АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Окисление жирных кислот

Жирн кислоты поступают с пищей или синтезируются в организме. часть глюкозы превращается сначала в жирные кислоты, а затем в жиры. путь катаболизма жирных кислот заканчивается образованием ацетил-КоА.

β-Окисление( окисление ж кислоты происходят у β-углеродного атома ): от карбоксильного конца жирной кислоты последовательно отделяется по 2 атома углерода в виде ацетил-КоА. обеспечивает синтез АТФ в дыхательной цепи. происходит только в аэробных условиях.

α -Окисление жирных кислот. от жирной кислоты (более 20 углероных атомов) отщепляется по одному атому углерода, выделяющемуся в виде СО₂

не связан с синтезом АТФ. α-Окислению подвергаются также жирные кислоты с разветвлённой углеводородной цепью, например фитановая, В этой кислоте у каждого третьего атома углерода находится метильная группа, что делает невозможным β-окисление данной кислоты. При α-окислении фитановой кислоты вначале удаляется метильная группа, а затем происходит цикл р-окисления.

6. активация жирных к-т: т.е. связаны макроэргической связью с коферментом А: RCOOH + HSKoA + АТФ → RCO ~ КоА + АМФ + PPi.

Р катализирует фермент ацил-КоА синтетаза. Выделившийся в ходе реакции пирофосфат гидролизуется ферментом пирофосфатазой: Н₄Р₂О₇ + Н₂О → 2 Н₃РО₄.

Ацил-КоА синтетазы находятся цитозоле и в матриксе митохондрий. Жирные кислоты с короткой и средней длиной цепи (4-12 атомов углерода) могут проникать в матрикс митохондрий путём диффузии. Их Активация происходит в матриксе митохондрий. Жирные кислоты с длинной цепью (12-20), активируются ацил-КоА синтетазами, расположенными на внешней мембране митохондрий.

7. Роль карнитина: β-Окисление жирных кислот, происходит в матриксе митохондрий, поэтому после активации жирные кислоты должны транспортироваться внутрь митохондрий. Жирные кислоты с длинной углеводородной цепью переносятся через плотную внутреннюю мембрану митохондрий с помощью карнитина. Карнитин поступает с пищей или синтезируется из незаменимых аминокислот лизина и метионина. В реакциях синтеза карнитина участвует витамин С.

В наружной мембране митохондрий находится фермент карнитинацилтрансферазаI, катализирующий р с образованием ацилкарнитина.

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. Таким образом, ацил-КоА становится доступным для ферментов β-окисления. Свободный карнитин возвращается на цитозольную сторону внутренней мембраны митохондрий той же транслоказой.

На внутренней поверхности внутренней мембраны находится фермент карнитинацил трансфераза II, катализирующий обратный перенос ацила с карнитина на внутримитохондриальный КоА. После этого ацил-КоА включается в реакции β-окисления.

8. Е эффективность: Продуктами каждого цикла β-окисления являются FADH₂, NADH и ацетил-КоА. в каждом "цикле" одни и те же, остаток кислоты, который входит в каждый последующий цикл, короче на 2 углеродных атома. В последнем цикле окисляется жирная кислота из 4 атомов углерода, поэтому образуются 2 молекулы ацетил-КоА, а не 1, как в предыдущих. Суммарное уравнение, например пальмитоил-КоА: С₁₅Н₃₁СО-КоА + 7 FAD + 7 NAD₊ + 7 HSKoA → 8 СН₃-СО-КоА + 7 FADH₂ + 7 (NADH + H⁺)

при окислении пальмитиновой кислоты из общей суммы молекул АТФ необходимо вычесть 2 молекулы, так как на активацию жирной кислоты тратится энергия 2 макроэргических связей

За один цикл b —окисления образуется 1 молекула ацетил—СоА, окисление которого в цитратном цикле обеспечивает синтез 12 моль АТР. Кроме того, образуется 1 моль FADH₂ и 1 моль NADH, при окислении которых в дыхательной цепи синтезируется соответственно 2 и 3 моль АТР (в сумме 5).

Таким образом, при окислении, например, пальмитиновой кислоты (С16) происходит 7 циклов b —окисления, в результате которых образуется 8 моль ацетил—СоА, 7 моль FADH₂и 7 моль NADH+Н+. Следовательно, выход АТР составляет 35 АТР в результате b —окисления и 96 АТР в результате цитратного цикла, что соответствует в сумме 131 моль АТР.

9. β-окисление ненасыщ ж к-т: β-Окисление идёт обычным путём до тех пор, пока двойная связь не окажется между третьим и четвёртым атомами углерода. Затем фермент еноил-КоА изомераза перемещает двойную связь из положения 3-4 в положение 2-3 и изменяет цис-конформацию двойной связи на транс-, которая требуется для р-окисления. В этом цикле Р-окисления первая реакция дегидрирования не происходит, так как двойная связь в радикале жирной кислоты уже имеется. Далее циклы β-окисления продолжаются, не отличаясь от обычного пути.

10. α -Окисление жирных кислот. В липидах мозга и др отделах нервной ткани преобладают жирные кислоты с длинной цепью - более 20 углеродных атомов. от жирной кислоты отщепляется по одному атому углерода, выделяющемуся в виде СО₂

не связан с синтезом АТФ. α-Окислению подвергаются также жирные кислоты с разветвлённой углеводородной цепью. Фитановая кислота образуется из фитола, который входит в состав хлорофилла. В этой кислоте у каждого третьего атома углерода находится метильная группа, что делает невозможным β-окисление данной кислоты. При α-окислении фитановой кислоты вначале удаляется метильная группа, а затем происходит цикл р-окисления.

12. ацетил-КоА окисляется в цитратном цикле, поставляющем водород для ЦПЭ.ацетил-КоА подвергаются окислению в цикле ди- и трикарбоновых кислот Кребса. Окисление сопровождается образованием восстановленных форм НАДН + Н⁺и ФАДН₂.

пропионил-КоА карбоксилируется пропионил-КоА-карбоксилазой с образованием метилмалонил-КоА, который после изомеризации превращается в сукцинил-КоА. Сукцинил-КоА является промежуточным метаболитом цитратного цикла и после превращения в оксалоацетат включается вглюконеогенез. Из пропионил-КоА — синтезируется глюкоза. Напротив, образующиеся при β-окислении молекулы ацетил-КоА не могут использоваться для глюконеогенеза, так как оба углеродных атома ацетильного остатка на пути к оксалоацетату превращаются в СО₂.

13. КЕТОНОВЫХ ТЕЛ В печени часть жирных кислот превращается в кетоновые тела, которые окисляются мозгом, нервной тканью, мышцами, обеспечивая энергию для синтеза АТФ и уменьшая потребление глюкозы. К кетоновым телам относят β-гидроксибутират, ацетоацетат и ацетон. Первые две молекулы могут окисляться в тканях, обеспечивая синтез АТФ. Ацетон образуется при высоких концентрациях кетоновых тел в крови

Синтез кетоновых тел в печени. При низком соотношении инсулин/глюкагон в крови в жировой ткани активируется распад жиров. Жирные кислоты поступают в печень в большем количестве, чем в норме, поэтому увеличивается скорость β-окисления. Ацетил-КоА накапливается в митохондриях печени и используется для синтеза кетоновых тел.

В клетках печени при активном β-окислении создаётся высокая концентрация NADH. Это способствует превращению большей части ацетоацетата в β-гидроксибутират, поэтому основное кетоновое тело в крови - именно β-гидроксибутират.

При высокой концентрации ацетоацетата часть его неферментативно декарбоксилируется, превращаясь в ацетон. Ацетон не утилизируется тканями, но выделяется с выдыхаемым воздухом и мочой. Таким путём организм удаляет избыточное количество кетоновых тел, которые не успевают окисляться, но, являясь водорастворимыми кислотами, вызывают ацидоз.

При длительном голодании кетоновые тела становятся основным источником энергии для скелетных мышц, сердца и почек. Таким образом глюкоза сохраняется для окисления в мозге и эритроцитах.

Кетоновые тела - хорошие топливные молекулы; окисление одной молекулы β-гидроксибутирата до СО₂ и Н₂О обеспечивает синтез 27 молекул АТФ. суммарный выход АТФ при окислении одной молекулы β-гидроксибутирата - 26 молекул.

Кетоацидоз. В норме концентрация кетоновых тел в крови составляет 1-3 мг/дл (до 0,2 мМ/л), но при голодании значительно увеличивается. Увеличение концентрации кетоновых тел в крови называют кетонемией, выделение кетоновых тел с мочой - кетонурией. Накопление кетоновых тел в организме приводит к кетоацидозу: уменьшению щелочного резерва (компенсированному ацидозу), к сдвигу рН (некомпенсированному ацидозу), так как кетоновые тела (кроме ацетона) являются водорастворимыми органическими кислотами (рК~3,5), способными к диссоциации: СН₃-СО-СН₂-СООН ↔ СН₃-СО-СН₂-СОО^- + Н⁺.

14. Биосинтез жирных кислот Биосинтез пальмитата начинается с переноса ацетильной группы на уже упомянутый остаток цистеина (Cys-SH) [1] и малонильной группы на 4-фосфопантетеин (Pan-SH) в АПБ [2]. Удлинение цепи происходит вследствие переноса ацетильной группы на углеродный атом С-2 малонильного остатка (голубая стрелка), причем свободная карбоксильная группа отщепляется в виде СО₂ [3]. Следующие три стадии реакции, а именно восстановление 3-оксогруппы [4], отщепление воды [5] и вновь восстановление [6], приводят к жирной кислоте с четырьмя углеродными атомами. Ацилтрансфераза [1] переносит этот промежуточный продукт на цистеиновый остаток, освобождая Pan-SH для присоединения следующего малонильного остатка. После семи циклов ацил-[АПБ]-гидролаза [7] «опознает» и освобождает конечный продукт — молекулу пальмитиновой кислоты

16. Образование малонил-КоА из ацетил-КоА - регуляторная реакция в биосинтезе жирных кислот.

В синтезированной жирной кислоте только 2 дистальных атома углерода происходят из ацетил-КоА, остальные - из малонил-КоА.

Радикал пальмитиновой кислоты удлиняется на 2 углеродных атома, донором которых служит малонил-КоА.

Фактический субстрат реакции удлинения цепи малонил-КоА на каждой стадии конденсации отщепляет карбоксильную группу в вида СО₂.

17. ацилпереносящим белком (АПБ). Этот белок относительно термостабилен, имеет две свободные HS-группы (цистеина и фосфопантетеинового остатка, присоединенного к ОН-группе серина) и вовлекается в процесс синтеза высших жирных кислотпрактически на всех его этапах в комплексе с транс-ацилазами и окислительными ферментами. Мол. масса АПБ составляет около 10000. Данный белок в синтетазной системе выполняет роль КоА.

18. Регуляторный фермент синтеза жирных кислот - ацетил-КоА-карбоксилаза.

Ассоциация/диссоциация комплексов субъединиц фермента. В неактивной форме ацетил-КоА-карбоксилаза представляет собой отдельные комплексы, каждый из которых состоит из 4 субъединиц. Активатор фермента - цитрат; он стимулирует объединение комплексов, в результате чего активность фермента увеличивается. Ингибитор - пальмитоил-КоА; он вызывает диссоциацию комплекса и снижение активности фермента.

· Фосфорилирование/дефосфорилирование ацетил-КоА-карбоксилазы. В постабсорбтивном состоянии или при физической работе глюкагон или адреналин через аденилатциклазную систему активируют протеинкиназу А и стимулируют фосфорилирование субъединиц ацетил-КоА карбоксилазы. Фосфорилированный фермент неактивен, и синтез жирных кислот останавливается. В абсорбтивный период инсулин активирует фосфатазу, и ацетил-КоА карбоксилаза переходит в дефосфорилированное состояние. Затем под действием цитрата происходит полимеризация протомеров фермента, и он становится активным.

· Индукция синтеза ферментов. Длительное потребление богатой углеводами и бедной жирами пищи приводит к увеличению секреции инсулина, который стимулирует индукцию синтеза ферментов: ацетил-КоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитратлиазы, изоцитратдегидрогеназы.

20. синтез ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛОВ. субстратами в синтезе жиров являются ацил-КоА и глицерол-3-фосфат. Метаболический путь синтеза жиров в печени и жировой ткани одинаков, за исключением разных путей образования глицерол-3-фосфата.

21. Обмен глицерофосфолипидов Начальные этапы синтеза глицерофосфолипидов и жиров происходят одинаково до образования фосфатидной кислоты. Фосфатидная кислота может синтезироваться двумя разными путями: через глицеральдегид-3-фосфат и через дигидроксиацетонфосфат

R₁ - радикал насыщенной жирной кислоты; R₂ - радикал полиеновой жирной кислоты; SAM - S-аденозилметионин.

22. Сфингомиелины находятся в мембранах клеток, но наиб ко-во в нервной ткани. Сфингомиелины миелиновых оболочек содержат в основном жирные кислоты с длинной цепью: лигноцериновую (24:0) и нервоновую (24:1) кислоты, а сфингомиелин серого вещества мозга содержит преимущественно стеариновую кислоту. Катаболизм сфингомиелинов происходит в лизосомах.

23. Образование мевалоната Две молекулы ацетил-КоА конденсируются ферм тиолазой с образованием ацетоацетил-КоА

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 1501 | Нарушение авторских прав