Жирные кислоты. превращение их в тканях.

Высшие жирные кислоты могут окислятся в тканях тремя способами 1) а-окисление 2) р-окисление 3) w-окисление Процессы а- и w-окисления идут в мшсросомах с участием ферментов монооксигеназ. Они играют в основном пластическую функцию В ходе этих процессов вдет синтез гидроксикислот, кетокислот и кислот с нечетным количеством углеродных атомов, которые затем включаются в тригшщериды Первая реакция монооксигеназная, т е реакция гидроксилирования с образованием гидроксикислот и образование жирных кислот с нечетным числом атомов путем декарбоксипирования -окисление высших жирных кислот является основным способом окисления высших жирных кислот в тканях Было открыто в 1924 году

_р-окнсление - процесс многоступенчатого окислительного расщепления высших жирных кислот в ходе которого происходит последовательное отщепление 2 углеродных фрагментов в виде ацетил-КоА со стороны карбоксильной группы активированной высшей жирной кислоты

Активация Поступающие в клетку высшие жирные кислоты подвергаются активации с участием фермента ацилКоА-синтетазы и они превращаются ацилКоА, причем активация происходит в цитозоле в то время как сам процесс р-окисления идет в матриксе митохондрий В то же время мембрана митохондрий непроницаема для ацилКоА Механизм транспорта? Оказывается ацильные остатки переносятся через внутреннюю мембрану митохондрий с помощью специального переносчика – карнитин В цитозоле с помощью фермента так называемой внешней ацилКоА-карнитинацилтрансферазы переносится остаток высшей жирной кислоты в КоА на карнитин Далее аципкарнитин при участии специальной транслокаэной системы проходит через мембрану внутрь митохондрий и в матрнксе с помощью внутренней аципКоА-карнитикациятрансферазы остаток ацила переносится на КоА т е образуется в митохондриях ацилКоА, карнитин высвобождается Высвобожденный карнитин с помощью той же транслоказы переносится в цитозоль, где может включаться в новый цикл переноса Таким образом транслоказа, осуществляющая перенос молекулы ацитилхарнитина внутрь мембраны, обменивает на молекулу карнитина удаляемую из митохондрий. Далее активированная жирная кислота или ацилКоА подвергается ступенчатому циклическому окислению В результате одного цикла р-окисления радикал жирной кислоты укорачивается на 2 углеродных атома, а отщепившийся фрагмент выделяется в виде ацетилКоА Суммарное уравнение

Ацетил-КоА + ФАД + Н2О + НКоА -> О--СН2(СН2)n-1-С - SКоА + ФАДН2 + НАДН + Н.

Парциальные реакции одного цикла (3-окисления в ходе которого активированная жирная кислота укорачивается на 2 углеродных атома (например вступала стеариновая кислота, выходит пальметаилКоА и отщепляется ацетилКоА) Пеовая реакция катализируется ФАЛ зависимой аиилКоАдегшнюгиназой. т е это типичная оеакиия окисления путем дегидрирования В итоге образующиеся соединение носит название енонлКоА (дегидроацилКоА) Окислятся он не может без предварительного присоединения воды ледующая реакция - это реакция гидротации причем вода присоединяется по месту разрыва двойной связи, катализирует эту реакцию еноилКоАгидротаза Образующееся соединение носит название р-оксиацидКоА р-оксиацилКоА вновь подвергается окислению (НАД зависимая дегидрогииаза) Энергия окисления переходит в НАДН+Н* Образующиеся соединение носит название р-кетоацилКоА (в |3 положении кето группа) Далее следует тиалазная реакция (тиолиз - расщепление с присоединением серы, обычно это разрушение с участием КоА) Происходит связи в итоге образуется укороченный КоА на 2 углеродных атома и ацетилКоА (2-х углеродный активный ацетат) Особенности окисления жирных кислот с енчетным количеством углеродных атомов и непредельных жирных кислот. Окислительный распад жирных кислот с нечетным числом атомов углерода так же идет путем р-окисления, но на заключительном этапе распада образуется 3-х углеродный пропионилКоА (производные пропановой кислоты) Он не может дальше окисляться путем р-окисления, необходимо соединение с минимум 4-мя атомами углерода Он не может окисляться в цикле Кребса поскольку в цикл поступают 2-ч углеродные остатки ацетила Оказывается в клетках существует специальный путь окисления пропионилКоА в ходе которого и происходит его окисление Первоначально происходит реакция харбоксилирования пропионилКоА Эта реакция катализируется ферментом пропионилКоА-карбоксилазой содержащей биотин (vit H) В итоге образуется соединение которое носят название - метяпмапонклКоА Далее следует мутазная реакция е ходе которой метилмалонат (фермент - метилмалошшмутаза) превращается в янтарную кислоту Далее в цикл Кребса Причем выяснилось что в состав метилмалонилмутазы входит vit В12, поэтому при недостатке или отсутствии этого витамина с мочой начинается выделятся пропиокат и металмалонат Определение этих соединений представляет собой ценный тест для диагностики В12 дефицитных состояний к карбоксильному концу жирной кислоты и в результате нескольких циклов р-окисления образуется еноилКоА но он а) двойная связь находите* межау Зи4 атомами углерода б) эта связь имеет цис конфигурацию Однако в клетках есть фермент из класса юомераз который переводит двойную связь из положения 3-4 в положение 2-3 и изменяет цис конфигурацию на транс конфигурацию За счет действия этой дополнительной изомеразы стериохимические затруднения, возникающие, преодолеваются.

 

Ацетил КоА

В кишечной стенки всосавшиеся ацилгицерины распадаются под действием тканевых липаз с образованием свободных жирных кислот и глицерола Часть моноацилглицеринов может превращаться в триащгаглицерины без предварительного расшепления йо так называемый моноацклглицериновый путь ресинтеза Все высшие жирные кислоты всосавшиеся к, кишечника используются в энтероцитах для ресинтеза различных лилидов Но перед тем как: вклю иться в различные липиды высшие жирные кислоты должны быть активированы Процесс активации высших жирных кислот состоит из 2 этапов

1 этап. За счет взаимодействия жирных кислот и использования специального фермента образуется ацшюденилаты

(так называемый термодинамический контроль направления процесса)

ЖК + АТФ -> R-С-АМФ + пирофосфат расщ. до ФК.(термодинамический контроль)

2 этап Происходит образование активной жирной кислоты соединенной с КоА и высвобождение АМФ Образование ацилКоА катализируется специальным ферментом, причем он катализирует и первую и вторую реакцию ацилКо Чсиптетата (тиокиназа)

R-С-АМФ + НSКоА -> R-С-SКоА + АМФ

В ходе активации высшей жирной кислоты АТФ распадается до АМФ и 2 остатков фосфорной кислоты таким жирные кислоты участвуют в активированной форме.

 

19. Кетоновые тела.

Соединения ацетоуксусные и р-гидроксимасляные кислоты поступают в кровь, а затем идут в клетки тканей, но для этих молекул диффузионного барьера не существует, поэтому они служат эффективным энергетическим топливом. Эти соединения получили название - ацетоновые тела. К ацетоновым телам относится и сам ацетон (диметилкетон) В то же время в гепатоциты высшие жирные кислоты поступают минуя диффузионный барьер потому, что гпатоциты в печеночных синусах непосредственно контактируют с кровью.

Биосинтез и распад ацетоновых тел. Жирные кислоты поступающие в гепатоциты, активируются и подвергаются р-окислению с образованием ацетилКоА Именно этот ацетилКоА используется для синтеза ацетоновых тел, согласно схеме В ходе первой реакции (в первую реакцию вступают 2 молекулы ацетилКоА, фермент ацетилКоА-ацетилтрансфераза = тиолаза) образуется 4-х углеродная молекула ацетоацетилКоА Эти соединения макроэргические поэтому в этом синтезе не принимает участие АТФ Входе следующей реакции (фермент В-гидрокси-ВметилглюкоилКоА-синтетаза- первые этапы биосинтеза ацетоновых тел и холестерина абсолютно равнозначны Это одна из ключевых реакций синтеза ацетоновых тел) используется еще одна молекула ацетилКоА, вода Образуется б-и углеродная молекула - р-гидроксир-метилглютарилКоА. Последняя реакция - лиазная (катализирует фермент ГМГ-лиаза), происходит отщепление ацетилКоА и образование 4-х углеродной молекулы - ацетоацетата.

Как образуются два других соединения, относящихся к группе ацетоновых тел? Из ацетоуксусной кислоты спонтанно, чаще всего, или иногда за счет декарбоксилазы происходит отщепление карбоксильной группы в виде углекислого газа и образуется ацетон Ацетоуксусная кислота восстанавливается в ходе реакции катализируемой ферментом р-гидроксибутератдегидрогиназой с использованием НАД+Н+, в итоге образуется р-гидроксимасляная кислота Это третий составной элемент ацетоновых тел Образовавшиеся ацетоновые тела поступают из гепатоцитов в кровь и разносятся к клеткам Процесс синтеза ацетоновых тел идет постоянно и ацетоновые тела всегда присутствуют в крови в концентрации 30мг/л. При голодании их содержание может увеличиваться до 400-500 мг/л Еще больше концентрация при сахарном диабете в тяжелой форме до 3000-4000 мг/л

Ацетоновые тела в норме хорошо утилизируются клетками периферических тканей, в особенности это касается скелетных мышц и миокашш Ске,иетные мыишы и миокаод значительную часть нужной им энергии получают за счет окисления ацетоновых тел Только нервные клетки в обычных условиях не утилизируют ацетоновые тела, однако при голодании даже головной мозг 50-75% соей потребности в энергии удовлетворяет за счет окисления ацетоновых тел. Ацетоацетат, поступающий в клетки различных тканей, прежде всего подвергается активации помощью одного из двух механизмов Ацетоацетат с участием фермента тиокиназы, за счет энергии АТФ превращается в ацетоацетилКоА

Второй путь, является превалирующим в активации, это за счет фермента тиофоразы Реакция, в которой принимают участие сукценнКоА и адетоацетат, приводит к образованию ацетоацетилКоА и образование сукцината, Образующийся ацетоацетилКоА далее дает 2 молекулы ацетилКоА (принимает участие HSKoA, это тиолазная реакция) АцетилКоА поступает в цикл Кребса, где ацетильные остатки окисляются до углекислого газа и воды Ацетоновые тела по значимости - 3 тип топливной энергии В гепатоцитах нет фермента тиофоразы, поэтому образовавшийся в гепатоцитах ацетоацетат не активируется и не окисляется Таким образом печень экспортирует ацетоацетат, другими словами синтезирует этот вид топлива для других клеток р-гидрокснбутерат окисляется путем дегидрироания в ацетоацетат, дальше ацетоацетат в ацетилКоА Что касается ацетона, возможно 2 варианта окисления Дело в том, что ацетон очень летуч поэтому большое количество выделяется вместе с выдыхаемым воздухом, кроме того ацетон выделяется с водой 1 путь Ацетон расщепляется до ацетильного и формильного остатка 2 путь Через пропандиол он превращается в пируват

Ацетоновые тела накапливаясь в крови и тканях оказывают ннгибирующие действие на липолиз, в особенности это касается расщепление триглицеридов в липоцитах Дело в том, что избыточное накопление в крови ацетоновых тел приводит к развитию ацидоза Снижение уровня липолиза в клетках жировой ткани приводит к уменьшению притока жирных кислот в гепатоцига, к снижению скорости образования ацетоновых тел н следовательно к снижению содержания в крови.

 

Транспортные формы лнпидов

 

Все липиды присутствующие в крови входят в составе смешанных надмолекулярных белок-липидных

комплексов. причем ВЖК связаны с альбуминами крови, все другие липиды входят в состав липопротеидов плазмы крови С месь всосавшихся и ресентезированиых в кишечнике липидов поступает в лимфатическую систему а затем через грудной лимфатический проток в кровь и распространяется током крови по клеткам и тканям Поступление липидов в лимфу наблюдается уже через 2 часа после приема пищи Элементарная гиперлипидемия ^повышение концентрации яипидов в крови) достигает максимума через б 8 часов после приема пищи, а через 10 12 часов после приема она полностью исчезает Как же это все происходит? Трнглицериды фосфолипиды и холестирол

Перенос этих соединении осуществляется особым образом организованных надмолекулярных агрегатов получивших название -липопротеидные частицы (ЛП). В состав липопротеидов могут входить молекулы липидов различных классов и молекулы белков Все ЛП имеют общий план структуры

Во внешней оболочке или так называемый внешний мономолекулярный слой липопротеидные частицы образуют белки (их называют апобелки или апопротеины) свободный холистерол и фосфолипиды Причем гидрофильные участки этих молекул обращены кнаружи и контактируют с водой, гидрофобные участки располагаются кнутри т е в сторону ядра Ядра гидрофобных липопротеидньгх частиц образуют прежде всего триглицериды далее этерефицированный холистерол, кроме того сюда могут включаться жирорастворимые витамины или другие гидрофобные молекулы Их подразделяют на 1) Хиломикрокы (ХМ) 2) Липопротеиды очень низкой плотности 3) Лкпопротеиды низкой плотности 4) Липопротеиды высокой плотности

В транспорте экзогенных липидов те липндоБ поступающих во внутреннюю среду организма из кишечника принимают главным образом два вида липопротеидов ХМ и Липопротеиды очень низкой плотности (лонп) Содержание липидов в ряду от ХМ до ЛПВП снижается, содержание белков нарастает постепенно возрастает содержание фосфолипидов возрастает и только содержание холистерола до липопротеидов низкой плотности увеличивается, но затем при переходе в лпвп оно снижается. Ведущую роль в транспорте экзогенных тлипидов играют хнпомикроны.

Матболизм ХМ.

Липопротеид липаза расщепляет триглицериды хиломикронов до глицерола и высших жирных кислот. Часть высших жирных кислот поступает в клетки а другая часть связывается с альбуминами и уносится током крови в другие ткани. Глицерин так же может утилизироваться либо в клетках непосредственно данного органа либо уносится током крови. Кроме триглицеринов хиломикронов ЛП липаза расщепляет также триглицериды липидов очень низкой плотности ХМ после атаки липопротеидлигаз потеряв значительную часть липидов превращаются в ремнантные хиломикроны (остаточные ХМ они по размерам меньше) Эти ремнантные ХМ захватываются рецепторами печени где они полностью расщепляются, а часть ХМ превращается путем сложных перестроек в липопротеиды высокой плотности В норме спустя 10-12 часов после приема пищи плазма практически не содержит ХМ.

Метаболизм ЛПВП.

Общий пул лпвп в циркулирующей крови формируется за счет трех источников 1 Синтез лпвп в печени 2 Образование лпвп нз ремнантных ХМ 3 Синтез в тонком кишечнике 4 Преимущественно теп синтезируются в печени Наиболее популярной точкой зрения в отношении биологической роли лпвп является следующая теп

этот холистерол в печень или кишечник. В печени этот холестерол: превращается в желчные кислоты 2 часть секретируется с желчью Поступившый в стенку кишечника холистерол с лпвп используется для синтеза 1) ХМ 2 лпонп и в то же время 3 часть холистерола может секретироваться в просвет кишечника.

В любом случае чтановится ясно, чтофункционирование лпвп будет способствовать выведению лишнего холестерола

из кишечника. Лпвп - антиатерогенные липопротеидами, в отличии рассмотренные ранее лпонп и лпнп атерогенные липопротеиды (высокая концентрация которых несомненно стимулируют формирование атеросклероза и

соотвествующих осложнений.