Схема гидролиза триацилглицеринов под действием липазы
Триацилглицерины → диацилглицерины → моноацилглицерины → глицерол
липаза липаза липаза
↓ ↓ ↓
жирные кисоты. жирные кисоты. жирные кисоты.
Метаболизм глицерола.
У млекопитающих основным местом накопления триацилглицеринов является цитоплазма жировых клеток. Жировые клетки специализированы для синтеза и хранения триацилглицеринов, а также для их мобилизации в качестве топливных молекул. Для синтеза необходима активная форма глицерина – глицеролфосфат и активная форма жирной кислоты - ацил КоА.
Активация глицерола происходит двумя способами:
В стенке кишечника и почках под действием глицеролкиназы
Цитозоль СН2 – ОН СН2 – ОН
ï ï
СН – ОН +АТФ СН – ОН
ï ¾¾¾¾® ï
СН2 – ОН глицеролкиназа СН2 – ОРО3Н2
В жировой ткани и мышцах активность этого фермента очень низкая и образование глицеролфосфата связано с гликолизом.
СН2ОН СН2 – ОН
ï + НАДН(Н+) ô
С = О ¾¾¾¾¾® СН – ОН
ï глицеролфосфат ô
СН2 – ОРО3Н2 ДГ СН2 – ОРО3Н2
диоксиацетон- глицеролфосфат
фосфат
В печени существует два пути образования глицеролфосфата.
Образованный глицеролфосфат любым из путей взаимодействует с двумя молекулами ацил-КоА.
СН2ОН СН2 – ОСОR СН2ОСОR СН2 – ОСОR
ï 2 RCOSКоА ô НОН ï RCOSКоА ô
СН- ОН ¾¾¾¾¾® СН – ОCOR −−−−−−→ СН- ОСОR ¾¾¾¾¾® СН – ОCOR
ï 2 КоАSH ô фосфатаза ï КоАSH ô
СН2 – ОРО3Н2 СН2 – ОРО3Н2 Рн СН2 – ОН СН2 – ОСОR
Глицеролфосфат фосфатидная кислота диглицерид триглицерид
Окисление глицерола начинается с его активации:
Цитозоль + АТФ + НАД+
глицерол ¾¾¾¾® глицеролфосфат ¾¾¾¾® ДАФ
глицеролкиназа глицеролфосфатДГ
- АДФ - НАДН(Н+)
анаэробный гликолиз
ДАФ аэробный гликолиз
 |
глюконеогенез
Энергетический баланс окисления глицерина до СО2 и Н2О:
- глицеролкиназная реакция – 1 АТФ
- глицеролфосфат ДГ → НАДН (Н+) → + 3 АТФ
- ГА-3-Ф-дегидрогеназная → НАДН (Н+) → 3 АТФ
- глицеролкиназная +1 АТФ - субстратное
- пируваткиназная +1 АТФ - фосфорилирование
- окислительное декарбоксилирование пирувата в ацетил–КоА → НАДН (Н+) → 3 АТФ
- окисление ацетил–КоА в ЦТК → 12 АТФ
ИТОГО: 23-1=22 АТФ
Окисление жирных кислот
Окисление жирных кислот с энергетической целью происходит в митохондриях печени, почек, скелетной и сердечной мышцах. Этот процесс условно делят на 3 этапа:
1 этап – активация жирных кислот в цитоплазме и их транспорт в митохондрии;
2 этап – собственно b - окисление.
3 этап – окисление образующегося ацетил – КоА в ЦТК.
1 этап. Активация жирной кислоты происходит в цитозоле под действием ферментов ацил – КоА – синтетаз с использованием АТФ. Образованный ацил – КоА переносится через мембрану митохондрий с помощью карнитина и ферментов, локализованных в цитозоле и митохондриях карнитинацилтрансфераз. Образованный в цитозе ацил – карнитин способен транспортироваться через мембрану митохондрий. В митохондриях происходит обратный процесс под действием митохондриальной карнитин – ацилтрансферазы и ацил – КоА освобождается.
 |
2 этап. Активизированный ацил – КоА подвергается дегидрированию по b-углеродным атомам при участии ФАД зависимой ДГ:
где n – число атомов углерода,
- число циклов β-окисления,
5 - число молекул АТФ, образуемое за 1 цикл β-окисления,
- число молекул ацетил-КоА
12 - число молекул АТФ при полном окислении ацетил-КоА в ЦТК;
1 – молекула АТФ, которая затрачивается на активацию жирной кислоты.
Ненасыщенные жирные кислоты до места двойной связи окисляются так же, как насыщенные. При окислении жирных кислот с начетным числом атомов углерода образуется не ацетил-КоА, а пропионил-КоА, который превращается в сукцинил-КоА по метилмалонатному пути. Далее сукцинил-КоА в ЦТК через сукцинат, фумарат и L-малат превращается в оксалоацетат (щавелево-уксусную кислоту), который вовлекается в глюконеогенез.
Кетоновые тела. Кетогенез
К кетоновым телам относят: ацетоацетат, b - гидроксибутират и ацетон.
Данные соединения образуются из ацетил-КоА (А–КоА). При сбалансированном расщеплении жиров и углеводов ацетил– КоА включается в ЦТК. Ускоренный катаболизм жирных кислот и низкий уровень использования углеводов могут приводить к накоплению ацетил – КоА и синтезу из него кетоновых тел.
Синтез кетоновых тел протекает в митохондриях печени.
О
О О О //
// // // + СН3 – С ~ SКо А
2 СН3 - С ~ SКо А ¾¾¾¾→ СН3 – С – СН2 – С ~ SКо А ¾¾¾¾®
трансферазаацетоацетил-КоАb-оксил-β-метил-глутарил-КоА-
-КоА-SH синтаза
ОН О О О
/ // // //
НООС – СН2 - С – СН2 – С ~ SКо А ¾→ СН3 – С – СН2 – СООН + СН3 – С~ SКо А
\ лиазаацетоацетат ацетил-Ко А
СН3
b-оксил-β-метил-глутарил-Ко А 
+НАДН(Н+) декар-
Боксилаза
β-гидрокси- - СО2
Бутират ДГ
-НАД+ О
//
СН3 – СНОН – СН2 – СООН СН3 – С – СН3
b-гидроксибутират ацетон
В норме образуется небольшое количество кетоновых тел. В печени ацетоацетат не может окисляться, поэтому с током крови попадает в скелетную и сердечную мышцы.
Например: Ацетоацетат + сукцинил-КоА → 2 ацетил-КоА → ЦТК → СО2 + Н2О +24 АТФ
Голодание и сахарный диабет ведут к усиленному освобождению жирных кислот из тканевых депо и к снижению метаболизма углеводов в печени, что приводит к избыточному образованию кетоновых тел. Накопление кетоновых тел в крови (кетонемия), которые обладают свойствами кислот, снижает рН, что приводит к развитию ацидоза. При избытке кетоновые тела выводятся почками, такое явление называется – кетонурия. В некоторых тяжелых случаях выводятся через легкие в виде ацетона, который обнаруживается в выдыхаемом воздухе.
Биосинтез жирных кислот
Биосинтез жирных кислот можно рассматривать как процесс, состоящий из 3 этапов:
1 этап. Транспорт ацетил-КоА в цитозоль из митохондрий.
Ацетил-КоА образуется в митохондриях, а их мембрана непроницаема для ацетил-КоА. Перенос в цитоплазму осуществляется в виде цитрата (лимонной кислоты).
2 этап. Образование малонил-КоА.
Образование малонил-КоА происходит в результате карбоксилирования ацетил-КоА:
О О
// //
СН3 – С ~ SКоА + СО2 + АТФ ¾¾¾→ НООС – СН2 - С~ SКоА
ацетил-КоА карбоксилазамалонил-КоА
-АДФ, - Н3РО4
3 этап. Удлинение цепи жирной кислоты на 2 атома углерода.
На этом этапе включается мультиферментный синтазный комплекс, в составе которого содержится ацилпереносящий белок (АПБ). Его роль сводится к переносу ацильных радикалов. В процессе синтеза важную роль играют SН-группы (тиогруппы).
Перенос субстрата от фермента к ферменту происходит при участии АПБ. Источником атомов водорода в ходе синтеза жирной кислоты является НАДФН · Н+.
Конденсация
малонил-АПБ + ацетил-АПБ ¾¾¾® ацетоацетил-АПБ
Декарбоксилаза
-СО2, - АПБ-SH
Восстановление
НАДФН·Н+
ацетоацетил-АПБ ¾¾¾® b-гидроксибутирил-АПБ
редуктаза
-НАДФ
Дегидратация
b-гидроксибутирил-АПБ ¾¾¾® кротонил-АПБ
дегидратаза
-Н-ОН
Восстановление
НАДФН·Н+
кротонил-АПБ ¾¾¾® бутирил-АПБ
редуктаза
- НАДФ+
Далее бутирил -АПБ снова вступает в конденсацию с малонил- АПБ и наращивание цепи продолжается до образования пальмитоил-АПБ. Если необходима кислота с более длинной цепью (например, стеариновая), тогда вступает в действие другая ферментативная система, находящая в митохондриях.