β-окисление и синтез жирных кислот (3). Жирные кислоты

• Название: Жирные кислоты
• Дата: 22.11.2022
• Размер: 0.79 Mb.
• Имя файла: β-окисление и синтез жирных кислот (3).docx
• Тип: Документы; #804922

СРОП

β-ОКИСЛЕНИЕ И СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

1 β-Окисление жирных кислот - источник энергии для синтеза АТФ

2. Кетоновые тела: синтез и катаболизм. Кетоацидоз

3. Биосинтез высших жирных кислот и его регуляция
Жирные кислоты, как и глюкоза, являются основными «топливными молекулами». Они содержат большое количество С-Н-связей, при окислении которых выделяется большое количество энергии.

Жирные кислоты, проникающие из крови в клетку, сначала подвергаются реакции активации под действием ацил-КоА синтетазы:
RCOOH+HSKoA+ATP→R-CO-SKoA+AMP+PP_i
ß-Окисление жирных кислот – это специфический путь распада жирных кислот, заканчивающийся образованием ацетил-КоА.
Процесс ß-окисления жирных кислот происходит:

• 
  в матриксе митохондрии;
  
• 
  в аэробных условиях.
  

Внутренняя мембрана митохондрии непроницаема для ацил-КоА, существует система переноса жирных кислот через мембрану в комплексе с карнитином (рис. 1).



Рис.1. Перенос жирных кислот через мембраны митохондрии

Ацилкарнитин транспортируется с помощью карнитинацилкарнитинтранс-локазы на внутреннюю поверхность внутренней мембраны митохондрий, где фермент карнитинацилтрансфераза II катализирует перенос ацила на внутримитохондриальный КоА. Таким образом, ацил-КоА становится доступным для ферментов β-окисления.

В матриксе митохондрий начинается процесс β-окисления, представляющий собой четыре последовательные реакции:

1. 
   дегидрирование;
   
2. 
   гидратация;
   
3. 
   дегидрирование;
   
4. 
   отщепление ацетил-КоА.
   

Формула, по которой рассчитывается количество молекул АТФ:



2* - энергия двух макроэргических связей АТФ используется на активацию жирной кислоты.

Скорость процесса β-окисления зависит от ряда факторов:

• состояния голодания или сытости (т.е. соотношения инсулин - глюкагон);

• активности регуляторного фермента карнитинацилтрансферазы I;

• доступности субстрата - жирных кислот;

• потребности клетки в энергии;

• доступности кислорода.
Жирные кислоты – важный источник энергии для тканей:

• 
  скелетных мышц;
  
• 
  миокарда;
  
• 
  печени.
  

Жирные кислоты:

• 
  не проникают через гематоэнцефалический барьер;
  
• 
  являются гидрофобными молекулами.
  

Мозг не использует жирные кислоты как источник энергии. При длительном голодании печень перерабатывает 50% жирных кислот в другие источники энергии - кетоновые тела.
2. К кетоновым телам относят:

1) β-гидроксибутират;

2) ацетоацетат;

3) ацетон.
Только первые два являются источниками энергии и могут окисляться в тканях. В норме концентрация кетоновых тел в крови невелика и составляет 1-3 мг/дл.
Синтез кетоновых тел увеличивается при:

• голодании;

• длительной интенсивной физической нагрузке;

• употреблении пищи, богатой жирами, но с низким содержанием углеводов (диета Аткинса, «кремлевская» диета);

• сахарном диабете.
Синтез кетоновых тел происходит:

• 
  в митохондриях печени;
  

Исходным субстратом синтеза служит ацетил-КоА, образующийся в результате β-окисления жирных кислот (рис. 2)



Рис. 2 Синтез кетоновых тел в митохондриях гепатоцитов

Регуляция синтеза кетоновых тел:

мобилизация ТАГ, жирные кислоты, ацилКоА, ГМГ-КоА-синтаза, HS-КоА, кетоновые тела .

Окисление кетоновых тел происходит во многих тканях кроме:

• 
  печени;
  
• 
  эритроцитов.
  

Ферменты окисления кетоновых тел:

1. 
   β-гидроксибутират-дегидрогеназа;
   
2. 
   сукцинил-КоА-ацетоацетат-трансфераза;
   
3. 
   тиолаза;
   

Кетонемия - повышение концентрации кетоновых тел в крови.

Кетоацидоз- накопление кетоновых тел в организме.

Повышение кетоновых тел декарбоксилирование ацетоацетатаацетон.

Ацетон:

• 
  не утилизируется как источник энергии;
  
• 
  выводится из организма.
  

Кетонурия - выведение кетоновых тел с мочой.
Теоретический выход АТФ окисления кетоновых тел: 26 молекул АТФ.
3. Синтез жирных кислот происходит:

• 
  в абсорбтивный период;
  
• 
  при высокой концентрации глюкозы в крови;
  
• 
  в печени и жировой ткани;
  
• 
  в молочных железах в период лактации.
  

При синтезе жирных кислот активируются:

• 
  гликолиз;
  
• 
  пентозофосфатный путь катаболизма глюкозы.
  

В результате активации образуются субстраты для синтеза жирных кислот:

• 
  ацетил-КоА;
  
• 
  NADPH:
  
• 
  ATФ.
  

Синтезированные жирные кислоты включаются в состав других молекул:

• 
  жиров;
  
• 
  фосфолипидов.
  

Ацетил-КоА:

• 
  не проникает через мембрану митохондрий в цитоплазму;
  
• 
  конденсируется ферментом цитратсинтазой с оксалоацетатом:
  

• 
  Цитрат:
  

• 
  с помощью транслоказы переносится в цитоплазму;
  
• 
  расщепляется под действием цитратлиазы:
  

Реакция, катализируемая малик-ферментом, является одним из источников NADPH для синтеза жирных кислот:



Другой источник NADPH - реакция, катализируемая ферментом пентозофосфатного пути - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой.

Первая реакция синтеза жирных кислот - это превращение ацетил-КоА в малонил-КоА:


Ацетил-КоА-карбоксилаза – регуляторный фермент биосинтеза жирных кислот. Коферментом является биотин.
Активность ацетил-КоА-карбоксилазы регулируется путем:

• 
  ассоциации-диссоциации протомеров: цитрат стимулирует ассоциацию - активность фермента↑, ацил-КоА ускоряет диссоциацию – активность фермента↓;
  
• 
  фосфорилирования-дефосфорилирования: инсулин стимулирует дефосфорилирование – активность фермента↑, глюкагон, адреналин – фосфорилирование – активность фермента↓;
  
• 
  индукция синтеза новых молекул фермента под влиянием инсулина.
  

Последующие реакции синтеза жирных кислот катализируются ферментным комплексом - синтазой жирных кислот или пальмитатсинтазой.

Мультиферментный комплекс - состоит из 6 ферментов, связанных ацилпереносящим белком.

Ацилпереносящий белок:

• 
  имеет 2 свободные HS-группы;
  
• 
  вовлекается в процесс синтеза жирных кислот на всех его этапах.
  

Рис.3. Синтез пальмитиновой кислоты

• 
  Жирные кислоты с числом углеродных атомов больше, чем 16 синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме, анологично тому, как это происходит на пальмитилсинтазе. Однако, каждую стадию процесса катализируют отдельные ферменты. Удлинение цепи происходит с помощью малонил-КоА, а в реакциях восстановления используется NADPH.
  
• 
  Образование ненасыщенных жирных кислот, например олеиновой (десатурация) –происходит на мембране эндоплазматического ретикулума. Двойные связи возникают за счет работы оксигеназы жирных кислот, которая требует участия О₂ и NADPH.