Биохимия липиды. Биосинтез липидов и их компонентов Удлинение цепи жирных кислот

Промежуточные продукты процессов дыхания служат источником углеродных скелетов для синтеза липидов – жироподобных веществ входящих в состав всех живых клеток и играющих важную роль в жизненных процессах. Липиды выступают и как запасные вещества и как компоненты мембран, окружающих цитоплазму и все клеточные органеллы.

Липиды мембран отличаются от обычных жиров, тем, что у них в молекуле одна из трех жирных кислот заменена на фосфорилированный серин или холин.

Жиры присутствуют в любых растительных клетках, а так как жиры нерастворимы в воде, они не могут перемещаться в растениях. Поэтому биосинтез жиров должен происходить во всех органах и тканях растений из растворенных веществ поступающих в эти органы. Таким растворимыми веществами являются углеводы, поступающие в семена из ассимилирующих *. Наилучшим объектом для изучения биосинтеза жиров являются плоды масличных растений, в начале развития масличных семян главными составными частями семян являются вода, белки, небелковые азотистые соединения и нерастворимые сахара. При созревании происходит с одной стороны синтез белков из небелковых азотистых соединений, а с другой превращение углеводов в жиры.

Мы уделим внимание превращению углеводов в жиры. Начнем с простого. Из состава жиров. Жиры состоят из глицерина и жирных кислот. Очевидно, что при биосинтезе жиров должны образовываться эти компоненты – глицерин и жирные кислоты, входящие в состав жира. При биосинтезе жира было обнаружено, что жирные кислоты соединяются не со связанным глицерином, а с его фосфорилированным * - глицерол-3фосфатом. Исходным веществом для образования глицерол-3фосфата являются 3-фосфоглицериновый альдегид и фосфодиоксиацетон, которые представляют собой промежуточные продукты фотосинтеза и анаэробного распада углеводов

Восстановление фосфодиоксиацетона до глицерола -3фосфата катализируется ферментом глицеролфосфатдегидрогеназой, активной группой которого является никотинамидаденин-динуклеотид. Синтез жирных кислот идет более сложными путями. Мы видели, что большинство растительных жирных кислот имеют четное число углеродных атомов С 16 или С 18 . Этот факт давно обращал на себя внимание многих исследователей. Неоднократно высказывались предположения, что жирные кислоты могут образовываться в результате свободной конденсации уксусной кислоты или уксусного альдегида, т.е. из соединений имеющих два атома углерода С 2 . работами нашего времени было установлено, что в биосинтезе жирных кислот принимает участие не свободная уксусная кислота, а связанная с коферментом А – ацетилкофермент А. В настоящее время схему синтеза жирных кислот модно изобразить следующим образом. Исходным соединением для синтеза жирных кислот является ацетилкоферментА, который является главным продуктом анаэробного распада углеводов. Кофермент А может принимать участие в синтезе самых разнообразных жирных кислот. Первой * этих процессов является активирование кислот под действием АТФ. На первом этапе из уксусной кислоты под действием фермента ацетилкоферментаА * и затрат энергии АТФ образуется ацетилкофермент А и затем * т.е. происходит карбоксилирование ацетил коА и образование 3-х углеродных соединения. На последующих этапах происходит конденсация молекулы ацетилкофермента А.**************

Синтез жирных кислот происходит путем связывания молекулы ацетилкофермента А. Это первая стадия собственно синтеза жирных кислот.

Общий путь образования жиров из углеводов можно представить в виде схемы:

глицерол-3фосфат

Углеводы

Ацетилкофермент А → жирные кислоты → жиры

Как мы уже знаем жиры нем могут передвигаться из одних растительных тканей в другие и они синтезируются непосредственно в местах накопления. Возникает вопрос, в каких частях клетки, в каких клеточных структурах они синтезируются? В растительных тканях биосинтез жиров почти полностью локализован в митохондриях, сферосомах. Скорость синтеза жиров в клетках тесно связана с интенсивностью окислительных процессов, которые являются основными источниками энергии. Иными словами биосинтез жиров тесно связан с дыханием.

Распад жиров наиболее интенсивно происходит при прорастании семян масличных растений. Семена масличных культур содержат мало углеводов и основными запасными веществами в них являются жиры. Жиры отличаются от углеводов и белков не только тем, что при их окислении освобождается значительно больше энергии, но также и тем, что при окислении жиров выделяется повышенное количество воды. Если при окислении 1г белков образуется 0,41 г воды, при окислении 1 г углеводов 0,55 г, то при окислении 1 г жира 1,07 г воды. Это имеет большое значение для развивающегося зародыша, особенно при прорастании семян в засушливых условиях.

В работах связанных с изучением распада жиров доказано, что в прорастающих семенах наряду с убылью жиров накапливаются углеводы. Какими же путями могут синтезироваться углеводы из жиров? В общей форме этот процесс модно представить следующим образом. Жиры под действием липазы с участием воды расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Глицерин фосфорилируется, затем окисляется и превращается в 3-фосфоглицериновый альдегид. 3-фосфоглицериновый альдегид изомеризуется и дает фосфодиоксиацетон. Далее под действием * и 3-фосфоглицеринового альдегида и фосфодиоксиацетона синтезируется фруктозо-1.6дифосфат. образовавший фруктозо-1.6дифосфат как мы уже знаем превращается в самые разнообразные углеводы, служащие для построения клеток и тканей растений.

Каков же путь превращений жирных кислот отщепляющихся при действии липазы на жиры?. На первом этапе жирная кислота в результате реакции с коферментом А и АТФ активируется и образуется ацетилкофермент А

R CН 2 СН 2 СООН+НS-КоА+АТФ→ RСН 2 СН 2 С- S – КоА

Активированная жирная кислота – ацетилкоферментА обладает большей реакционной способностью, чем свободная жирная кислота. В последующих реакциях вся углеродная цепочка жирной кислоты расщепляется на двууглеродные фрагменты ацетилкофермента А. Общую схему распада жиров в упрощенном виде можно представить следующим образом.

Заключение по синтезу распада жиров. И при распаде и при синтезе жирных кислот основная роль принадлежит ацетилкоферменту А. Ацетилкофермент А образовавшийся в результате распада жирных кислот может подвергаться далее различным превращениям. Основной путь его превращений – полное окисление через цикл трикарбоновых кислот до СО 2 и Н 2 О с выделением большого количества энергии. Часть же ацетилкофермента А может использоваться для синтеза углеводов. Такие превращения ацетилкофермента А могут происходить при прорастании семян масличных культур, когда в результате аминокислотного распада жирных кислот образуется значительное количество уксусной кислоты. При биосинтезе углеводов из ацетилкофермента А ОН, т.е. ацетилкофермент А включается в так называемый глиоксилатный цикл или цикл глиоксиновой кислоты. В глиоксилатном цикле изолимонная кислота расщепляется на янтарную и глиоксиновую кислоты. Янтарная кислота может принимать участие в реакции цикла трикарбоновых кислот и через * образовывать яблочную, а затем щавелево-уксусную кислоты. Глиоксиновая кислота вступает в соединения СО второй молекулой ацетилкофермента А и в результате этого также образуется яблочная кислота. В последующих реакциях яблочная кислота превращается в щавелево-уксусную – фосфоэнолпировиноградную – фосфоглицериновую и даже углеводы. Таким образом, образовавшаяся при распаде энергия кислот молекулы ацетата превращается в углеводы. Какова же биологическая роль глиоксилатного цикла? В реакциях этого цикла синтезируется глиоксиловая кислота, которая слуджит исходным соединением для образования аминокислоты глицина. Главная же роль благодаря существованию глиоксилатного цикла молекулы ацетата образующиеся при распаде жирных кислот превращаются в углеводы. Таким образом, углеводы могут образовываться не только из глицерина, но и из жирных кислот. Синтез конечных фотосинтетических продуктов ассимиляции, углеводов, сахарозы и крахмала в фотосинтетической клетке осуществляется разобщено: сахароза синтезируется в цитоплазме, крахмал образуется в хлоропластах.

Заключение. Сахара могут ферментативным путем переходить один в другой обычно при участии АТФ. Углеводы чрез сложную цепь биохимических реакций превращаются в жиры. Из продуктов распада жиров могут синтезироваться углеводы. Углеводы могут синтезироваться как из глицерина, так и из жирных кислот.

Липиды в клетке прокариот представлены химическими соединениями различной природы (триглицериды, фосфолипиды, гликолипиды, воска), выполняющими разные функции. Они входят в состав клеточных мембран, являются компонентами пигментных систем и транспорта электронов, выполняют роль запасных веществ. Исходными продуктами для биосинткза липидов служат жирные кислоты, спирты, углеводы, фосфаты. Пути биосинтеза липидов сложны и протекают с затратой значительного количества энергии при участии многочисленных ферментов. Наиболее важны для жизнедеятельности клетки триглицериды и фосфолипиды.

Биосинтез жирных кислот с четным числом атомов углерода происходит в результате последовательного присоединения к молекуле ацетил-КоА двууглеродного остатка от малонил-КоА. Так, при биосинтезе пальмитиновой кислоты 1 молекула ацетил-КоА конденсируется с 7 молекулами малонил-КоА:

Ацетил-КоА + 7 малонил-КоА + 14 НАД(Ф)Н 2

СН 3 (СН 2) 14 СООН +7 СО 2 + 8КоА + 14НАД(Ф) + +6Н 2 О

Важную роль в реакциях биосинтеза жирных кислот играет ацилпереносящий белок (АПБ) – переносчик ацильных групп. Последовательное наращивание двууглеродных остатков через ряд промежуточных продуктов приводит к образованию С 16 -С 18 -соединений. В клетках прокариот компонентами липидов могут являться ненасыщенные жирные кислоты, содержащие одну двойную связь. Образование двойной связи у аэробных микроорганизмов происходит при участии кислорода и специфического фермента десатуразы. Например, пальмитоолеиновая кислота образуется из пальмитил-КоА:

Пальмитил-КоА + ½ О 2 + НАД(Ф)Н 2 пальмитоолеил-КоА + Н 2 О +НАД(Ф) +

У анаэробных микроорганизмов образование двойной связи происходит на ранней стадии биосинтеза молекулы жирной кислоты в результате реакции дегидратации.

Исходным субстратом для синтеза фосфолипидов служит фосфодиоксиацетон – промежуточное соединение гликолитического цикла. Восстановление его приводит к образованию 3-фосфоглицерина, который, соединяясь с двумя остатками жирных кислот, продуцирует фосфатидную кислоту. Присоединение к ее фосфатной группе серина, инозина, этаноламина, холина заканчивается синтезом фосфатидилсерина, фосфатидилинозита, фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина.

Синтез жиров в организме происходит главным образом из углеводов, поступающих в избыточном количестве и не используемых для синтеза гликогена. Кроме этого, в синтезе липидов участвуют также и некоторые аминокислоты. По сравнению с гликогеном жиры представляют более компактную форму хранения энергии, поскольку они менее окислены и гидратированы. При этом количество энергии, резервированное в виде нейтральных липидов в жировых клетках, ничем не ограничивается в отличие от гликогена. Центральным процессом в липогенезе является синтез жирных кислот, поскольку они входят в состав практически всех групп липидов. Кроме этого, следует помнить, что основным источником энергии в жирах, способным трансформироваться в химическую энергию молекул АТФ, являются процессы окислительных превращений именно жирных кислот.

Биосинтез жирных кислот

Структурным предшественником для синтеза жирных кислот является ацетил-КоА. Это соединение образуется в матриксе митохондрий преимущественно из пирувата, в результате реакции его окислительного декарбоксили- рования, а также в процессе р-окислсния жирных кислот. Следовательно, углеводородные цепи собираются в ходе последовательного присоединения двухуглсродных фрагментов в форме ацетил-КоА, т. е. биосинтез жирных кислот происходит по той же схеме, но в противоположном направлении по сравнению с р-окислснием.

Однако существует ряд особенностей, различающих эти два процесса, благодаря которым они становятся термодинамически выгодными, необратимыми и по-разному регулируются.

Следует отметить основные отличительные особенности анаболизма жирных кислот.

Синтез насыщенных кислот с длиной углеводородной цепи до С 16 (пальмитиновая кислота) в эукариотических клетках осуществляется в цитозоле клетки. Дальнейшее наращивание цепи происходит в митохондриях и частично в ЭПР, где идет превращение насыщенных кислот в ненасыщенные.
Термодинамически важным является карбоксилирование ацетил-КоА и превращение его в малонил-КоА (СООН-СН 2 -СООН), на образование которого затрачивается одна макроэргическая связь молекулы АТФ. Из восьми молекул ацетил-КоА, необходимых для синтеза пальмитиновой кислоты, только одна включается в реакции в виде ацетил-КоА, остальные семь в виде малонил-КоА.
В качестве донора восстановительных эквивалентов для восстановления кетогруппы до гидроксигруппы функционирует НАДФН, в то время как при обратной реакции в процессе р-окисления восстанавливается НАДН или ФАДН 2 в реакциях дегидрирования ацил-КоА.
Ферменты, катализирующие анаболизм жирных кислот, объединены в единый мультиферментный комплекс, получивший название «синтетаза высших жирных кислот».
На всех этапах синтеза жирных кислот активированные ацильные остатки связаны с ацилпереносящим белком, а не с коэнзимом А, как в процессе р-окисления жирных кислот.

Транспорт внутримитохондриального ацетил-КоА в цитоплазму. Ацетил-КоА образуется в клетке преимущественно в процессе внутри митохондриальных реакций окисления. Как известно, митохондриальная мембрана непроницаема для ацетил-КоА.

Известны две транспортные системы, обеспечивающие перенос ацетил-КоА из митохондрий в цитоплазму: ацил-карнитиновый механизм, описанный ранее, и цитрат-транспортная система (рис. 23.14).

Рис. 23.14.

В процессе транспорта внутри митохондриального ацетил-КоА в цитоплазму по нитратному механизму вначале происходит его взаимодействие с оксалоацетатом, который превращается в цитрат (первая реакция цикла три- карбоновых кислот, катализируемая ферментом цитратсинтазой; гл. 19). Специфической транслоказой образовавшийся цитрат переносится в цитоплазму, где расщепляется ферментом цитратлиазой при участии коэнзима А на окса- лоацстат и ацетил-КоА. Механизм этой реакции, сопряженной с гидролизом АТФ, приведен ниже:

В связи с тем что для оксалоацетата мембрана митохондрии непроницаема, уже в цитоплазме он восстанавливается посредством НАДН в малат, который при участии специфической транслоказы может вернуться в матрикс митохондрии, где окисляется до оксалатацетата. Таким образом, завершается так называемый челночный механизм транспорта ацетила через метохондриальную мембрану. Часть цитоплазматического малата подвергается окислительному дскарбоксилированию и превращается в пируват с помощью особого «малик»- фермента, коферментом которого является НАДФ + . Восстановленный НАДФН наряду с ацетил-КоА и С0 2 используется в синтезе жирных кислот.

Обратите внимание, что цитрат транспортируется в цитоплазму лишь тогда, когда его концентрация в матриксе митохондрии достаточно велика, например при избытке углеводов, когда цикл трикарбоновых кислот обеспечен ацетил-КоА.

Таким образом, цитратный механизм обеспечивает как транспорт аце- тил-КоА из митохондрии, так и примерно на 50% потребности в НАДФН, который используется в восстановительных реакциях синтеза жирных кислот. Кроме этого, потребности в НАДФН восполняются также за счет пентозофос- фатного пути окисления глюкозы.

После расщепления полимерных липидных молекул полученные мономеры всасываются в верхнем отделе тонкого кишечника в начальные 100 см. В норме всасывается 98% пищевых липидов.

1. Короткие жирные кислоты (не более 10 атомов углерода) всасываются и переходят в кровь без каких-либо особенных механизмов. Этот процесс важен для грудных детей, т.к. молоко содержит в основном коротко- и среднецепочечные жирные кислоты. Глицерол тоже всасывается напрямую.

2. Другие продукты переваривания (длинноцепочечные жирные кислоты, холестерол, моноацилглицеролы) образуют с желчными кислотами мицеллы с гидрофильной поверхностью и гидрофобным ядром. Их размеры в 100 раз меньше самых мелких эмульгированных жировых капелек. Через водную фазу мицеллы мигрируют к щеточной каемке слизистой оболочки. Здесь мицеллы распадаются и липидные компоненты диффундируют внутрь клетки, после чего транспортируются в эндоплазматический ретикулум.

Желчные кислоты также здесь могут попадать в энтероциты и далее уходить в кровь воротной вены, однако бóльшая их часть остается в химусе и достигает подвздошной кишки, где всасывается при помощи активного транспорта.

Ресинтез липидов в энтероцитах

Ресинтез липидов – это синтез липидов в стенке кишечника из поступающих сюда экзогенных жиров, одновременно могут использоваться и эндогенные жирные кислоты, поэтому ресинтезированные жиры отличаются от пищевых и более близки по составу к "своим" жирам. Основная задача этого процесса – связать поступившие с пищей средне- и длинноцепочечные жирные кислоты со спиртом – глицеролом или холестеролом. Это, во-первых, ликвидирует их детергентное действие на мембраны и, во-вторых, создает их транспортные формы для переноса по крови в ткани.

Поступившая в энтероцит (как и в любую другую клетку) жирная кислота обязательно активируется через присоединение коэнзима А. Образовавшийся ацил-SКоА участвует в реакциях синтеза эфиров холестерола, триацилглицеролов и фосфолипидов.

Реакция активации жирной кислоты

Ресинтез эфиров холестерола

Холестерол этерифицируется с использованием ацил-SКоА и фермента ацил-SКоА:холестерол-ацилтрансферазы (АХАТ).

Реэтерификация холестерола напрямую влияет на его всасывание в кровь. В настоящее время ищутся возможности подавления этой реакции для снижения концентрации ХС в крови.

Реакция ресинтеза эфиров холестерола

Ресинтез триацилглицеролов

Для ресинтеза ТАГ есть два пути:

Первый путь, основной – 2-моноацилглицеридный – происходит при участии экзогенных 2-МАГ и ЖК в гладком эндоплазматическом ретикулуме энтероцитов: мультиферментный комплекс триацилглицерол-синтазы формирует ТАГ.

Моноацилглицеридный путь образования ТАГ

Поскольку 1/4 часть ТАГ в кишечнике полностью гидролизуется, а глицерол в энтероцитах не задерживается и быстро переходит в кровь, то возникает относительный избыток жирных кислот для которых не хватает глицерола. Поэтому существует второй, глицеролфосфатный , путь в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме. Источником глицерол-3-фосфата служит окисление глюкозы. Здесь можно выделить следующие реакции:

Образование глицерол-3-фосфата из глюкозы.
Превращение глицерол-3-фосфата в фосфатидную кислоту.
Превращение фосфатидной кислоты в 1,2-ДАГ.
Синтез ТАГ.

Глицеролфосфатный путь образования ТАГ

Ресинтез фосфолипидов

Фосфолипиды синтезируются также, как и в остальных клетках организма (см "Cинтез фосфолипидов "). Для этого есть два способа:

Первый путь – с использованием 1,2-ДАГ и активных форм холина и этаноламина для синтеза фосфатидилхолина или фосфатидилэтаноламина.

Содержание: - биосинтез насыщенных ЖК - биосинтез ненасыщенных ЖК - биосинтез. ТГ и фосфатидов - биосинтез ХС. Пул ХС в клетке - механизм регуляции углеводного обмена - жиро-углеводный цикл Рэндла

Биосинтез ЖК Наиболее интенсивно протекает в ЖКТ, гепатоцитах, энтероцитах, лактирующей молочной железе. Источником углерода для биосинтеза ЖК яв-ся избыточные углеводы, аминокислоты, продукты метаболизма ЖК.

Биосинтез ЖК- это альтернативный вариант ßокисления, но осуществляемый в цитоплазме. Процесс ßокисления выдает энергию в форме FADH 2, NADH 2 и АТФ, а биосинтез ЖК, поглощает ее в такой же форме.

Исходным субстратом для синтеза яв -ся ацетил-Ко. А, образующийся в митохондриальном матриксе. Мембрана митохондрии не проницаема для ацетил-Ко. А, поэтому он взаимодействует с ЩУК с образованием цитрата, который свободно проходит в цитоплазму и там расщепляется до ЩУК и ацетил. Ко. А.

Увеличение цитрат в цитоплазме яв-ся сигналом к началу биосинтез ЖК. Цитрат + АТФ + НSКо. А ------ CН 3 -СО-SКо. А+ ЩУК +АДФ Реакция протекает под действием цитратлиазы.

Для синтеза ЖК необходима одна молекула ацетил-Ко. А, неактивированная, тогда как остальные должны быть активированы. СН 3 -СО-SКо. А + СО 2+ АТФ + биотин--------------- СООН-СН 2 -СО-SКо. А Ацетил-Ко. А-карбоксилаза Активатором фермента- Ацетил-Ко. Акарбоксилазы яв-ся цитрат Первой реакцией в биосинтезе яв-ся образование малонил-Ко. А.

Малонил-Ко. А - это начальный промежуточный продукт в синтезе жирных кислот, образованный из ацетил-Ко. А в цитоплазме.

Избыток ацетил-Ко. А в митохондриях не может самостоятельно пройти в цитоплазму. Проход через митохондриальную мембрану становится возможным благодаря цитратному шунту. Ацетил-Ко. А карбоксилаза катализирует образование малонил-Ко. А.

На эту реакцию расходуется СО 2 и АТФ. Таким образом, условия, которые способствуют липогенезу (наличие большого количества глюкозы), подавляют -окисление жирных кислот

Биосинтез ЖК осуществляется с помощью мультиферментного комплекса- пальмитоилсинтетазы жирных кислот. Она состоит из 7 ферментов, связанных с АПБ (ацилпереносящим белком). АПБ состоит из 2 сбъединиц, на каждую из которых приходится по 250 тыс. д. АПБ содержит 2 SН группы. После образования малонил-Ко. А происходит перенос ацетильного и малонильного остатков на АПБ.

Биосинтез ЖК будет протекать при высоком уровне глюкозы в крови, что обусловливает интенсивность гликолиза(поставщика ацетил-Ко. А), ПФП(поставщика NADFH 2 и СО 2). В условиях голодания, диабета, ситез ЖК маловероятен, т. к. нет. Гл(при диабете она не поступет в ткани, а находится в крови), следовательно будет низкой ативность гликолиза и ПФП.

Но в этих условиях в митохондриях печени имеются запасы СН 3 -СОSКо. А(источник ß-окисления ЖК). Однако этот ацетил-Ко. А не вступает в реакции синтеза ЖК, т. к. он должен лимитироваться продуктами ПЦ, СО 2 и NADH 2. В данном случае организму выгоднее синтезировать ХС, который требует только лишь NADFH 2 и ацетил-Ко. А, что происходит при голодании и диабете.

Биосинтез ТГ и ФЛ Синтез ТГ происходит из Глицерина (Гн) и ЖК в основном стеариновой, пальмитиновой олеиновой. Путь биосинтез ТГ в тканях протекает через образование глицерол-3 фосфата, как промежуточного соединения. В почках, энтероцитах, где активность глицеролкиназы высокая, Гн фосфорилируется АТФ до глицеролфосфата.

В жировой ткани и мыщцах, вследствие очень низкой активности глицеролкиназы, образование глицеро-3 -фосфата, в основном связано с гликолизом. Известно, что пригликолизе образуется ДАФ(диоксиацетонфосфат), который в присутствии глицеролфосфат-ДГ способен превращаться в Г-3 ф (глицерол-3 фосфат).

В печени наблюдаютсяоба пути образования г-3 -ф. В тех случаях, когда содержанеи Глюкозы в ЖК понижено(при голодании), образуется лишь незначительное количество Г-3 -ф. Поэтому, освободитвшиеся в результате липолиза ЖК не могут быть использованы ввиду этого для ресинтеза. Поэтому они покидают ЖТ и количество резервного жира снижается.

Синтез ненасыщенных жирных кислот из насыщенных с параллельным удлинением цепи. Десатурация проходит под действием микросомального комплекса ферментов, состоящего из трех компонентов белковой природы: цитохрома b 5, цитохром b 5 редуктазы и десатуразы, которые содержат в своем составе негемовое железо.

В качестве субстратов используются НАДФН и молекулярный кислород. Из этих компонентов образуется короткая цепь переноса электронов, с помощью которой на короткий период времени в молекулу жирной кислоты включаются гидроксильные группы

Затем они отщепляются в виде воды, в результате в молекуле жирной кислоты формируется двойная связь. Имеется целое семейство субъединиц десатуразы, которые специфичны к определенному месту введения двойной связи.

Происхождение ненасыщенных жирных кислот в клетках организма. Метаболизм арахидоновой кислоты n Незаменимые и заменимые - Среди ненасыщенных жирных кислот в организме человека не могут синтезироваться -3 и -6 жирные кислоты в связи с отсутствием ферментной системы, которая могла бы катализировать образование двойной связи в положении -6 или любом другом положении, близко расположенном к концу.

К таким жирным кислотам относятся линолевая кислота (18: 2, 9, 12), линоленовая кислота (18: 3, 9, 12, 15) и арахидоновая кислота (20: 4, 5, 8, 11, 14). Последняя является незаменимой только при недостатке линолевой кислоты, поскольку в норме она может синтезироваться из линолевой кислоты

У человека при недостатке в пище незаменимых жирных кислот описаны дерматологические изменения. Обычный рацион взрослых людей содержит достаточное количество незаменимых жирных кислот. Однако у новорожденных, которые получают рацион, обедненный жирами, отмечаются признаки поражения кожи. Они проходят, если в курс лечения включается линолевая кислота.

Случаи подобного дефицита наблюдаются и у пациентов, которые длительное время находятся на парентеральном питании, обедненном незаменимыми жирными кислотами. В качестве профилактики такого состояния достаточно, чтобы в организм поступали незаменимые жирные кислоты в количестве 1 -2% от общей калорической потребности.

Из этих компонентов образуется короткая цепь переноса электронов, с помощью которой на короткий период времени в молекулу жирной кислоты включаются гидроксильные группы. Затем они отщепляются в виде воды, в результате в молекуле жирной кислоты формируется двойная связь. Имеется целое семейство субъединиц десатуразы, которые специфичны к определенному месту введения двойной связи.

Образование и утилизация кетоновых тел n Двумя основными видами ацетоновых тел являются ацетоацетат и гидроксибутират. -гидроксибутират это восстановленная форма ацетоацетата. Ацетоацетат образуется в клетках печени из ацетил~Ко. А. Образование происходит в митохондриальном матриксе.

Первоначальная стадия этого процесса катализируется ферментом - кетотиолазой. Затем ацетоацетил. Ко. А конденсируется со следующей молекулой ацетил-Ко. А под влиянием фермента ГОМГ-Ко. А синтетазы. В результате образуется -гидрокси- метилглютарил-Ко. А. Затем фермент ГОМГ-Ко. А лиаза катализирует расщепление ГОМГ-Ко. А на ацетоацетат и ацетил-Ко. А.

В дальнейшем ацетоуксусная кислота восстанавливается под влиянием фермента bгидроксибутиратдегидрогеназы и в результате образуется b-оксимасляная кислота.

Затем фермент - ГОМГ-Ко. А лиаза катализирует расщепление ГОМГ -Ко. А на ацетоацетат и ацетил. Ко. А. В дальнейшем ацетоуксусная кислота восстанавливается под влиянием фермента bгидроксибутиратдегидрогеназы и в результате образуется bоксимасляная кислота.

n эти реакции происходят в митохондриях. В цитозоле имеются изоферменты - кетотиолазы и ГОМГ~Ко. А синтетазы, которые также катализируют образование ГОМГ~Ко. А, но в качестве промежуточного продукта в синтезе холестерола. Цитозольный и митохондриальный фонды ГОМГ~Ко. А не смешиваются.

Образование кетоновых тел в печени контролируется состоянием питания. Такое контрольное действие усиливается инсулином и глюкагоном. Принятие пищи и инсулин снижают образование кетоновых тел, в то время как при голодании стимулируется кетогенез вследствие увеличения количества жирных кислот в клетках

При голодании усиливается липолиз, растет уровень глюкагона и концентрация ц. АМФ в печени. Происходит фосфорилирование, тем самым активация ГОМГ-Ко. А синтетазы. Аллостерическим ингибитором ГОМГ-Ко. А синтетазы выступает сукцинил-Ко. А.

n В норме кетоновые тела являются источником энергии для мышц; при продолжительном голодании они могут использоваться центральной нервной системой. Следует иметь ввиду, что окисление кетоновых тел не может проходить в печени. В клетках других органов и тканей оно протекает в митохондриях.

Такая избирательность обусловлена локализацией ферментов, катализирующих этот процесс. Сначала -гидроксибутират дегидрогеназа катализирует окисление гидроксибутирата до ацетоацетата в НАД+ -зависимой реакции. Затем с помощью фермента, сукцинил Ко. А Ацетоацетил Ко. А трансферазы, кофермент А перемещается с сукцинил Ко. А на ацетоацетат.

Образуется ацетоацетил Ко. А, который является промежуточным продуктом последнего витка -окисления жирных кислот. Этот фермент в печени не образуется. Именно поэтому там не может происходить окисление кетоновых тел.

Зато спустя несколько суток после начала голодания в клетках мозга начинается экспрессия гена, кодирующего этот фермент. Тем самым мозг адаптируется к использованию кетоновых тел в качестве альтернативного источника энергии, снижая свою потребность в глюкозе и белке.

Тиолаза довершает расщепление ацетоацетил-Ко. А, встраивая Ко. А по месту разрыва связи между и углеродными атомами. В результате образуется две молекулы ацетил-Ко. А.

Интенсивность окисления кетоновых тел во внепеченочных тканях пропорциональна их концентрации в крови. Общая концентрация кетоновых тел в крови обычно ниже 3 мг/100 мл, а средняя ежесуточная экскреция с мочой составляет приблизительно от 1 до 20 мг.

В определенных метаболических условиях, когда происходит интенсивное окисление жирных кислот, в печени образуются значительные количества так называемых кетоновых тел.

Состояние организма, при котором концентрация кетоновых тел в крови выше нормальной, называется кетонемией. Повышенное содержание кетоновых тел в моче называется кетонурией. В тех случаях, когда имеет место выраженная кетонемия и кетонурия, в выдыхаемом воздухе ощущается запах ацетона.

Он обусловлен спонтанным декарбоксилированием ацетоацетата в ацетон. Эти три симптома кетонемия, кетонурия и запах ацетона при дыхании объединяются общим названием - кетоз

Кетоз возникает в результате недостатка доступных углеводов. Например, при голодании их мало поступает (или не поступает) с пищей, а при сахарном диабете, вследствие недостатка гормона инсулина, когда глюкоза не может эффективно окисляться в клетках органов и тканей.

Это приводит к дисбалансу между этерификацией и липолизом в жировой ткани в сторону интенсификации последнего. Он обусловлен спонтанным декарбоксилированием ацетоацетата в ацетон.

Количество ацетоацетата, которое восстанавливается в -гидроксибутират, зависит от соотношения НАДН/НАД+. Восстановление это происходит под влиянием фермента гидроксибутиратдегидрогеназы. Печень служит главным местом образования кетоновых тел благодаря высокому содержанию ГОМГ-Ко. А синтетазы в митохондриях гепатоцитов.

Биосинтез ХС ХС синтезируется гепатоцитами(80%), энтероцитами (10%) , клетками почек (5%), и кожей. В сутки образуется 0. 3 -1 г ХС(эндогенный пул).

Функции ХС: - Непременный участник клеточных мембран - Предшественние стероидных гормонов - Предшественник желчных кислот и витамина Д