Суммарное уравнение синтеза бутановой кислоты

Параграф 46 синтез жирных кислот

Автор текстов Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.
Замечания присылать по электронной почте exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

ПАРАГРАФ 46:
«СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ».
См. формулы в файле «46 формулы».

46.1. ЗНАЧЕНИЕ синтеза жирных кислот для организма –

этот процесс является источником жирных кислот для нужд клеток.
Основной путь использования жирных кислот в организме –
использование жирных кислот для синтеза жира (в основном в качестве «резерва энергии» на случай голода),
а также для синтеза липоидов, в том числе для синтеза МЕМБРАННЫХ липидов,
что нужно для образования новых клеток (для деления) и для «ремонта» мембран – то есть для замены молекул мембран новыми неповреждёнными молекулами (иначе мембраны быстрее разрушались бы, что приводило бы к гибели клеток).
Подробнее о том, зачем нужны жир и липоиды – см. п.47 и …
Снижение синтеза жирных кислот может привести к дефициту в организме липоидов, что в свою очередь может привести к дерматитам и другим проявлениям снижения пролиферативных процессов (деления клеток).
При снижении синтеза жирных кислот остаётся такой источник жирных кислот, как поступление жирных кислот с пищей в составе жира (точнее, в виде ацилов в составе пищевых липидов).

ГДЕ синтезируется пальмитиновая кислота.
Основное место синтеза пальмитиновой кислоты – печень. Не жировая ткань, не адипоциты, а печень.
После синтеза в печени пальмитиновая кислота используется для синтеза молекул жира (см. …) и липоидов, которые включаются в состав липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП), которые поступают в кровь для доставки липидов в ткани. Подробности обмена ЛПОНП смотрите в п. … В итоге синтезированные в печени жирные кислоты оказываются в жировой ткани в составе жира – в качестве резерва энергии на случай голода.

46.2. Какие жирные кислоты синтезируются в организме человека.

В основном в организме синтезируется пальмитиновая кислота (её соли и анионы называются пальмитатами) с 16-тью атомами углерода и формулой С16Н31СООН (обозначение – С16:0).
Из неё может синтезироваться стеариновая кислота (С18:0), а из стеариновой – олеиновая (С18:1) и эйкозановая (С20:0).
Из линолевой кислоты может синтезироваться арахидоновая кислота (АрК).
Из линоленовой кислоты может синтезироваться эйкозапентаеновая (ЭПЕ) а из неё – докозагексаеновая (ДГЕ).
При этих реакциях происходит удлинение углеродной цепочки жирных кислот, которое называется элонгацией.
При образовании олеиновой кислоты из стеариновой, а также АрК из линолевой и ЭПЕ из линоленовой, ДГЕ из ЭПЕ происходит образование новых двойных связей, которое называется десатурацией и катализируется ферментами десатуразами.
Линолевая и линоленовая кислоты не могут синтезироваться в организме, должны поступать с пищей и поэтому называются незаменимыми жирными кислотами – аналогично тому как есть незаменимые аминокислоты.
Незаменимые жирные кислоты поступают в организм благодаря присутствию в пище растительных масел.
АрК, ЭПЕ и ДГЕ кислоты не считаются незаменимыми жирными кислотами, но лучше, если они поступают в организм с пищей (морепродукты).
При отсутствии в пище растительных масел и морепродуктов организм не получает незаменимы жирных кислот, что приводит к снижению синтеза мембранных липидов и деления клеток.

46.3. Регуляция синтеза жирных кислот.

Регуляция гормонами. Синтез жирных кислот происходит в состоянии сытости и покоя под влиянием инсулина (количество которого в крови увеличивается в этом состоянии).
В состоянии голода синтез жирных кислот снижается (по поговорке «не до жиру – быть бы живу») под влиянием гормона голода глюкагона.
В состоянии стресса и при работе синтез жирных кислот также снижается – под влиянием гормонов стресса катехоламинов (адреналина и норадреналина).
Дополнительно. – Синтез жирных кислот усиливается женскими половыми гормонами эстрогенами.
Регуляция метаболитами. Как обычно, продукты процесса и их метаболиты замедляют процесс, а субстраты усиливают (ацетилКоА).

46.4. Реакции синтеза пальмитиновой кислоты.

Синтез пальмитиновой кислоты осуществляется комплексом ферментов, который называется синтазой жирных кислот.
Из чего синтезируется молекула пальмитиновой кислоты – из молекул ацетилКоА. Источник ацетилКоА для синтеза жирных кислот – образование ацетилКоА из глюкозы (в ходе гликолиза и ПДГ – см. …). Именно поэтому сладости, мучное и картофель способствуют набору веса.
Для синтеза одной молекулы пальмитиновой кислоты (16 атомов углерода) нужно 8 молекул ацетилКоА (одна молекула ацетилКоА – это 2 атома углерода), атомы углерода которых нужно соединить в «цепочку».
Присоединение атома углерода каждого очередного ацетила происходит по очереди. К первому ацетилу присоединяется второй ацетил и т.д., пока не соединятся все 8 молекул, образовав молекулы пальмитиновой кислоты.
Далее идёт описание реакций. Формулы веществ и реакции смотрите в таблице к 46-му параграфу. Здесь только словесное описание формул и реакций таблицы. Без иллюстрации в таблице не поймёте.

1. «МалонилКоА». Семь молекул ацетилКоА из восьми превращаются в малонилКоА за счёт реакции с СО2 (точнее, с бикарбонатом – НСО3 – , который образуется из СО2), при которой образуется карбоксильная группа (из-за чего реакция называется карбоксилированием ацетилаКоА, а фермент, катализирующий эту реакцию, называется карбоксилазой ацетила КоА или ацетилКоА/карбоксилазой).
Для этой реакции необходим витамин Н (БИОТИН), поэтому при отсутствии биотина синтез жирных кислот не происходит, а дефицит биотина проявляется дерматитами (причиной дефицита биотина может быть дисбактериоз).
СО2 присоединяется ко второму атому углерода ацетилКоА.
Реакция происходит с затратой АТФ – АТФ расщепляется на АДФ и фосфат для выделения энергии.
По одной АТФ на синтез каждой молекулы малонилКоА, то есть всего тратится 7 молекул АТФ.
Сравните реакцию с карбоксилированием пирувата – много похожего.
Синтез жирных кислот – пример анаболического процесса, требующего затрат энергии.

2. «Замена КоА на АПБ, перенос с КоА на АПБ».
Первая молекула ацетилКоА и 7 молекул малонилКоА вступают в реакцию с АПБ (ацилпереносящим белком) для того, чтобы отсоединиться от КоА и присоединиться к АПБ. В результате образуются: 1 молекула ацетилАПБ и 7 молекул малонилАПБ.

3. Первая молекула ацетилАПБ вступает в реакцию с первой (с одной из семи) молекул малонилАПБ.
При этом соединяются первый атом углерода ацетилАПБ и ВТОРОЙ атом углерода малонил АПБ,
образуя молекулу из 4 атомов углерода с кетогруппой в третьем (;) положении, которая называется ;-кето/бутирилАПБ.
В реакции первый атом углерода ацетилАПБ отсоединяется от АПБ, а –СООН (карбоксильная группа) отсоединяется от второго атома углерода малонилаКоА и выделяется в реакции в виде СО2. (Таким образом, СО2 на синтез не тратится).
Бутирил – это остаток (ацил) 4-хуглеродной жирной кислоты (бутановой).
Далее все остатки любой длины называются просто ацилами.

У ;-кетобутирилАПБ есть кетогруппа. Нужно сделать так, чтобы на её месте в ;-положении была –СН2– группа (метиленовая), то есть нужно восстановить кетогруппу по метиленовой. Это происходит благодаря трём реакциям, «противоположным» реакциям ;-окисления.

4.1. Кетогруппа ;-кетобутирилаАПБ превращается в гидроксильную, в результате чего ;-КЕТОбутирилАПБ превращается в ;-ГИДРОКСИбутирилАПБ.
При этом происходит присоединение двух атомов водорода, источником которых является, как обычно, НАДФН, Н+, для образования которого клеткам нужен витамин РР. Катализируют реакции такого типа (перенос водорода от НАДФН на субстрат) РЕДУКТАЗЫ. Редуктаза данной реакции называется редуктазой ;-кетобутирилаАПБ или ;-кетобутирилАПБ/редуктазой.
Источником НАДФН, Н+ являются реакции ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО пути (ПФП; вариант «пентозный цикл» в данном случае) – см. … , для протекания которого нужны ГЛЮКОЗА в качестве субстрата и ИНСУЛИН в качестве гормона, стимулирующего ПФП, а также витамины РР и В1.

4.2. ;-ГИДРОКСИбутирилАПБ теряет молекулу воды (НОН), при этом ОН отщепляется от 3-го атома углерода, а атом водорода (Н) – от второго. В итоге образуется вещество с двойной связью между 2-м и 3-и атомами углерода (; и ;), которое называется ЕНоилАПБ. (ЕН означает двойную связь).
Процесс отщепления Н и ОН и виде воды называется дегидратаций (не путать с дегидрированием), а фермент, который катализирует дегидратацию, называется дегидратазой, дегидратаза гидрокси/бутирилаАПБ называется гидрокси/бутирилАПБ/дегидратазой.

4.3. К еноилуАПБ по двойной связи присоединяются 2 атома водорода, в результате чего образуется бутирилАПБ.
Источником 2 атомов водорода является, как обычно, НАДФН, Н+. Катализируют реакции такого типа (перенос водорода от НАДФН на субстрат) РЕДУКТАЗЫ. Редуктаза данной реакции называется редуктазой еноилаАПБ или еноилАПБ/редуктазой.

БутирилАПБ является ацилом с 4 атомами углерода. Далее он вступает в реакцию с очередной (второй из семи исходных и из шести оставшихся) молекулой малонилАПБ так же, как вступал ацетилАПБ. – То есть первый атом углерода бутирилАПБ соединяется со вторым атомом углерода малонилаАПБ, АПБ и СО2 «уходят», образуется соединение с 6 атомами углерода и кетогруппой в ;-положении. Далее происходят реакции, аналогичные реакциям 4.1-4.3, в результате которых образуется ацилАПБ с шестью атомами углерода. То есть углеродная цепочка бутирила удлиняется ещё на 2 атома углерода.

АцилАПБ с шестью атомами углерода вступает в реакцию с очередной (то есть третьей из исходных семи) молекул малонилАПБ и т.д.
И так до тех пор, пока не будут использованы все 7 молекул малонилАПБ.
В результате образуется ацил из 16 атомов углерода – пальмитоилАПБ.
После этого остаётся отщепить пальмитоил от АПБ и превратить его в пальмитиновую кислоту.

5. ПальмитоилАПБ превращается в пальмитиновую кислоту за счёт расщепления связи между пальмитоилом и АПБ путём гидролиза (то есть с присоединением воды «по местам расщепления связи»).
46.4
Синтез жирных кислот – пример типичного анаболического процесса. (То есть процесса синтеза).
При этих процессах из простых веществ образуются более сложные – в данном случае 16-тиуглеродная цепочка из двухуглеродных молекул ацетилКоА.
Анаболические процессы протекают с затратой АТФ (7 молекул на одну молекулу пальмитиновой кислоты) и НАДФН (7*2= 14 молекул на одну молекулу пальмитиновой), поставляемого пентозофосфатным путём.
46.5
Сравнение синтеза жирных кислот и ;-окисления –
1. Синтез – процесс анаболический, а ;-окисление – катаболический.
2. АТФ: при синтезе АТФ тратится (7), а при ;-окислении образуется (108 АТФ за счёт одного пальмитата).
3. Коферменты: при синтезе НАДФН (образующийся в ПФП) превращается в НАДФ+ (который снова превращается в НАДФН в ПФП),
а при ;-окислении – НАД+ и ФАД и превращаются в НАДН и ФАДН2, поступающие в дыхательную цепь для выработки энергии.
4. Витамины: для синтеза нужны биотин и РР, а для ;-окисления – РР и В2. В составе коферментов.
5. Переносчики ацилов: при синтезе кофермент А (КоА) и АПБ (ацилпереносящий белок), а при ;-окислении – только кофермент А.
6. Локализация – синтез в печени, а ;-окисление – во всех клетках, кроме эритроцитов и нейронов.
7. В каких условиях протекают: синтез при сытости и покое под влиянием инсулина,
а ;-окисление – при стрессе под влиянием катехоламинов адреналина и норадреналина и при голоде под влиянием гормона голода глюкагона.
8. Какими гормонами стимулируются: синтез – инсулином и эстрогенами, а ;-окисление – катехоламинами и глюкагоном.
9. Какими гормонами тормозятся: синтез – катехоламинами при стрессе и глюкагоном при голоде, а ;-окисление – глюкагоном при голоде.

Ситуационные задачи 1000 (стр. 25 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Для ответа вспомните:

1. Какие ферменты поджелудочной железы участвуют в расщеплении углеводов?

2. Какова их специфичность?

Ответ:Крахмал подвергается действию ферментов поджелудочной железы α-амилазы и амило-1,6-гликозидазы.

524. В глюконеогенез включается молочная кислота, меченная С14 по 1- му углеродному атому. В каком положении окажется метка в молекуле глюкозы?

1. Напишите ход реакций глюконеогенеза.

2. Проследите путь радиоактивной метки.

Ответ:Метка окажется в молекуле глюкозы в положениях 3 и 4.

525. После интенсивной физической работы, когда в печень поступает большое количество лактата, в ней активируется глюконеогенез и тормозится гликолиз. Почему это происходит?

Для ответа вспомните:

1. Что такое глюконеогенез?

2. Что такое гликолиз?

3. Укажите ключевые ферменты этих процессов.

4. Какова регуляция указанных процессов?

Ответ:При окислении лактата образуются ацетил-КоА, цитрат (в результате связывания ацетил-КоА с оксалоацетатом) и АТФ, которые активируют пируваткарбоксилазу (ключевой фермент ГНГ) и тормозят фосфофруктокиназу (ключевой фермент гликолиза).

526. У грудного ребенка после начала кормления отмечается рвота, дегидратация, понос, галактоземия и галактозурия. При исследовании хрусталика – точечные катаракты. Назовите причину заболевания

1. Что надо изменить в питании?

2. К чему может привести заболевание, если не изменить питание как можно быстрее?

Ответ: У ребенка наследственное заболевание, связанное с нарушением утилизации галактозы – галактоземия. Отсутствует фермент галактозо-1-фосфатуридилтрансфераза.

527. У грудного ребенка часто появляются судороги, при обследовании отмечено увеличение размеров печени. В крови повышено содержание лактата и снижено содержание глюкозы. При введении адреналина содержание глюкозы в крови не возрастает, а лактата – повышается. Какое заболевание можно предположить?

1. Какова роль печени в обмене углеводов?

2. Перечислите источники глюкозы крови.

3. Как влияет адреналин на уровень глюкозы в крови?

Ответ:Гликогеноз связанный с отсутствием фермента глюкозо-6-фосфотазы (болезнь Гирке).

528. Ребенку в лаборатории определяли содержание глюкозы в крови. Перед этим он плакал. Анализ показал повышенное содержание глюкозы. Можно ли утверждать, что у ребенка сахарный диабет?

1. Какие гормоны регулируют уровень глюкозы в крови?

2. Что такое сахарный диабет?

Ответ:У ребенка гипергликемия из-за перенесенного стресса.

529. У ребенка судороги проявляются по утрам. Резко выраженная гипогликемия натощак. В печени и других тканях очень низкое содержание гликогена. О каком заболевании идет речь? Назначьте диету.

1. Сахар крови и его регуляция.

2.назовите причины гипо — и гипергликемии.

3. Приведите схему обмена гликогена.

Ответ:У ребенка агликогиноз – отсутствует гликогенсинтетаза. Больные дети нуждаются в частом кормлении малыми порциями.

530. У ребенка (1,5 года) увеличена печень, он очень беспокойный, имеет место задержка роста. Содержание глюкозы составляет 2,75 ммоль\л, повышено содержание триглицеридов в плазме крови. При проведении теста с глюкагоном не произошло повышения уровня глюкозы в крови.

1. Оцените эти показатели и скажите, о какой патологии идет речь.

2. Напишите процесс обмена углеводов, при нормальном течении которого указанные отклонения отсутствуют;

3. Укажите имеющиеся нарушения в этом процессе.

Ответ:У ребенка гликогеноз, связанный с недостаточностью фермента фосфорилазы в печени — ключевого фермента распада гликогена. На это указывает отсутствие реакции на глюкагон.

531. У больного при зондировании 12-перстной кишки установлена задержка оттока желчи из желчного пузыря. Влияет ли это на переваривание жиров?

Для ответа вспомните:

1. Какие компоненты желчи участвуют в переваривании липидов?

2. Какие функции они выполняют?

Ответ:Да влияет, так как не будут в полной мере проявляться функции желчных кислот.

532. В крови пациента отмечено повышение содержания липидов.

1. Может ли это зависеть от нарушения правил взятия крови на анализ?

2. Как называется это состояние?

3. В составе каких соединений находятся липиды в крови?

Ответ:Да может, если кровь взяли у пациента после еды. Это состояние называется гиперлипидемия. В этом случае кровь богата хиломикронами.

533. Через 5 часов после обеда котлетами из жирной свинины у человека провели исследование крови. Обнаружили повышение содержания липидов. Какие липиды преобладали и в какой форме?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Какие вы знаете транспортные формы липидов в крови?

2. Опишите состав и строение этих форм.

3. Как изменится вид сыворотки крови после приема жирной пищи?

Ответ:Через 5 часов после еды в крови можно обнаружить липопротеины, в основном ЛПНП (60%), ЛПОНП (15%), ЛПВП (25%).

534. В организме человека примерно 4 г желчных кислот. За сутки они совершают в среднем 6 оборотов между печенью и ЖКТ. За каждый оборот реабсорбируется примерно 96% желчных кислот.

1. Сколько граммов желчных кислот синтезируется ежедневно?

2. Сколько дней в среднем циркулирует молекула желчной кислоты?

Ответ:За сутки синтезируется0,96г желчных кислот.

535. У больного вследствие хронической недостаточности печени и кишечника нарушено всасывание липидов. Какие сопутствующие гиповитаминозы отягощают состояние больного?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Как происходит всасывание продуктов переваривания липидов?

2. Какие витамины всасываются вместе с продуктами переваривания липидов?

Через 5 часов после еды в крови можно обнаружить липопротеины, в основном ЛПНП (60%), ЛПОНП (15%), ЛПВП (25%).

Ответ:Гиповитаминозы А, Д, Е, К. Q.

536. Сколько АТФ потребуется для синтеза трипальмитина из глицерина и пальмитиновой кислоты?

Для выполнения расчетов:

1. Вспомните, в каком виде глицерин и пальмитиновая кислота участвуют в синтезе жира?

2. Напишите схему липогенеза.

3. Укажите реакции, в которых расходуется АТФ.

Ответ:4 АТФ. Энергия необходима для процессов активации глицерина и жирных кислот.

537. Экспериментально доказано, что жирные кислоты – естественное энергетическое «горючее» для сердца. Подсчитайте и сравните энергетический эффект аэробного окисления глюкозы и пальмитиновой кислоты.

1. Напишите суммарное уравнение β-окисления пальмитиновой кислоты.

2. Рассчитайте энергетический выход окисления пальмитиновой кислоты до углекислого газа и воды.

3. Напишите схему аэробного окисления глюкозы.

4. Рассчитайте энергетический выход при окислении глюкозы до углекислого газы и воды.

Ответ:Окисление 1 молекулы глюкозы приводит к образованию 38 АТФ, а окисление пальмитиновой кислоты – 130 АТФ.

538. Синтезируйте бутановую кислоту. Сколько и каких веществ для этого потребуется?

Для ответа вспомните:

1. Из чего синтезируются жирные кислоты?

2. В каких органах и тканях происходит синтез, его локализация в клетке?

3. Напишите суммарное уравнение синтеза бутановой кислоты.

Ответ:Для синтеза бутановой кислоты потребуется 1 АТФ, 2 ацетил-КоА, 2 НАДФН.

539. Сколько молекул ацетил-КоА надо окислить до углекислого газа и воды, чтобы покрыть энергетические затраты на синтез 3 молекул стеариновой кислоты?

1. Напишите суммарное уравнение синтеза стеариновой кислоты.

2. Подсчитайте энергетические затраты на синтез стеариновой кислоты.

3. Напишите схему окисления ацетил-КоА до углекислого газа и воды.

4. Укажите энергетический выход полного окисления ацетил-КоА.

Ответ:2 молекулы, так как на синтез 3 молекул стеариновой кислоты требуется 24 АТФ, а при окислении 1 ацетил-коА образуется 12 АТФ.

540. У пациента в крови и моче резко повышено содержание кетоновых тел. Какие данные необходимы для уточнения причин этого повышения?

Для обоснования ответа вспомните:

1. Что такое кетоз, и чем он сопровождается?

2. Какие виды кетоза вы знаете?

Ответ:Содержание кетоновых тел может быть повышено при сахарном диабете (патологический кетоз), голодании, тяжелой мышечной работе, беременности (физиологический кетоз). Необходимо определить глюкозу в сыворотке крови.

541. Сколько молекул АТФ образуется при окислении 10 молекул глицерина до углекислого газа и воды?

Для выполнения расчетов:

1. Вспомните, как происходит активация глицерина?

2. Напишите схему окисления глицерина до углекислого газа и воды.

Ответ:210-220 молекул АТФ (в зависимости от использования НАД — или ФАД-зависимой дегидрогеназы 3-фосфоглицерола.

542. Окислите капроновую кислоту до углекислого газа и воды. Сколько АТФ при этом образуется?

Для выполнения расчетов:

1. Напишите ход реакций окисления капроновой кислоты.

2. Укажите реакции, которые сопряжены с синтезом АТФ.

Ответ:Окисление происходит в митохондриях. Образуется 45 АТФ.

543. При скармливании животным пищи, содержащей олеилхолестерин, все углеродные атомы которого были радиоактивными, через 2 часа удалось обнаружить метку в составе хиломикронов сыворотки крови. Однако при этом радиоактивность обнаруживалась не только в холестерине и его эфирах, но и во фракциях триацилглицеринов. Объясните результаты опытов, вспомнив:

1.Превращение, которому подвергаются эфиры холестерина пищи в тонком кишечнике.

2.Превращения, которым подвергается холестерин и высшие жирные кислоты в эпителиальных клетках кишечника.

3. Липопротеины, в составе которых экзогенный холестерин и его эфиры поступают в кровь.

Ответ:Эфиры холестерина, фосфолипиды и жиры пищи расщепляются под действием эстераз пищеварительных соков. Для всасывания продуктов переваривания требуются желчные кислоты. Всосавшиеся продукты переваривания используются в ресинтезе липидов, в том числе и триацилглицеринов. Поэтому меченая олеиновая кислота попадет не только в эфиры холестерина, но и во фракцию триацилглицеринов. Ресинтезированные липиды включаются в состав хиломикронов, а вместе с ними и метка.

544. Для чего больному атеросклерозом при выписке из больницы рекомендуют диету, стимулирующую отток желчи и усиление перистальтики кишечника?

Суммарное уравнение синтеза бутановой кислоты

Установлено, что две наиболее распространенные мононасыщенные жирные кислоты — пальмитоолеиновая и олеиновая — синтезируются из пальмитиновой и стеариновой кислот. Двойная связь в молекулу указанных кислот вводится в микросомах клеток печени и жировой ткани при участии специфической оксигеназы и молекулярного кислорода. В этой реакции одна молекула кислорода используется в качестве акцептора двух пар электронов, одна пара из которых принадлежит субстрату (Ацил-КоА), а другая — НАДФН₂:

Вместе с тем ткани человека и ряда животных неспособны синтезировать линолевую и линоленовую кислоты, а должны получать их с пищей (синтез этих кислот осуществляется растениями). В связи с этим линолевую и линоленовую кислоты, содержащие соответственно две и три двойные связи, называют незаменимыми жирными кислотами.

Все другие полиненасыщенные кислоты, обнаруженные у млекопитающих, образуются из четырех предшественников (пальмитоолеиноэой, олеиновой, линолевой и линоленовой киолот) путем дальнейшего удлинения цепи и (или) введения новых двойных связей. Происходит этот процесс при участии митохондриальных и микросомных ферментов. Например, синтез арахидоновой кислоты происходит по следующей схеме:

Биологическая роль полиненасыщенных жирных кислот в значительной мере прояснилась в связи с открытием нового класса физиологически активных соединений — простагландинов .

Есть основания считать, что скорость биосинтеза жирных кислот во многом определяется скоростью образования триглицеридов и фосфолипидов, ибо свободные жирные кислоты присутствуют в тканях и плазме крови в небольших количествах и в норме не накапливаются.

Синтез триглицеридов происходит из глицерина и жирных кислот (главным образом стеариновой, пальмитиновой и олеиновой). Путь биосинтеза триглицеридов в тканях протекает через образование глицерол-3-фосфата как промежуточного соединения. В почках, а также в стенке кишечника, где активность фермента глицеролкиназы высока, глицерин фосфорилируeтся АТФ с образованием глицерол-3-фосфата:

В жировой ткани и мышцах вследствие очень низкой активности глицеролкиназы образование глицерол-3-фосфата в основном связано с гликолизом или гликогенолизом 1 . 1 В тех случаях, когда содержание глюкозы в жировой ткани понижено (например, при голодании), образуется лишь незначительное количество глицерол-3-фосфата и освободившиеся в ходе липолиза свободные жирные кислоты не могут быть использованы на ресинтез триглицеридов, поэтому жирные кислоты покидают жировую ткань. Напротив, активация гликолиза в жировой ткани способствует накоплению в ней триглицеридов, а также входящих в их состав жирных кислот. Известно, что в процессе гликолитического распада глюкозы образуется диоксиацетонфосфат . Последний в присутствии цитоплазматической НАД-зависимой глицеролфосфатдегидрогеназы способен превращаться в глицерол-3-фосфат:

В печени же наблюдаются оба пути образования глицерол-3-фосфата.

Образовавшийся, тем или иным путем глицерол-3-фосфат ацилируется двумя молекулами КоА-производного жирной кислоты (т. е. «активными» формами жирной кислоты) 2 . 2 У некоторых микроорганизмов, например у Е. coli, донором ацильной группы являются не КоА-пронзводные, а АПБ-производные жирной кислоты. В результате образуется фосфатидная кислота:

Заметим, что хотя фосфатидная кислота и присутствует в клетках в чрезвычайно малых количествах, однако она является весьма важным промежуточным продуктом, общим для биосинтеза триглицеридов и глицерофосфолипидов (см. схему).

Если идет синтез триглицеридов, то происходит дефосфорилирование фосфатидной кислоты с помощью специфической фосфатазы (фосфатидатфосфатазы) и образование 1,2-диглицерида:

Биосинтез триглицеридов завершается этерификацией образовавшегося 1,2-диглицерида третьей молекулой ацил-КоА:

Синтез наиболее важных глицерофосфолипидов локализован главным образом в эндоплазматической сети клетки. Сначала фосфатидная кислота в результате обратимой реакции с цитидинтрифосфатом (ЦТФ) превращается в цитидиндифосфатдиглицерид (ЦДФ-диглицерид):

Затем в последующих реакциях, каждая из которых катализируется соответствующим ферментом, цитидинмонофосфат вытесняется из молекулы ЦДФ-диглицерида одним из двух соединений — серином или инозитом, образуя фосфатидилсерин или фосфатидилинозит, или 3-фосфатидил-глицерол-1-фосфат. В качестве примера приводим образование фосфатидилсерина:

В свою очередь фосфатидилсерин может декарбоксилироваться с образованием фосфатидилэтаноламина:

Фосфатидмлэтаноламин является предшественником фосфатидилхолина. В результате последовательного переноса трех метильных групп от трех молекул S-аденозилметионина (донора метальных групп) к аминогруппе остатка этаноламина образуется фосфатидилхолин:

Существует еще один путь синтеза фосфатидилэтаноламина и фосфатидилхолина в клетках животных. В этом пути также используется ЦТФ в качестве переносчика, но не фосфатидной кислоты, а фосфорилхолина или фосфорилэтаноламина (схема).

Еще в 60-х годах нынешнего столетия Блох и сотр. в опытах с использованием ацетата, меченного 14 С по метильной и карбоксильной группе, показал, что оба атома углерода уксусной кислоты включаются в холестерин печени приблизительно в одинаковых количествах. Кроме того, было доказано, что все атомы углерода холестерина происходят из ацетата.

В дальнейшем благодаря работам Линена, Редней, Поляка, Корнфорта, А. Н. Климова и других исследователей были выяснены основные детали ферментативного синтеза холестерина, насчитывающего более 35 энзиматических реакций. В синтезе холестерина можно выделить три основные стадии: первая — превращение активного ацетата в мевалоновую кислоту, вторая — образование сквалена из мевалоновой кислоты, третья — циклизация сквалена в холестерин.

Вначале рассмотрим стадию превращения активного ацетата в мевалоновую кислоту. Начальным этапом синтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА является образование ацетоацетил-КоА посредством обратимой тиолазной реакции:

Затем последующая конденсация ацетоацетил-КоА с третьей молекулой ацетил-КоА при участии гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-КоА-синтазы) дает образование β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА:

Заметим, что эти первые этапы синтеза мевалоновой кислоты нами уже рассматривались, когда речь шла об образовании кетоновых тел . Далее β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА под влиянием НАДФ-зависимой гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ГМГ-КоА-редуктазы) в результате восстановления одной из карбоксильных групп и отщепления HS-KoA превращается в мевалоновую кислоту:

ГМГ-КоА-редуктазная реакция — первая практически необратимая реакция в цепи биосинтеза холестерина и протекает она со значителоной потерей свободной энергии (около 33,6 кДж). Установлено, что данная реакция лимитирует скорость биосинтеза холестерина.

Наряду с классическим путем биосинтеза мевалоновой кислоты имеется второй путь, в котором в качестве промежуточного субстрата образуется не β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА, а β-гидрокси-β-метилглутарнл-S-АПБ. Реакции этого пути идентичны, по-видимому, начальным стадиям биосинтеза жирных кислот вплоть до образования ацетоацетил-S-АПБ. В образовании мевалоновой кислоты по этому пути принимает участие ацетил-КоА-карбоксилаза — фермент, осуществляющий превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Оптимальное соотношение малонил-КоА и ацетил-КоА для синтеза мевалоновой кислоты: две молекулы ацетил-КоА на одну молекулу малонил-КоА.

Участие малонил-КоА, основного субстрата биосинтеза жирных кислот, в образовании мевалоновой кислоты и различных полиизопреноидов показано для ряда биологических систем: печени голубя и крысы, молочной железы кролика, бесклеточных дрожжевых экстрактов. Этот путь биосинтеза мевалоновой кислоты отмечается преимущественно в цитоплазме клеток печени. Существенную роль в образовании мевалоната в данном случае играет гидроксиметилглутарил-КоА-редуктаза, обнаруженная в растворимой фракции печени крысы и неидентичная микросомному ферменту по ряду кинетических и регуляторных свойств. Известно, что микросомная гидроксиметилглутарил-КоА-редуктаза является основным звеном регуляции пути биосинтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА с участием ацетоацетил-КоА-тиолазы и ГМГ-КоА-синтазы. Регуляция второго пути биосинтеза мевалоновой кислоты при ряде воздействий (голодание, кормление холестерином, введение поверхностно-активного вещества — тритона WR-1339) отличается от регуляции первого пути, в котором принимает участие микросомная редуктаза. Эти данные свидетельствуют о существовании двух автономных систем биосинтеза мевалоновой кислоты. Физиологическая роль второго пути изучена неокончательно. Полагают, что он имеет определенное значение не только для синтеза веществ нестероидной природы, таких, как боковая цепь убихинона и уникального основания N 6 (Δ 2 -изопентил)-аденозина некоторых тРНК, но и для биосинтеза стероидов (А. Н. Климов, Э. Д. Полякова).

Во второй стадии ситеза холестерина мевалоновая кислота превращается в сквален. Реакции второй стадии начинаются с фосфорилирования мевалоновой кислоты с помощью АТФ. В результате образуется 5′-пирофосфорный эфир, а затем 5′-пирофосфорный эфир мевалоновой кислоты:

5′-пирофосфомевалоновая кислота в результате последующего фосфорилирования третичной гидроксильной группы образует нестабильный промежуточный продукт — 3′-фосфо-5′-пирофосфомевалоновую кислоту, которая, декарбоксилируясь и теряя фосфорную кислоту, превращается в изопентенилпирофосфат. Последний изомеризуется в диметилаллилпирофосфат:

Затем эти два изомерных изопентенилпирофосфата (диметилаллилпирофосфат и изопентенилпирофосфат) конденсируются с высвобождением пирофосфата и образованием геранилпирофосфата. К геранилпирофосфату вновь присоединяется изопентенилпирофосфат, давая в результате этой реакции фарнезилпирофосфат:

В заключительной реакции данной стадии в результате восстановительной конденсации фарнезилпирофосфата с его диметилаллильным изомером образуется сквален:

В третьей стадии биосинтеза холестерина сквален под влиянием скваленоксидоциклазы циклизируется с образованием ланостерина:

Дальнейший процесс превращения ланостерина в холестерин включает ряд реакций, сопровождающихся удалением трех метальных групп, насыщением двойной связи в боковой цепи и перемещением двойной связи в кольце В из положения 8,9 в положение 5,6. Детали этих последних реакций во многом еще неизвестны: