Биосинтез триацилглицеринов и глицерофосфолипидов. Роль фосфатидной кислоты в этих процессах.
Биосинтез триацилглицеролов.
20.2.1. Биосинтез триацилглицеролов и глицерофосфолипидов происходит в цитоплазме клеток. Первые реакции этих метаболических путей совпадают и включают образование фосфатидной кислоты.
Предшественники фосфатидной кислоты - глицерол и жирные кислоты - вступают в реакцию в активной форме.
Образование активной формы глицерола (глицерол-3-фосфата может происходить двумя путями (рисунок 21.1).
Рисунок 20.5. Пути образования глицерол-3-фосфата.
Активация жирных кислот идёт путём образования тиоэфиров коэнзима А – ацил-КоА (см. 19.3.1, рисунок 19.7).
20.2.2. Первая реакция ацилирования глицерол-3-фосфата осуществляется за счёт КоА-производного насыщенной жирной кислоты, например, пальмитиновой. Образуется сложноэфирная связь в 1-м положении (рисунок 20.6, реакция 1).
Вторая реакция ацилирования идёт, как правило, за счёт КоА-тиоэфира ненасыщенной жирной кислоты, например, олеиновой (рисунок 20.6, реакция 2).
В процессе синтеза триацилглицеролов происходит дефосфорилирование фосфатидной кислоты при помощи фосфатидатфосфатазы (рисунок 20.6, реакция 3).
В дальнейшем 1,2-диацилглицерол ацилируется третьей молекулой ацил-КоА, которая может содержать остаток как ненасыщенной, так и насыщенной жирной кислоты (рисунок 20.6, реакция 4).
Рисунок 20.6. Реакции биосинтеза триацилглицеролов.
20.2.3. В организме здорового человека процессы биосинтеза и катаболизма триацилглицеролов взаимно уравновешены.
В тех случаях, когда углеводы, жиры или белки потребляются в количествах, превышающих энергетические потребности организма, излишки калорий запасаются в виде триацилглицеролов. Источником ацетил-КоА для биосинтеза жирных кислот могут служить как углеводы, так и углеродные цепи аминокислот. Накопленный избыток жиров может быть израсходован для получения энергии, например, при голодании.
Скорость биосинтеза триацилглицеролов регулируется гормонами. Инсулин стимулирует поступление глюкозы в клетки и, следовательно, превращение её в жиры. Глюкагон и гормоны надпочечников тормозят этот процесс.
Биосинтез глицерофосфолипидов.
20.3.1. Как известно (18.4.2), глицерофосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты и одного из аминоспиртов (например, этаноламина, холина или серина). Реакции образования фосфатидной кислоты обсуждались в предыдущем параграфе (см. 20.2.2, рисунок 20.6).
Подобно другим предшественникам в биосинтезе липидов, аминоспирты, участвующие в синтезе фосфолипидов, вступают в реакцию в активной форме – в виде соединения с цитидиндифосфатом (ЦДФ). В качестве примера на рисунке 20.7 приводятся реакции активации этаноламина. Обратите внимание, что в реакциях активации аминоспиртов принимают участие два нуклеозидтрифосфата – АТФ и ЦТФ.
Рисунок 20.7. Реакции образования активной формы этаноламина.
Далее остаток фосфоэтаноламина с ЦДФ-этаноламина переносится на 1,2-диацилглицерол, образующийся в результате дефосфорилирования фосфатидной кислоты (рисунок 20.8, реакции 1 и 2). Продуктом реакции является фосфатидилэтаноламин.
Рисунок 20.8. Реакции синтеза фосфатидилхолина.
Синтез фосфатидилхолина происходит путём трёхкратного метилирования фосфатидидэтаноламина. Донором метильных групп служит S-аденозилметионин (рисунок 20.8, реакция 3). Фосфатидилхолин может образоваться также путём активации холина, подобно этаноламину.
Фосфатидилсерин образуется в реакции прямого взаимодействия фосфатидилэтаноламина и серина:
20.3.2. Липотропные факторы – вещества, способствующие синтезу фосфолипидов и препятствующие отложению триацилглицеролов в тканях.
Липотропный эффект этих соединений связан с тем, что общим предшественником триацилглицеролов и фосфолипидов является фосфатидная кислота. При недостатке липотропных факторов фосфатидная кислота используется преимущественно для синтеза триацилглицеролов. Они нерастворимы в воде и накапливаются в клетках, способствуя их жировому перерождению. Запомните, какие липотропные факторы можно использовать в качестве препаратов для его предупреждения:
1) холин – самое распространённое азотистое основание фосфолипидов;
2) метионин – незаменимая аминокислота, предшественник S-аденозилметионина, универсального донора метильных групп;
3) фолиевая кислота и витамин В12 – предшественники коферментов, участвующих в реакциях переноса СН3-групп.
При введении липотропных факторов снижается синтез триацилглицеролов и усиливается выведение жира из клеток при участии липопротеиновых комплексов (см.21.5.2).
16-17 вопросы
Аммиак – это один из конечных продуктов обмена азотсодержащих веществ. Это составляющая фракции остаточного азота сыворотки крови (наряду с мочевиной, мочевой кислотой, креатинином, индиканом). В крови концентрация аммиака невелика - 25-40 мкмоль/л. При более высоких концентрациях он оказывает токсическое действие на организм.
Аммиак токсичен, в первую очередь для ЦНС. Токсичность аммиака связана с его способностью нарушать функционирование ЦЛК, т.к. NH3 выводит из ЦЛК a–кетоглутарат:
a–КГ + NH3 + НАДН.Н+ ® Глу + НАД+ + Н2О.
В итоге восстановительного аминирования a–кето–глутарата происходит снижение активности ЦЛК в клетках ЦНС, что, в свою очередь, угнетает активность аэробного окисления глюкозы. В результате нарушается энергопро–дукция и развивается гипоэнергетическое состояние, т.к. глюкоза – это основной источник энергии для головного мозга.
NH3 образуется в ходе следующих процессов:
1) окислительного дезаминирования аминокислот – это основной путь продукции NH3 ;
1) дезаминирования биогенных аминов;
2) дезаминирования пуриновых оснований (аденин, гуанин);
3) катаболизм пиримидиновых нуклеотидов.
В головном мозге основной источник образования NH3 – дезаминирование АМФ до инозинмонофосфата (ИМФ):
АМФ + Н2О ® ИМФ + NH3.
Фермент, который катализирует эту реакцию, - аденозиндезаминаза.
Аммиак транспортируется кровью к печени и почкам для обезвреживания в составе аминокислот, среди которых основными являются глутамин, аспарагин, аланин.
Обезвреживание NH3 происходит практически сразу после его образования, т.к. в тканях он сразу же включается в состав аминокислот, главным образом глутамина. Однако для дальнейшей детоксикации и выведения амиака существуют биохимические процессы в печени и почках, которые и являются основными путями обезвреживания NH3.
Выделяют следующие механизмы обезвреживания NH3:
1) восстановительное аминирование a–кетоглутарата;
2) образование амидов аминокислот – аспарагина и глутамина;
3) образование аммонийных солей в почках;
4) синтез мочевины.
В тканях аммиак подлежит немедленной нейтрализа–ции. Это достигается путем сочетания процессов (1) и (2).
1) Восстановительное аминирование a–кетоглутарата:
NH3 + a–КГ + НАДН.Н+ ® Глу + НАД + Н2О.
Фермент - глутаматдегидрогеназа
Для этого процесса необходимы значительные концентрации a–КГ. Для того чтобы не было перерасхода a–КГ и работа ЦЛК не была нарушена, a–КГ пополняется за счет превращения ПВК ® ОА ®® a–КГ
2) Образование амидов – это важный вспомогательный механизм обезвреживания NH3 в тканях путем его связывания с Глу или Асп.
Асп + АТФ + NH3 ® Асн + АМФ + ФФнн
Фермент - аспарагинсинтаза
Глу + АТФ + NH3 ® Глн + АМФ + ФФнн
Фермент - глутаминсинтаза
Этот процесс наиболее активен в ЦНС, мышцах, почках, печени (для поддержания внутренней концентрации NH3). Главным образом глн является транспортной формой нетоксичного NH3 из мозга, мышц и др. тканей. Глутамин легко проникает через мембрану, т.к. при физиологических значениях рН он не имеет заряда. При физической нагрузке аланин активно транспортирует NH3 от мышц к печени. Кроме того, большое количество аланина содержит кровь, оттекающую из кишечника. Этот аланин также направляется в печень для глюконеогенеза.
3) Глн и асн с током крови попадают в почки, где подвергаются гидролизу с помощью специальных ферментов – глутаминазы и аспарагиназы, которые есть и в печени:
Асн + Н2О ® Асп + NH3.
Глн + Н2О ® Глу + NH3.
Освободившийся в канальцах почек NH3 нейтрализуется с образованием солей аммония, которые выводятся с мочей:
NH3 + Н++ Сl- ® NH4Cl.
4) Синтез мочевины - это основной путь обезвреживания аммиака. На долю мочевины приходится 80% экскретируемого азота.
Процесс образования мочевины происходит в печени и представляет собой циклический процесс, который называется «орнитиновый цикл» (цикл Кребса–Гензелайта).
В цикле принимают участие две аминокислоты, которые не входят в состав белков – орнитин и цитруллин, и две протеиногенные аминокислоты – аргинин, аспарагин.
Процесс включает пять реакций: первые две протекают в митохондриях, остальные - в цитозоле гепатоцитов. Некоторые ферменты мочевинообразования есть в мозге, эритроцитах, сердечной мышце, однако весь набор ензимов есть только в печени.
І реакция – это синтез карбамоилфосфата:
СО2 + NH3 + 2АТФ ® NH2–CО–Ф + 2АДФ + Фн.
Фермент - карбамоилфосфатсинтаза І (митохонд–риальный). Существует также карбамоилфосфатсинтаза ІІ (в цитозоле), которая участвует в синтезе пиримидиновых нуклеотидов.
Карбамоилфосфатсинтаза І - регуляторный фермент, для которого активатором является N–ацетилглутамат.
ІІ реакция – включение карбамоилфосфата в циклический процесс. В этой реакции происходит его конденсация с орнитином), в результате чего образуется цитруллин (реакция также происходит в митохондриях).
III реакция - образование аргининосукцината. Это вторая реакция, в которой используется энергия АТФ.
IV реакция - расщепление аргининосукцината с образованием аргинина и фумарата. Последний может поступать в ЦЛК, усиливая его работу. Т.о. это анаплеротическая (пополняющая) реакция для ЦЛК.
V реакция - регенерация орнитинасобразованием мочевины.
Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 2312 | Нарушение авторских прав
|