1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Биология
  3. Синтез жирных кислот

Синтез жирных кислот

Биосинтез жирных кислот и жиров в организме человека является достаточно активным метаболическим процессом. В значительной степени это обусловлено тем, что жиры могут запасаться в больших количествах. Так, в организме человека массой 70 кг содержится около 12 кг жиров. Жирные кислоты входят также в состав фосфолипидов и гликолипидов. Эти вещества в организме не запасаются, но как структурные компоненты мембран постоянно обновляются. Таким образом, в организме интенсивно синтезируются высшие жирные кислоты. Наиболее интенсивно этот процесс протекает в печени и жировой ткани.

Процесс распада жирных кислот, то есть бета-окисления, заключается в постепенном отщеплении ацетильных групп в виде ацетил-КоА. Однако синтез жирных кислот не является обратным процессом постепенного присоединения ацетильных групп с помощью таких же ферментативных реакций, а осуществляется другим путем – с участием других ферментов, коферментов и в другой части клетки.

Исходное вещество для синтеза жирных кислот – ацетил-КоА. Источниками ацетил-КоА является распад глюкозы (путем гликолиза и окислительного декарбоксилирования пирувата), бета-окисления жирных кислот, а также распад углеродных скелетов аминоксилот. Образуется ацетил-КоА в митохондриях, а синтез жирных кислот происходит в цитоплазме. Молекулы ацетил-КоА не могут проникать через митохондриальную мембрану, поэтому сначала ацетил-КоА превращается в вещество, которое переносится через мембрану. Таким веществом является цитрат. И в тех условиях, когда цикл Кребса заторможен, что имеет место в условиях достаточного накопления АТФ, цитрат проникает из митохондрий в цитозоль с помощью специальной транспортной системы и здесь распадается до ацетил-КоА и оксалоацетата под действием фермента цитратлиазы.

Перенос оксалоацетата обратно в митохондрии осуществляется с помощью пируват- малатного цикла. Функционирование этого цикла приводит также к восстановлению НАДФ + до НАДФН, который используется при синтезе жирных кислот.

Но непосредственным субстратом для синтеза жирных кислот служит не ацетил-КоА, а вещество, которое образуется при карбоксилирования ацетил-КоА и называется малонил-КоА. Поэтому предварительно молекула ацетил-КоА под действием фермента ацетил-КоА-карбоксилазы превращается в малонил-КоА.

Ацетил-КоА-карбоксилаза является регуляторным ферментом и активируется цитратом. Таким образом, как только в митохондриях возрастает количество цитрата, он выходит из митохондрий в цитоплазму и одновременно выступает как предшественник ацетил-КоА и активатор ацетил-КоА-карбоксилазы.

Непосредственный синтез жирных кислот обеспечивает сложный ферментативный комплекс – синтетаза жирных кислот (пальмитилсинтетаза). В состав этого комплекса входят 6 ферментов и специальный ацилпереносний белок, который имеет 2 свободные НS-группы. Одна HS-группа принадлежит активному остатка цистеина, а вторая – простетической группе 4-фосфопантотеину, походном пантотеновой кислоты. Функция ацилпереносного белка в биосинтезе жирных кислот аналогична функции коэнзима А в бета-окислении жирных кислот. Построение цепи жирной кислоты начинается с того, что в одной HS-группы ацилпереносного белка присоединяется ацетильных группа из ацетил-КоА, а ко второй HS-группы – малонильна группа из малонил-КоА.

Ацетильных и малонильна группа взаимодействуют в реакции конденсации, при этом от малонильнои группы отщепляются СО2, благодаря чему двовуглецевий фрагмент остается, быстро соединяется с ацетильных группой и образуется ацетоацетильна группа, присоединенная к другу HS-группы, а вторая HS-группа становится свободной. Атомы углерода с ацетил становятся крайними в ацетоацетильний группе, а дальше – и в целом жирной кислоте. СО2, который отщепляется от малониальнои группы, – это тот же СО2, который был присоединен при синтезе малонил-КоА. Таким образом, углерод из углекислого газа в цепь жирной кислоты не включается.

Следующие реакции синтеза противоположные реакций бета-окисления жирных кислот. Кетогруппы в бета-положении восстанавливается до гидроксильной группы (реакция гидрирования), далее происходит дегидратация с образованием двойной связи между 2 и 3 положениями и снова реакция восстановления двойной связи. Восстановителем служит НАДФН. В результате образуется остаток жирной кислоты из четырех атомов углерода, присоединенный к ферменту. Теперь начинается новый цикл реакций, приводит к росту цепи до 6 атомов углерода:

  • – Перенос малонильнои группы, связанной с КоА, на HS-АПБ;
  • – Конденсация с высвобождением СО2, образованием бета-кетоацил из 6 атомов углерода;
  • – Последовательные реакции восстановления, дегидратации и восстановления.

Далее цикл повторяется и после семи таких циклов образуется 16-ти-углеродный пальмитил, связанный с ферментом, с которого под действием гидролазы высвобождается пальмитиновая кислота.

Таким образом, углеродный скелет жирной кислоты последовательно наращивается от метильного конца к карбоксильного. А при бета-окислении цепь укорачивается на двовуглецеви фрагменты в обратном направлении. Если же учитывать, что малонил-КоА образуется из ацетил-КоА с затратой АТФ, а также, что для переноса одной молекулы ацетил-КоА из митохондрий в цитоплазму тоже затрачивается одна молекула АТФ (для расщепления цитрата). Синтез жирных кислот требует затраты энергии макроэргических связей АТФ и восстановленного потенциала НАДФН2.

Таким образом, одновременно с синтезом должен протекать катаболический екзергоничний процесс (окисление углеводов или жиров). Также должны протекать процессы, которые обеспечивают клетки восстановленным НАДФН2. Такими процессами являются пентозофосфатный путь окисления углеводов и малатдегидрогеназна реакция, которые обеспечивают в среднем по 50% необходимого НАДФН2.

С пальмитиновой кислоты синтезируются стеариновая и другие высшие жирные кислоты путем присоединения ацетил-КоА (в митохондриях) или малонил-КоА (в эндоплазматическом ретикулуме). С стеариновой и пальмитиновой кислот под действием фермента ацил-КоА-оксигеназы, молекулярного кислорода и НАДФН2 синтезируются мононенасыщенные жирные кислоты, в соответствии олеиновая и пальмитоолеиновой.

В организме человека не синтезируются линолевая и альфа-линоленовая кислоты (с двумя и тремя двойными связями), поэтому они обязательно должны поступать с пищей (незаменимые жирные кислоты). С линолевой кислоты в организме человека синтезируются гамма-линолевая и арахидоновая кислоты. Последняя служит предшественником простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов.

ПОДІЛИТИСЯ: