Энергетическая эффективность одного оборота b -окисления. Формула для расчета энергетической эффективности окисления жирных кислот.

  При расчете количества АТФ, образуемого при β-окислении жирных кислот необходимо учитывать:

· количество образуемого ацетил-SКоА – определяется обычным делением числа атомов углерода в жирной кислоте на 2.

· число циклов β-окисления. Число циклов β-окисления легко определить исходя из представления о жирной кислоте как о цепочке двухуглеродных звеньев. Эту же величину можно подсчитать по формуле (n/2 -1), где n – число атомов углерода в кислоте.

· число двойных связей в жирной кислоте. В первой реакции β-окисления происходит образование двойной связи при участии ФАД. Если двойная связь в жирной кислоте уже имеется, то необходимость в этой реакции отпадает и ФАДН₂ не образуется. Количество недополученных ФАДН₂ соответствует числу двойных связей. Остальные реакции цикла идут без изменений.

· количество энергии АТФ, потраченной на активацию (всегда соответствует двум макроэргическим связям).

 

10. Пути использования ацетил-КоА в тканях.

В ткани ацетил-КоА может быть использован для разных целей, но чаще всего в ЦТК для получения энергии. также участвовать в синтезе триглицеридов, холестерина, стероидов и образовании кетоновых тел.

реакция ацетилирования, синтез ГАГ, детоксикация
синтез стероидных гормонов

 

11. Кетоновые тела. Образование кетоновых тел из ацетил-КоА. Биологическое значение кетоновых тел.

Кето́новые тела́ — группа продуктов обмена веществ, которые образуются в печени из ацетил-КоА. Функции кетоновых тел: 1) Энергетическая- скелетная, сердечная мышцы, ГМ и др внепеченочные ткани. 2) Для образования миелиновых оболочек нервов и белого вещества ГМ,

(ацетон (пропанон) [ H₃C—CO—CH₃ ],
ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) [ H₃C—CO—CH₂—COOH ],
бета-гидроксимасляная кислота (β-гидроксибутират) [ H₃C—CHOH—CH₂—COOH ]).

На первом этапе из двух молекул ацетил-КоА синтезируется ацетоацетил-КоА. Данная реакция катализируется ферментом ацетоацетил-КоА-тиолазой.
Затем под влиянием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-КоА-синтаза ключевой фермент- активируют: КА,глюкагон,СТГ, а ингибируют:инсулин) присоединяется ещё одна молекула ацетил-КоА.

Образовавшийся β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА (OMG-KoA) способен под действием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-лиазы расщепляться на ацетоуксусную кислоту (ацетоацетат) и ацетил-КоА.

Ацетоуксусная кислота способна восстанавливаться при участии НАД-зависимой D-β-оксибутиратдегидрогеназы; при этом образуется D-β-оксимасляная кислота (D-β-оксибутират). Фермент специфичен по отношению к D-стереоизомеру и не действует на КоА-эфиры.
Ацетоуксусная кислота в процессе метаболизма способна окисляться до ацетона с выделением молекулы углекислого газа.

 

12. Кетонемия, кетонурия и возможные причины их возникновения. Качественная реакция на обнаружение ацетона в моче.

В плазме крови здорового человека кетоновые тела содержатся в весьма незначительных концентрациях. Однако при патологических состояниях (длительное голодание, тяжёлая физическая нагрузка, тяжёлая форма сахарного диабета) концентрация кетоновых тел может значительно повышаться.
Кетонемия (повышение концентрации кетоновых тел в крови - достигает 20 ммоль/л) возникает при нарушении равновесия — скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации периферическими тканями организма.

КЕТОНУРИЯ - наличие кетоновых тел (ацетоуксусной кислоты, ацетона и др.) Наличие кетоновых тел в моче всегда указывает на развитие патологического состояния.в моче; наблюдается при сахарном диабете, отравлении ацетоном, голодании.
При голодании соотношение инсулин/глюкагон низкое и поэтому в печени активно идет глюконеогенез, для которого используется оксалоацетат. Поэтому при голодании жирные кислоты, поступающие в большом количестве в печень, не сгорают в ЦТК, а уходят в синтез кетоновых тел.
При длительной мышечной нагрузке резервы гликогена в печени истощаются, развивается тенденция к гипогликемии и секретируется глюкагон, который усиливает глюконеогенез, при этом количество оксалоацетата снижается, и жирные кислоты, попавшие в печень, будут окисляться с образованием кетоновых тел.

Кроме отмеченных ситуаций, количество кетоновых тел в крови возрастает при алкогольном отравлении и потреблении жирной пищи. При богатой жирами диете, особенно у детей, жирные кислоты не успевают включиться в состав ТАГ и ЛПОНП и частично переходят в митохондрии, что увеличивает синтез кетоновых тел. При алкогольном отравлении субстратом для синтеза кетонов является ацетил-SКоА, синтезируемый при обезвреживании этанола.

Качественные реакции на кетоновые тела в моче:
а) проба Легаля   Принцип метода: Метод основан на способности ацетона и ацетоацетата в щелочной среде образовывать с нитропруссидом натрия комплексы оранжево-красного цвета, превращающиеся при подкислении раствора в соединения вишнево-красного цвета. Проба более чувствительна к ацетоуксусной кислоте, чем к ацетону, с b-оксибутиратом реакция не идет.
ХОД РАБОТЫ В пробирку вносят 0,5 мл мочи, добавляют 0,1 мл нитропруссида натрия и 0,2 мл раствора гидроксида натрия, появляется оранжево-красное окрашивание. Вносят в пробирку 0,5 мл концентрированной уксусной кислоты. При наличии ацетоновых тел появляется вишнево-красное окрашивание. Если ацетон отсутствует, то при подкислении окрашивание переходит в желтое.

б) проба Либена Принцип метода: Метод основан на способности ацетона в щелочной среде образовывать желтый осадок йодоформа, обладающего специфическим запахом.
ХОД РАБОТЫ В пробирку вносят 1 мл мочи, добавляют 0,1 мл раствора гидроксида натрия и затем 0,1 мл раствора Люголя до слабо-желтой окраски раствора. При наличии ацетона жидкость мутнеет вследствие выделения бледно-желтого осадка йодоформа, обладающего характерным запахом.

13. Биосинтез жирных кислот. Синтетаза жирных кислот. Условия синтеза ЖК, Механизм переноса ацетил-КоА из митохондрий в цитоплазму.

Биосинтез жирных кислот катализируется синтазой жирных кислот. Эта ферментная система локализована в цитоплазме и нуждается в качестве затравки в ацетил-КоА. В качестве конечного продукта реакции образуется пальмитат. В результате на синтез одной молекулы пальмитата расходуется одна молекула ацетил-КоА, 7 молекул малонил-КоА и 14 молекул НАДФН + Н⁺; при этом образуются 7 молекул СО₂, 6 молекул H₂O, 8 молекул КоА и 14 молекул НАДФ⁺.Синтаза жирных кислот позвоночных состоит из двух идентичных пептидных цепей.
Первая реакция в биосинтезе жирной кислоты — это карбоксилирование ацетил—СоА и превращение его в малонил—СоА. Реакция катализируется ацетил—СоА—карбоксилазой, коферментом которой является биотин. Затем следуют повторяющиеся циклы из шести реакций. Катализирует весь процесс пальмитилсинтетаза

s

В период пищеварения в цитозоле увеличивается концентрация цитрата, который является переносчиком ацетильных остатков из митохондрий. Цитрат аллостерически активирует ацетил—СоА—карбоксилазу, что ускоряет синтез малонил—СоА и, следовательно, синтез жирных кислот. Малонил—СоА в свою очередь ингибирует ацил—карнитил—трансферазу, катализирующую перенос жирных кислот из цитозоля в митохондрии и "запускающую" механизм  —окисления. Таким образом, увеличение концентрации малонил—СоА в период пищеварения "включает" процесс синтеза жирных кислот и "выключает"  —окисление и синтез кетоновых тел.

14.Ферменты и химизм отдельных этапов синтеза жирных кислот.

Биосинтез жирных кислот наиболее активно происходит в цитозоле клеток печени, кишечника, жировой ткани в состоянии покоя или после еды.

Условно можно выделить 4 этапа биосинтеза:

1. Образование ацетил-SКоА из глюкозы, других моносахаров или кетогенных аминокислот.

2. Перенос ацетил-SКоА из митохондрий в цитозоль:

· может быть в комплексе с карнитином, подобно тому как переносятся внутрь митохондрии высшие жирные кислоты, но здесь транспорт идет в другом направлении,

· обычно в составе лимонной кислоты, образующейся в первой реакции ЦТК.

Поступающий из митохондрий цитрат в цитозоле расщепляется АТФ-цитрат-лиазой до оксалоацетата и ацетил-SКоА.

Образование ацетил-SКоА из лимонной кислоты

Оксалоацетат в дальнейшем восстанавливается до малата, и последний либо переходит в митохондрии (малат-аспартатный челнок), либо декарбоксилируется в пируват малик-ферментом ("яблочный" фермент).

3. Образование малонил-SКоА из ацетил-SКоА.

Карбоксилирование ацетил-SКоА катализируется ацетил-SКоА-карбоксилазой, мульферментным комплексом из трех ферментов.

Образование малонил-SКоА из ацетил-SКоА

4. Синтез пальмитиновой кислоты.

Осуществляется мультиферментным комплексом " синтаза жирных кислот " (синоним пальмитатсинтаза) в состав которого входит 6 ферментов и ацил-переносящий белок (АПБ).

Ацил-переносящий белок включает производное пантотеновой кислоты – 6-фосфопантетеин (ФП), имеющий HS-группу, подобно HS-КоА. Один их ферментов комплекса, 3-кетоацил-синтаза, также имеет HS-группу в составе цистеина. Взаимодействие этих групп обусловливает начало и продолжение биосинтеза жирной кислоты, а именно пальмитиновой кислоты. Для реакций синтеза необходим НАДФН.