въглехидрати и бедна на мазнини, води до повишаване на секрецията на инсулин, което стимулира индуцирането на синтеза на ензими: ацетил-КоА карбоксилаза, синтаза на мастни киселини, цитрат лиаза,
Ориз. 8-40. Асоцииране / дисоциация на ацетил-КоА карбоксилазни комплекси.
Ориз. 8-41. Регулиране на ацетил-КоА карбоксилаза.
Ориз. 8-42. Удължаване на палмитинова киселина в ER.Радикалът на палмитинова киселина е удължен с 2 въглеродни атома, чийто донор е малонил-КоА.
изоцитрат дехидрогеназа. Следователно, прекомерната консумация на въглехидрати води до ускоряване на превръщането на глюкозните катаболни продукти в мазнини. Постенето или диетата, богата на мазнини, води до намаляване на синтеза на ензими и следователно на мазнини.
3. Синтез на мастни киселини от палмитинова киселина
Удължаване на мастните киселини.В ER се получава удължаване на палмитинова киселина с участието на малонил-КоА. Последователността на реакциите е подобна на тази, която се случва по време на синтеза на палмитинова киселина, но в този случай мастните киселини се свързват не със синтазата на мастни киселини, а с CoA. Ензимите, участващи в удължаването, могат да използват не само палмитинова, но и други мастни киселини като субстрати (фиг. 8-42), следователно в тялото могат да се синтезират не само стеаринова киселина, но и мастни киселини с голям брой въглеродни атоми.
Основният продукт на удължаване в черния дроб е стеаринова киселина (C 18: 0), но в мозъчната тъкан се образува голямо количество мастни киселини с по-дълга верига, от C 20 до C 24, които са необходими за образуване на сфинголипиди и гликолипиди.
В нервната тъкан се осъществява синтез на други мастни киселини – α-хидрокси киселини. Оксидази със смесени функции хидроксилират С 22 и С 24 киселини, за да образуват лигноцеринова и церебронова киселини, намиращи се само в мозъчните липиди.
Образуване на двойни връзки в радикалите на мастните киселини.Включването на двойни връзки в радикалите на мастните киселини се нарича десатурация. Основните мастни киселини, образувани в човешкото тяло в резултат на десатурация (фиг. 8-43), са палмитоолеинова (C16: 1Δ9) и олеинова (C18: 1Δ9).
Образуването на двойни връзки в радикалите на мастните киселини се случва в ER в реакции, включващи молекулен кислород, NADH и цитохром b 5. Ензимите на мастната десатураза, присъстващи в човешкото тяло, не могат да образуват двойни връзки в радикалите на мастните киселини, дистални от деветия въглероден атом, т.е. между девети и
Ориз. 8-43. Образуване на ненаситени мастни киселини.
метил въглеродни атоми. Следователно мастните киселини от семействата ω-3 и ω-6 не се синтезират в организма, те са незаменими и трябва да се доставят с храната, тъй като изпълняват важни регулаторни функции.
Образуването на двойна връзка в радикала на мастна киселина изисква молекулен кислород, NADH, цитохром b 5 и FAD-зависима цитохром b 5 редуктаза. Водородните атоми, които се отцепват от наситената киселина, се освобождават под формата на вода. Един атом молекулен кислород е включен във водната молекула, а другият също се редуцира до вода с участието на NADH електрони, които се пренасят през FADH 2 и цитохром b 5.
Ейкозаноидите са биологично активни вещества, синтезирани от повечето клетки от полиенови мастни киселини, съдържащи 20 въглеродни атома (думата „ейкоза“ на гръцки означава 20).
Синтез на палмитинова киселина (С16) от ацетил-КоА.
1) Той тече в цитоплазмата на чернодробните клетки и мастната тъкан.
2) Стойност: за синтеза на мазнини и фосфолипиди.
3) Протича след хранене (по време на периода на усвояване).
4) Образува се от ацетил-КоА, получен от глюкоза (гликолиза → OPVA → Ацетил-КоА).
5) В процеса се повтарят последователно 4 реакции:
кондензация → възстановяване → дехидратация → възстановяване.
В края на всеки LCD цикъл удължава с 2 въглеродни атома.
Донор 2С - малонил-КоА.
6) NADPH + H + участва в две редукционни реакции (50% идва от PPP, 50% от ензима MALIK).
7) Само първата реакция протича директно в цитоплазмата (регулаторна).
Останалите 4 са циклични - на специален палмитат синтазен комплекс (синтез само на палмитинова киселина)
8) В цитоплазмата функционира регулаторен ензим - Ацетил-КоА-карбоксилаза (АТФ, вит. Н, биотин, IV клас).
Структурата на палмитат синтазния комплекс
Палмитат синтазата е ензим, състоящ се от 2 субединици.
Всеки се състои от един PPC със 7 активни центъра.
Всеки активен център катализира своя собствена реакция.
Всеки PPC съдържа ацил-трансферен протеин (ACP), върху който се осъществява синтеза (съдържа фосфопантетонат).
Всяка субединица има HS група. В единия HS-групата принадлежи към цистеина, а в другия към фосфопантотеновата киселина.
Механизъм
1) Ацетил-Коа, получен от въглехидрати, не може да влезе в цитоплазмата, където се осъществява синтеза на FA. Излиза чрез първата реакция на TCA - образуването на цитрат.
2) В цитоплазмата цитратът се разпада на ацетил-коа и оксалоацетат.
3) Оксалоацетат → малат (CTA реакция в обратна посока).
4) Малат → пируват, който се използва в ODPVK.
5) Ацетил-КоА → синтез на FA.
6) Ацетил-КоА под действието на ацетил-КоА-карбоксилазата се превръща в малонил-КоА.
Активиране на ензима ацетил-КоА карбоксилаза:
а) чрез засилване на синтеза на субединици под действието на инсулин - три тетрамера се синтезират отделно
б) под действието на цитрата три тетрамера се комбинират и ензимът се активира
в) по време на гладуване глюкагонът инхибира ензима (чрез фосфорилиране), синтезът на мазнини не се осъществява
7) един ацетил CoA от цитоплазмата се прехвърля в HS-групата (от цистеин) на палмитат синтазата; един малонил-КоА на HS-група на втората субединица. По-нататък се появяват палмитат синтаза:
8) тяхната кондензация (ацетил CoA и малонил-CoA)
9) възстановяване (донор - NADPH + H + от PPP)
10) дехидратация
11) възстановяване (донор - NADPH + H + от MALIK-ензим).
В резултат на това ацилният радикал се увеличава с 2 въглеродни атома.
 |
Мобилизиране на мазнините
При гладуване или продължителна физическа активност се отделя глюкагон или адреналин. Те активират TAG липазата в мастната тъкан, която се намира в адипоцитите и се нарича тъканна липаза(чувствителни към хормони). Той разгражда мазнините в мастната тъкан до глицерол и мастни киселини. Глицеролът отива в черния дроб за глюконеогенеза. FAs влизат в кръвния поток, свързват се с албумин и влизат в органи и тъкани, използват се като източник на енергия (от всички органи, освен мозъкакойто използва глюкоза и кетонни тела по време на гладуване или продължително физическо натоварване).
За сърдечния мускул мастните киселини са основният източник на енергия.
β-окисление
β-окисление- процесът на разделяне на мастните киселини с цел извличане на енергия.
1) Специфичен път на катаболизъм на FA до ацетил-КоА.
2) Той тече в митохондриите.
3) Включва 4 повтарящи се реакции (т.е. условно циклични):
окисление → хидратация → окисление → разцепване.
4) В края на всеки цикъл FA се съкращава с 2 въглеродни атома под формата на ацетил-КоА (влизайки в CTC).
5) 1 и 3 реакции - окислителни реакции, свързани с CPE.
6) Вит. B 2 - коензим FAD, вит. PP - NAD, пантотенова киселина - HS-KoA.
Механизъм на пренос на FA от цитоплазмата към митохондриите.
1. FAs трябва да се активират преди да влязат в митохондриите.
Само активирана FA = ацил-КоА може да се транспортира през двойната липидна мембрана.
Носителят е L-карнитин.
Регулаторният ензим на β-окислението е карнитин ацилтрансфераза-I (KAT-I).
2. CAT-I пренася мастни киселини в междумембранното пространство.
3. Под действието на CAT-I, ацил-КоА се прехвърля към L-карнитин транспортера.
Образува се ацилкарнитин.
4. С помощта на транслоказа, вградена във вътрешната мембрана, ацилкарнитинът се транспортира в митохондриите.
5. В матрицата, под действието на CAT-II, FA се отцепва от карнитина и влиза в β-окисление.
Карнитинът се връща обратно в междумембранното пространство.
В-окислителни реакции
1. Окисление: FA се окислява с участието на FAD (ензим ацил-CoA-DH) → еноил.
FAD влиза в CPE (p / o = 2)
2. Хидратация: еноил → β-хидроксиацил-КоА (ензим еноил хидратаза)
3. Окисление: β-хидроксиацил-CoA → β-кетоацил-CoA (с участието на NAD, който влиза в CPE и има p / o = 3).
4. Разцепване: β-кетоацил-КоА → ацетил-КоА (ензим тиолаза, с участието на HS-KoA).
Ацетил-КоА → CTA → 12 ATP.
Acyl-CoA (C-2) → следващ β-окислителен цикъл.
Изчисляване на енергия при β-окисление
Например меристинова киселина (14C).
Изчисляваме колко ацетил-КоА разлага мастната киселина
½ n = 7 → TCA (12ATP) → 84 ATP.
Преброяваме колко цикъла се разлагат
(1/2 n) -1 = 6,5 (2 ATP в 1 реакция и 3 ATP в 3 реакции) = 30 ATP
· Извадете 1 АТФ, изразходван за активиране на FA в цитоплазмата.
Общо - 113 ATP.
Синтез на кетонни тела
Почти целият ацетил-КоА влиза в CTK. Малка част се използва за синтеза на кетонни тела = ацетонови тела.
Кетонни тела- ацетоацетат, β-хидроксибутират, ацетон (за патология).
Нормалната концентрация е 0,03-0,05 mmol / l.
Синтезират се само в черния дробот ацетил-КоА, получен чрез β-окисление.
Използва се като източник на енергия от всички органи с изключение на черния дроб (без ензим).
При продължително гладуване или захарен диабет концентрацията на кетонни тела може да се увеличи десетократно, т.к при тези условия LC са основният източник на енергия. При тези условия протича интензивно β-окисление и целият ацетил-КоА няма време да се използва в CTC, тъй като:
Липса на оксалоацетат (използва се в глюконеогенезата)
· В резултат на β-окислението се образува много NADH + H + (в 3 реакции), което инхибира изоцитрат-DH.
Следователно, ацетил-КоА се използва за синтеза на кетонни тела.
Защото кетонните тела са киселини, те причиняват промяна в киселинно-алкалния баланс. Появява се ацидоза (поради кетонемия).
Те нямат време да бъдат изхвърлени и се появяват в урината като патологичен компонент → кетурия... Освен това има миризма на ацетон от устата. Това състояние се нарича кетоза.
Метаболизъм на холестерола
холестерол(Xc) е едновалентен алкохол на базата на циклопентановия перхидрофенантренов пръстен.
27 въглеродни атома.
Нормалната концентрация на холестерол е 3,6-6,4 mmol / l, не се допуска по-висока от 5.
За изграждане на мембрани (фосфолипиди: Xc = 1: 1)
Синтез на камъни в жлъчката
Синтез на стероидни хормони (кортизол, прогестерон, алдостерон, калцитриол, естроген)
· В кожата под въздействието на UV се използва за синтеза на витамин D3 – холекалциферол.
Тялото съдържа около 140 g холестерол (главно в черния дроб и мозъка).
Дневната нужда е 0,5-1 g.
Съдържа се самов животински продукти (яйца, масло, сирене, черен дроб).
Xc не се използва като източник на енергия, т.к неговият пръстен не се разцепва до CO 2 и H 2 O и АТФ не се освобождава (няма ензим).
Излишъкът Xc не се екскретира, не се отлага, отлага се в стената на големите кръвоносни съдове под формата на плаки.
Тялото синтезира 0,5-1 g Chs. Колкото повече се консумира с храната, толкова по-малко се синтезира в организма (нормално).
Xc в тялото се синтезира в черния дроб (80%), червата (10%), кожата (5%), надбъбречните жлези, половите жлези.
Дори вегетарианците могат да имат високи нива на холестерол. за синтеза му са необходими само въглехидрати.
Биосинтеза на холестерола
Протича на 3 етапа:
1) в цитоплазмата - преди образуването на мевалонова киселина (подобно на синтеза на кетонни тела)
2) в EPR - към сквален
3) в EPR - до холестерол
Около 100 реакции.
Регулаторният ензим е β-хидроксиметилглутарил-КоА редуктаза (HMG редуктаза). Понижаващите холестерола статини инхибират този ензим.)
Регулиране на HMG редуктазата:
а) Инхибира се от принципа на отрицателната обратна връзка от излишния хранителен холестерол
б) Ензимният синтез (естроген) може да се увеличи или намали (холестерол и камъни в жлъчката)
в) Ензимът се активира от инсулин чрез дефосфорилиране
г) Ако има много ензим, тогава излишъкът може да бъде разцепен чрез протеолиза
Холестеролът се синтезира от ацетил-КоА, получени от въглехидрати(гликолиза → ODPVK).
Полученият холестерол в черния дроб е опакован заедно с мазнини в VLDL неразтворен. VLDL има апопротеин B100, навлиза в кръвния поток и след свързването на апопротеини C-II и E се превръща в зрял VLDL, който влиза в LP-липазата. LDL липазата премахва мазнините от VLDL (50%), оставяйки LDL, който се състои от 50-70% холестеролни естери.
Доставя холестерол до всички органи и тъкани
· В клетките има рецептори в B100, чрез които те разпознават LDL и го усвояват. Клетките регулират доставката на холестерол чрез увеличаване или намаляване на броя на В100 рецепторите.
При захарен диабет може да настъпи гликозилиране на В100 (свързване с глюкоза). Следователно, клетките не разпознават LDL и възниква хиперхолестеролемия.
LDL може да проникне в кръвоносните съдове (атерогенни частици).
Повече от 50% от LDL се връща в черния дроб, където холестеролът се използва за синтезиране на камъни в жлъчката и инхибиране на собствения синтез на холестерол.
Има защитен механизъм срещу хиперхолестеролемия:
Регулиране на синтеза на собствен холестерол според принципа на отрицателната обратна връзка
Клетките регулират потока на холестерола чрез увеличаване или намаляване на броя на В100 рецепторите
Функциониране на HDL
HDL се синтезира в черния дроб. Той е с форма на диск и съдържа малко холестерол.
HDL функции:
Премахва излишния холестерол от клетките и други липопротеини
Доставя C-II и E на други липопротеини
Механизъм на функциониране на HDL:
HDL има апопротеин A1 и LCAT (ензимът лецитин холестерол ацилтрансфераза).
HDL се освобождава в кръвния поток и LDL се доближава до него.
Според A1 LDL се признава, че те имат много холестерол и активират LHAT.
LCAT разцепва FAs от HDL фосфолипиди и ги прехвърля в холестерола. Образуват се естери на холестерола.
Холестеролните естери са хидрофобни, така че преминават в липопротеините.
ТЕМА 8
НАЧИН НА ВЕЩЕСТВА: ОБМЕН НА ПРОТЕИН
Протеин - Това са съединения с високо молекулно тегло, състоящи се от α-аминокиселинни остатъци, които са свързани помежду си чрез пептидни връзки.
Пептидните връзки са разположени между α-карбоксиловата група на една аминокиселина и аминогрупата на друга, следваща я, α-аминокиселина.
Функции на протеини (аминокиселини):
1) пластмаса (основна функция) - протеини на мускули, тъкани, скъпоценни камъни, карнитин, креатин, някои хормони и ензими се синтезират от аминокиселини;
2) енергия
а) при прекомерен прием с храна (> 100 g)
б) при продължително гладуване
особеност:
Аминокиселините, за разлика от мазнините и въглехидратите, не е депозиран .
Количеството свободни аминокиселини в организма е около 35 g.
Източници на протеини за тялото:
Хранителни протеини (основен източник)
Протеини на тъканите
· Синтезирано от въглехидрати.
Азотен баланс
Защото 95% от целия азот в тялото принадлежи на аминокиселини, тогава за метаболизма им може да се съди по азотен баланс - съотношението на входящия азот и екскретирания в урината.
ü Положителен - отделя се по-малко, отколкото постъпва (при деца, бременни, по време на възстановителния период след боледуване);
ü Отрицателен – отделя се повече, отколкото постъпва (старост, период на продължително боледуване);
ü Азотен баланс - при здрави хора.
Защото протеини на храната - основният източник на аминокиселини, тогава казват за “ полезността на протеиновото хранене ».
Всички аминокиселини се делят на:
Сменяеми (8) - Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
· Частично заменяеми (2) - Arg, Gis (синтезират се бавно);
Условно заменяеми (2) - Cis, Tyr (могат да бъдат синтезирани в състояниепостъпления от незаменими - Met → Cis, Fen → Tyr);
Незаменими (8) - Вал, Иле, Лей, Лиз, Мет, Тре, Сешоар, TPF.
В тази връзка се разпределят протеини:
ü Пълен – съдържа всички незаменими аминокиселини
ü Дефектни - не съдържат Met и TPF.
Смилане на протеини
особености:
1) Протеините се усвояват в стомаха, тънките черва
2) Ензими - пептидази (разцепват пептидни връзки):
а) екзопептидази - по ръбовете от C-N-краищата
б) ендопептидаза - вътре в протеина
3) Ензимите на стомаха и панкреаса се произвеждат в неактивна форма - ензими(както биха усвоили собствените си тъкани)
4) Ензимите се активират чрез частична протеолиза (разцепване на част от PPC)
5) Някои аминокиселини се подлагат на гниене в дебелото черво
 |
1. Не се усвояват в устната кухина.
2. В стомаха протеините са засегнати от пепсин(ендопептидаза). Той разцепва връзките, образувани от аминогрупи на ароматни аминокиселини (Tyr, Phen, TPF).
Пепсинът се произвежда от основните клетки като неактивен пепсиноген.
Париеталните клетки произвеждат солна киселина.
HCl функции:
ü Създава оптимално pH за пепсина (1,5 - 2,0)
ü Активира пепсиногена
ü Денатурира протеини (улеснява ензимното действие)
ü Бактерицидно действие
Активиране на пепсиноген
Пепсиногенът под действието на НС1 се превръща в активен пепсин чрез бавно разцепване на 42 аминокиселини. Тогава активният пепсин бързо активира пепсиноген ( автокаталитично).
Така в стомаха протеините се разграждат до къси пептиди, които влизат в червата.
3. В червата панкреасните ензими действат върху пептидите.
Активиране на трипсиноген, химотрипсиноген, проеластаза, прокарбоксипептидаза
В червата, под действието на ентеропептидаза, той се активира трипсиноген... След това се активира от него трипсинактивира всички други ензими чрез частична протеолиза (химотрипсиноген → химотрипсин, проеластаза → еластаза, прокарбоксипептидаза → карбоксипептидаза).
трипсинразцепва връзките, образувани от карбоксилните групи Lys или Arg.
химотрипсин- между карбоксилните групи на ароматните аминокиселини.
Еластаза- връзки, образувани от карбоксилни групи Ala или Gly.
Карбоксипептидазаразцепва карбоксилните връзки от С-края.
Така в червата се образуват къси ди-, трипептиди.
4. Под действието на чревните ензими те се разграждат до свободни аминокиселини.
ензими - ди-, три-, аминопептидаза... Те не са специфични за вида.
Образуваните свободни аминокиселини се абсорбират от вторичния активен транспорт с Na + (срещу градиента на концентрацията).
5. Някои аминокиселини гният.
Гниене - ензимният процес на разграждане на аминокиселините до нискотоксични продукти с отделяне на газове (NH 3, CH 4, CO 2, меркаптан).
Значение: поддържа жизнената активност на чревната микрофлора (по време на гниене Tyr образува токсични продукти фенол и крезол, TPF - индол и скатол). Токсичните продукти навлизат в черния дроб и се правят безвредни.
Катаболизъм на аминокиселини
Основният път е дезаминиране - ензимен процес на разцепване на аминогрупата под формата на амоняк и образуване на безазотна кетокиселина.
Окислително дезаминиране
Неокислителен (Ser, Tre)
Вътрешномолекулно (Неговото)
Хидролитична
Окислително деаминиране (основно)
А) Директен - само за Glu, tk. за всички останали ензимите са неактивни.
Протича на 2 етапа:
1) Ензимни
2) Спонтанен
В резултат на това се образуват амоняк и α-кетоглутарат.
Функции за трансаминиране:
ü Защото реакцията е обратима, служи за синтеза на несъществени аминокиселини;
ü Началният етап на катаболизъм (трансаминирането не е катаболизъм, тъй като количеството на аминокиселините не се променя);
ü За преразпределение на азота в организма;
ü Участва в малат-аспартатния совалков механизъм на пренос на водород при гликолиза (6 реакция).
За определяне на активността на ALT и ASTв клиниката за диагностика на заболявания на сърцето и черния дроб се измерва коефициентът на де Ритис:
При 0,6 - хепатит,
1 - цироза,
10 - инфаркт на миокарда.
Декарбоксилиранеаминокиселини - ензимен процес на отцепване на карбоксилната група под формата на CO 2 от аминокиселини.
В резултат на това се образуват биологично активни вещества - биогенни амини.
Ензимите са декарбоксилази.
Коензим - пиридоксал фосфат ← вит. В 6.
След действие биогенните амини се обезвреждат по 2 начина:
1) Метилиране (добавяне на CH 3; донор - SAM);
2) Окисление с разцепване на аминогрупата под формата на NH 3 (ензим МАО - моноамин оксидаза).
Биосинтезата на мастни киселини най-активно протича в цитозола на чернодробните клетки, червата, мастната тъкан в състоянието Почивкаили след хранене.
Обикновено могат да се разграничат 4 етапа на биосинтеза:
1. Образуване на ацетил-SCoA от глюкоза, други монозахариди или кетогенни аминокиселини.
2. Прехвърляне на ацетил-SCoA от митохондриите към цитозола:
- може да се комбинира с карнитин, подобно на това как висшите мастни киселини се прехвърлят в митохондриите, но тук транспортът върви в различна посока,
- обикновено се състои от лимонена киселинаобразуван при първата реакция на CTK.
Цитратът, идващ от митохондриите в цитозола, се разцепва АТФ цитрат лиазадо оксалоацетат и ацетил-SCoA.
Образуване на ацетил-SCoA от лимонена киселина
Оксалоацетатът допълнително се редуцира до малат и последният или преминава в митохондриите (малат-аспартат совалка), или се декарбоксилира в пируват с ябълчен ензим (ензим "ябълка").
3. Образуване на малонил-SCoA от ацетил-SCoA.
Карбоксилирането на ацетил-SCoA се катализира от ацетил SCoA карбоксилаза, мултиензимен комплекс от три ензима.
Образуване на малонил-SCoA от ацетил-SCoA
4. Синтез на палмитинова киселина.
Реализиран мултиензимкомплекс " синтаза на мастни киселини"(синоним палмитат синтаза), който включва 6 ензима и протеин, пренасящ ацил (APB).
Ацил-транспортиращ протеинвключва производно на пантотенова киселина - 6-фосфопантетеин(FP) с HS-група, като HS-CoA. Един от ензимите на комплекса, 3-кетоацил синтаза, също има HS-група в цистеин. Взаимодействието на тези групи определя началото и продължаването на биосинтеза на мастна киселина, а именно палмитинова киселина. За реакциите на синтез е необходим NADPH.
Активни групи на синтазата на мастни киселини
В първите две реакции малонил-SCoA се прикрепя последователно към фосфопантетеина на ацил-трансферния протеин и ацетил-SCoA към цистеина на 3-кетоацил синтазата.
3-кетоацил синтазакатализира третата реакция - прехвърляне на ацетилната група към С2 малонил с елиминиране на карбоксилната група.
Освен това, кето групата в редукционните реакции ( 3-кетоацил редуктаза), дехидратация (дехидратаза) и отново възстановяване (еноил редуктаза) се превръща в метилен с образуването на наситен ацил, свързани с фосфопантетеин.
Ацилтрансферазапрехвърля получения ацил към цистеин 3-кетоацил синтаза, малонил-SCoA се прикрепя към фосфопантетеин и цикълът се повтаря 7 пъти, докато се образува остатъкът на палмитинова киселина. След това палмитиновата киселина се разцепва от шестия ензим на комплекса, тиоестеразата.
Реакции на синтез на мастни киселини
Удължаване на веригата на мастни киселини
Синтезираната палмитинова киселина, ако е необходимо, навлиза в ендоплазмения ретикулум. Тук с участието малонил-S-CoAи NADPHверигата се удължава до C 18 или C 20.
Ненаситените мастни киселини (олеинова, линолова, линоленова) също могат да се удължат, за да образуват производни на ейкозановата киселина (C 20). Но се въвежда двойната връзка от животинските клетки не повече от 9 въглеродни атомаследователно, ω3- и ω6-полиненаситени мастни киселини се синтезират само от съответните прекурсори.
Например, арахидонова киселина може да се произвежда в клетка само в присъствието на линоленова или линолова киселина. В този случай линоловата киселина (18: 2) се дехидратира до γ-линоленова киселина (18: 3) и се удължава до ейкозотриенова киселина (20: 3), като последната отново се дехидратира до арахидонова киселина (20: 4). Така се образуват мастни киселини от серията ω6
За образуването на мастни киселини от серията ω3, например тимнодонова (20: 5), е необходимо наличието на α-линоленова киселина (18: 3), която се дехидратира (18: 4), удължава (20: 4). ) и отново дехидратиран (20:5).
Зареждане ...