Гидролиз липидов в органах пищеварительной системы

В ротовой полости пищевой комок лишь измельчается. В желудке молодняка имеется липаза расщепляющая ацилглицеролы при РН 5,5. У взрослы животных рН ниже и активность этого фермента тормозится. Липиды поступают в 12-персную кишку, содержимое которого приобретает слабо щелочную реакцию. Здесь они расщепляются липазой, поступившей из поджелудочной железы.

 

СН₂ -О-СО-С₁₇Н₃₅ СН₂ -ОН

│ │

С₁₇Н₃₅ -СО-О-СН Липаза НО-СН + 3 С₁₇Н₃₅ - СООН

│ │

СН₂-О-СО-С₁₇Н₃₅ + Н₂О СН₂-ОН Стеариновая кислота

 

Тристеарин Глицерол

 

Этому способствуют желчные кислоты, образующиеся в печени из холестерола и образующие комплексные соединения с ацилглицеролами. Секрецию желчных кислот из желчного пузыря усиливает холецистокинин, вырабатываемый стенкой кишечника. Желчные кислоты эмульгируют жиры, увеличивая площадь соприкосновения их с ферментом, активируют липазу. Отщепившиеся от ацилглицеролов жирные кислоты не растворимы в воде и поэтому образуют растворимые комплексы с желчными кислотами (холеиновые кислоты). В стенке кишечника они расщепляются и жирные кислоты всасываются. Фосфоглицериды, поступившие с пищей, в 12-персной кишке расщепляются фосфолипазами А₁, А₂, С и D, а эфиры холестерола и жирных кислот – холестеразой. В стенке кишечника из глицерола и жирных кислот синтезируются эндогенные ацилглицеролы. Они соединяются с холестерином, окружаются слоями из фосфоглицеридов и белков, образуя транспортные липопротеины, и поступают в кровь.

 

Транспорт липидов кровью.

Различают 4 разновидности транспортных липопротеинов, поступающих в кровь из стенки тонкого кишечника и печени: хиломикроны, пре-β-, β- и α-липопротеины. Наиболее высокое соотношение между уровнем в крови липидов и белков отмечается у хиломикронов, наиболее низкое – у α-липопротеинов (липоротеинов высокой плотности. У пре-β- β-липопротеинов (липоротеинов низкой плотности) оно занимает промежуточное положение. Содержание последних в сыворотке крови увеличивается при атеросклерозе. Транспортные липопротеины током крови доставляются в печень, глее расщепляются липопротеинлипазой. Освободившиеся глицерол и жирные кислоты окисляются.

 

Окисление глицерола в клетках.

Начинается оно с активирования этого вещества:

З-фосфоглицериновый альдегид подвергается дальнейшему окислению с участием ферментов, катализирующих реакции второго этапа гликолиза. При аэробном окислении одной молекулы глицерола генерируется 23 молекулы АТФ:

3-глицеролфосфатдегидрогеназная реакция – 3 АТФ,

3-фосфоглицеральдегиддегидрогеназная реакция – 6 АТФ,

фосфоглицераткиназная реакция – 2 АТФ,

пируваткиназная реакция – 2 АТФ,

пируватдегидрогеназная реакция – 6 АТФ,

окисление ацетил-КоА в цикле Кребса – 12 АТФ.

Поскольку 1 молекула АТФ затрачивается в глицеролкиназной реакции, то итоговый энергетический эффект всего процесса – 22 молекулы АТФ.

 

β-кисление жирных кислот в клетках

С наибольшей интенсивностью этот процесс протекает в печени, где жирные кислоты окисляются до ацетил-КоА. В сердце и других органах они способны окисляться до углекислого газа и воды. Протекает β-окисление жирных кислот в пространстве между внутренней и наружной мембранами митохондрий. Начинается оно с активирования молекулы жирной кислоты:

 

 

 

 

Так завершается один цикл β-окисления жирной кислоты, во время которого генерируется по одной молекуле ФАД-Н₂ и НАД-Н_2, окисляемых в дыхательной цепи митохондрий, и ацетил-КоА, способного окисляться в цикле Кребса.

Укоротившийся на 2 углеродных фрагмента активированный остаток пальмитиновой кислоты (ацил-КоА) таким же образом, цикл за циклом, подвергается дальнейшему β-окислению. На последнем этапе этого процесса образуется активная форма масляной кислоты (бутирил-КоА). Она также подвергается β-окислениию:

 

Из этого четырехуглеродной активированной жирной кислоты генерируется 2 молекулы ацетил- КоА, но не по две, а по одной молекуле ФАД-Н₂ и НАД-Н₂ (образовавшаяся молекула ацетил- КоА не подвергается дальнейшему β-окислению).

Энергетический эффект β-окисления жирных кислот (Х)рассчитывается по формуле: Х = n/2 X 17 – (5-1), где n – число углеродных атомов, включая группу –СООН; 17 – число молекул АТФ, генерируемых во время одного цикла: при окислении ФАД-Н₂ (2 АТФ),НАД-Н₂ (3 АТФ) и ацетил-КоА в цикле Кребса.(12 АТФ); 5 – количество АТФ, не образовашегося на последнем этапе β-окисления; 1 – количество АТФ, затрачиваемое на активацию жирной кислоты (образование ацил-КоА).

β-окисления жирных кислот в печени.

В этом органе основная масса жирных кислот окисляется до ацетил-КоА. Две молекулы последнего последнего соединяются между собой в результате реакции, катализируемой тиолазой. Образовавшаяся ацетоуксусная кислота током крови доставляется в мышечную и другие ткани, где обратно расщепляется до ацетил-КоА, который окисляется в цикле Кребса. Часть молекул ацетоуксусной кислоты, восстанавливаясь ионами водорода, отщепляемыми от НАД-Н₂, превращается в β-гидрооксимасляную килоту. Какое-то количество молекул ацетоуксусной кислоты, отщепляя от карбоксильной группы углекислый газ, превращается в ацетон. Общее количество ацетоуксусной, β-гидрооксимасляной кислот и ацетона называют кетоновыми телами. Количество последних в тканях увеличивается (кетоз) при усиленном образовании их и недостаточно эффективном окислении.

Окисление пропионовой кислоты, образовавшейся в рубце при расщеплении микроорганизмами клетчатки, происходит после превращения ее в сукцинил-КоА (см. обмен углеводов). Последний в дальнейшем окисляется в цикле Кребса.

 

Лекция №12

ОБМЕН ЛИПИДОВ ( продолжение)

План

1. Биосинтез глицерола и жирных кислот.

2. Биосинтез ацилглицеролов, фосфоглицеридов и холестерина.

3. Патология липидного обмена.

 

Биосинтез жирных кислот ( путь Linean)

Этот процесс протекает в цитоплазме клеток. Суть его – постепенное удлинение молекулы жирной кислоты на 2 углеродных атома за счет молекулы ацетил-КоА и четырех ионов водорода, поставляемых НАДФ-Н₂. на первом этапе происходит присоединение к ацетил-КоА углекислого газа с участием биотин-фермента.

рибозо-5-фосфат и НАДФ-Н₂, генерируемые из глюкозы в реакциях пентозного цикла, а также кобаламин и фолиевая кислота, вырабатываемые микрофлорой рубца.

рибозо-5-фосфат и НАДФ-Н₂, генерируемые из глюкозы в реакциях пентозного цикла, а также кобаламин и фолиевая кислота, вырабатываемые микрофлорой рубца.

 

 

В образовавшемся малонил-КоА радикал –S-КоА заменяется на радикал ацилпереносящего белка (-АПБ). Параллельно радикал –S-КоА заменяется на радикал -АПБ в молекуле ацетил-КоА. Затем малонил-АПБ, отщепляя углекислый газ, соединяется с ацетил-АПБ и образуется ацетоацетил-АПБ. Последний восстанавливается ионами водорода, отщепляемыми от НАДФ-Н_2, в β-гидроксибутирил-АПБ. После отщепления от этого вещества молекулы воды образуется кротонил-АПБ, восстанавливающийся в дальнейшем ионами водорода НАДФ-Н₂ до бутирил-АПБ. Этой реакцией завершается первый цикл биосинтеза жирной кислоты.

Второй цикл начинается с соединения β-гидроксибутирил-АПБ с ацетил-АПБ с отщеплением молекулы углекислого газа. Образовавшийся капронил-АПБ таким же образом, как и ацетоацетил-АПБ, цикл за циклом, превращается в ацил-АПБ синтезируемой жирной кислоты с последующим отщеплением от последнегорадикала АПБ.

Количество молекул АТФ, затрачиваемое на биосинтез одной молекулы жирной кислоты (Х_АТФ) рассчитывают про формуле: Х_АТФ = n/2 – 1, где где n – число углеродных атомов, включая группу –СООН, а количество НАДФ-Н₂ (Х_НАДФ-Н ) – по формуле: Х_НАДФ-Н = n – 2.

 

Биосинтез глицерол-3-фосфата происходит из 3-фосфоглицеральдегида, образовавшегося из глюкозы в реакциях гликолиза:

 

 

Биосинтез ацилглцеролов.

На первом этапе его глицерол-3-фосфат взаимодействует с двумя активированными молекулами жирных кислот (например, стеарил-КоА)с образованием фосфатидной кислоты. От последней отщепляется остаток фосфорной кислоты с последующим присоединением на его место третьего радикала жирной кислоты.

 

СН₂ –ОН СН₂ –О-СО- С₁₇Н₃₅

1 1

НО-СН + 2 Стеарил-КоА Ацил-КоА - С₁₇Н₃₅–СО-О-СН Фосфатидиофосфатаза

1 т рансфераза 1 + НОН

СН₂-О-РО₃Н₂ СН₂-О-РО₃Н₂ -Н₃РО₄

 

3-фосфоглицерол Фосфатидная кислота

СН₂ -О-СО-С₁₇Н₃₅ СН₂ -О-СО-С₁₇Н₃₅

1 1

С₁₇Н₃₅ –CO-О-СН + Стеарил-КоА Ацил-КоА - С₁₇Н₃₅ –CO-О-СН

1 т рансфераза 1

СН₂-ОН СН₂ -О-СО-С₁₇Н₃₅

 

Дистеарин Тристеарин

 

 

Биосинтез фосфоглицеридов.

Вначале, как описано выше, синтезируется фосфатидная кислота, в которой к второму углеродному атому глицерола присоединен остаток арахидоновой кислоты.После этого активируется молекула холина:

НО-СН_{2 -}СН₂–N⁺ ≡(CH₃)₃ + АТФ Холинкиназа Н₂О₃Р-О-СН₂ -СН₂–N⁺≡(CH₃)₃

Холин -АДФ Фосфохолин

Фосфохолинвзаимодействует с цитидинтрифосфатом (ЦТФ):

Н₂О₃Р-О-СН₂ -СН₂–N⁺≡(CH₃)₃ + ЦТФ Трансфераза Цитидилдифосфохолин

-Н₄Р₂О₁

СН₂ –О-СО- С₁₇Н₃₅

С₁₇Н₃₅–СО-О-СН + Цитидилдифосфохолин Трансфераза

СН₂-О-РО₃Н₂

Фосфатидная кислота

СН₂ –О-СО- С₁₇Н₃₅

С₁₇Н₃₅–СО-О-СН

СН₂-О-РО₃Н -О-СН_{2 -}СН₂–N⁺ ≡(CH₃)₃

Фосфатидилхолин.

 

Биосинтез холестерола.

На первом этапе этого процесса из двух молекул ацетил-КоА в результате реакции, катализируемой тиолазой, образуется ацетоацетил-КоА. После присоединения к последнему третьей молекулы ацетил-КоА, катализиремого β-гидрокси-β-метил-глутатил-КоА-синтазой, образуется β-гидрокси-β-метил-глутатил-КоА. (ГМГ-КоА). Этот фермент способны ингибировать некоторые лекарственные средства, применяющиеся для лечения больных атеросклерозом, в частности зокор. ГМГ-КоА в дальнейшем восстанавливается ионами водорода, отщепляемыми от НАДФ-Н₂ в результате реакции, катализируемой ГМФ-КоА-редуктазой, до мевалоната. Последний в результате шести последовательно протекающих реакций превращается в сквален, углеводород с длинной открытой цепью:

Березов- 312 стр.

В дальнейшем сквален в результате реакции, катализируемой скваленоксидоциклазой, циклизируется в ланостерин. Последний через несколько последовательных реакций превращается в холестерин.