|
|
Основы биохимии. Том 2альмитата расходуются 2 экв. АТР. Если принять, что AG составляет 12 000 кал/моль АТР при физиологических условиях, то это соответствует запасанию около 1550 ккал химической энергии в форме АТР (129 молей АТР, образующихся при полном окислении 1 моля пальмитата). Такой энергетический выход составляет около 60% от 2400 ккал, высвобождающихся при окислении 1 моля (256 г) пальмитиновой кислоты до С02 и Н20 в калориметрической бомбе. Соотношение цикла реакций окисления жирных кислот и цикла трикарбоновых кислот изображено на рис. 17.1. Все насыщенные жирные кислоты с четным числом углеродных атомов окисляются таким же образом. Часто встречающиеся мо-ноеновые жирные кислоты, олеиновая и пальмитоолеиновая, окисляются так же, но образуют Л3"циг-еноил-СоА-производные после удаления нескольких единиц ацетил-СоА. А3'цис: А2-транс-еноил- 14' 748 III. МЕТАБОЛИЗМ О СНгТС—SCoA -СН,-СН2-СНа—С—SCoA жирная кислопга+ +АТР +- СоА \_, -(- щв'велево- ? С, / уксусная j I кислота I ? лимонная кислота и т.д. © ацетип-СоА из других источников Рис. 17.1. Взаимоотношение между распадом жирных кислот и циклом лимонной кислоты. •СоА-изомераза превращает эти производные в изомеры, которые могут быть в дальнейшем окислены путем последовательного удаления ацетил-СоА. 17.5.7. ?-Окисление жирных кислот Хотя для жирных кислот наиболее характерно ?-окисление, встречаются также два других типа окисления: а- и ?-окисления. Окисление жирных кислот с длинной цепью до 2-оксикислот и затем до жирных кислот с числом атомов углерода на один меньше, чем в исходном субстрате, было показано в микросомах мозга и других тканей, а также в растениях. 2-Оксикислоты с длинной цепью являются компонентами липидов мозга (гл. 37). Эти жирные оксикнслоты могут быть превращены в 2-кетокислоты, затем •они подвергаются окислительному декарбоксилированию, ведущему к образованию длинноцепочечных жирных кислот с нечетным числом атомов углерода RCH2CH2CH2COOH -> RCH2CH2CHOH—СООН -> -»- RCH2CH2CO—СООН -*- RCH2CH2COOH + С02 17. МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ. I 749 Начальная стадия, гидроксилирование во втором положении, катализируется митохондриальной монооксигеназой, которая требует присутствия Ог, Mg2+, NADPH и термостабильного кофактора. Превращение ?-оксикислоты в С02 и следующую незамещенную кислоту с меньшим на один числом атомов углерода происходит в эндоплазматической сети и требует 02, Fe2+ и аскорбата. Большое количество фитановой кислоты — 3,7,11,15-тетраметил-гексадекановой кислоты — накапливается в тканях и сыворотке крови у лиц с болезнью Рефсума — наследственным нарушением, влияющим на нервную систему и связанным с неспособностью осуществлять ?-окисление этой кислоты. У таких больных до 20% жирных кислот сыворотки и 50% жирных кислот печени может быть представлено фитановой кислотой, в то время как в нормальной сыворотке она составляет менее 1 мкг/мл. Фитановая кислота является продуктом окисления фитола (разд. 3.4.4). Фитановая кислота присутствует в животном жире, коровьем молоке и пищевых продуктах, получаемых из молока. Фитол имеет преимущественно растительное происхождение, так как он входит в состав молекулы хлорофилла. Обнаружено, что некоторые симптомы болезни Рефсума могут быть облегчены диетой с низким содержанием животных жиров и молочных продуктов. Присутствие метильной группы в третьем положении фитановой кислоты блокирует ?-окисление. У здоровых людей окисление фитанат-а-оксидазой дает С02 и пристановую кислоту—2,6,10,14-тетраметилпентадекановую кислоту, которая затем легко подвергается ?-окислению после превращения в СоА-производные присптановая кислота Пунктирной линией показаны обычные места расщепления при последовательном ?-окислении, в ходе которого образуется сначала по 3 зкв. пропионил-СоА и ацетил-СоА, а в конце — один эквивалент изобутирил-СоА, который превращается в сукцинил-СоА (рис. 23.4). 750 III. МЕТАБОЛИЗМ 17.5.8. ?-Окисление жирных кислот Жирные кислоты со средней длиной цепи и в меньшей степени длннноцепочечные жирные кислоты могут первоначально подвергаться ?-окислению до жирных ?-оксикнслот, которые затем превращаются в а, ?-дикарбоновые кислоты. Эту серию реакций наблюдали с ферментами микросом печени. Первоначальная стадия катализируется монооксигеназой, которая требует присутствия NADPH, Ог и цитохрома Р4б0. Образующаяся дикарбоновая кислота может быть укорочена с любого конца молекулы путем последовательности реакций ?-окисления, описанной выше. Образование ?,?-дикарбоновых кислот характерно также для некоторых микроорганизмов и происходит путем расщепления у двойной связи. Именно таким образом при расщеплении олеиновой кислоты у двойной связи в положении 9, 10 образуется азелаиновая кислота (девять атомов углерода), которая затем подвергается ?-окислению, давая пимелиновую кислоту, предшественник биотина (гл. 50). 17.5.9. Метаболизм пропионата Окисление жирной кислоты с четным числом углеродных атомов приводит к полному расщеплению до ацетил-СоА. При окислении жирных кислот с нечетным числом атомов углерода также образуются последовательно молекулы ацетил-СоА и 1 экв. про-пионил-СоА. Пропионовая кислота или пропионил-СоА образуются и при окислении алифатических аминокислот с разветвленной цепью (рис. 23.4). Образование пропионил-СоА из пропионовой кислоты катализируется ацетил-СоА-синтетазой (разд. 17.5.1). В митохондриях животных тканей основной путь метаболизма про-пионил-СоА осуществляется по механизму, частично обратному механизму образования пропионовой кислоты некоторыми бактериями (разд. 14.9.3 и далее). Этот путь суммирован в следующих трех уравнениях; итогом процесса является образование из про-пионил-СоА сукцинил-СоА—промежуточного продукта цикла трикарбоновых кислот. пропиоиил-СоА—карбоксилаза, Мд' CH3CH2CO-SCoA + АТР + С02 (О ADP + Рг -f- НООС—СН(СН3)СО—SCoA D-метилмалонил-СоА метили алонил-СоА—рацемаза О-метилмалонил-БСоА Е-метилмалонил-БСоА (2) метилмалогагл-СоА—мутаза ь-метилмалонил-БСо к сукцинил-SCoA (3) Пропионил-СоА—карбоксилаза, выделенная в кристаллическом состоянии из сердца свиньи, содержит 1 моль биотина на 175000 г 17. МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ. I 751 белка с ? 700000. Биотин присоединен амидной связью к ?-аминогруппам лизиновых остатков, как и в других биотинсодержащих ферментах (гл. 50). Карбоксилазная реакция включает образование комплекса фермент — биотин — С02, подобного описанному для ацетил-СоА—карбоксилазы (разд. 17.6.1). Метилмалонил-СоА-рацемаза делает подвижным водородный атом в ?-положении, вслед за чем происходит захват протона из среды; таким образом катализируется взаимопревращение d- и L-метилмалонил-СоА. Образование сукцинил-SCoA из Б-метилмалонил-БСоА совершается с участием метилмалонил-СоА—мутазы, утилизирующей кобамид-ный кофермент (производное витамина ??2, гл. 50). Когда 2-мС-ме-тилмалонил-СоА подвергали превращению с помощью мутазы, метка (отмечена ниже звездочкой) была найдена в положении 3 сукцинил-СоА, что указывает скорее на межмолекулярный перенос всей тиоэфирной группы, —COSCoA. чем на миграцию карбоксильного углерода. СООН L 2СНСН3 I HZOSCoA меглилмало нил-СоА При равновесии предпочтительным является образование сукци-нил-СоА в соотношении с метилмалонил-СоА 20: 1. У лиц с недостаточностью витамина ??2 как пропионат, так и метилмалонат в необычно больших количествах выводятся с мочой. Два наследственных типа метилмалоновой ацидемии (и ациду-рии) у маленьких детей сопровождаются замедлением роста и умственной отсталостью. При одном типе белок мутазы отсутствует или является аномальным, так как добавление кобамидного кофермента к экстрактам печени не восстанавливает активность мутазы. При другом типе потребление больших доз витамина ??2 облегчает ацидемию и ацидурию, а добавление кобамидного кофермента к экстрактам печени восстанавливает активность мутазы; вероятно, в этом случае ограничена способность превращения витамина в кофермент. Другой тип наследственного нарушения метаболизма пропио-ната обусловлен недостаточностью пропионил-СоА—карбоксилазы, что приводит к повышению содержания пропионовой кислоты в крови и моче. Было найдено, что у таких лиц, так же как и у больных метилмалоновой ацидемией, часть пропионата все же окисляется до С02 даже при отсутствии регистрируемой активно- СООН Зсн2 2сн, I ^OSCoA сукцинил -СоА 752 III. МЕТАБОЛИЗМ сти пропионил-СоА—карбокеилазы. Это наблюдение привело к обнаружению второго пути окисления пропионата. З-Оксипропио-нат образуется при последовательном действии анил-СоА-дегидро-геназы и еноил-СоА—гидратазы, как описано для окисления жирных кислот (разд. 17.5.1 и 17.5.2). Превращение 3-оксипропионата в малоновый полуальдегид катализируется NAD-зависимой 3-окси-пропионатдегидрогеназой. Малоновый полуальдегид превращается в ацетил-СоА или прямым окислительным декарбоксилированием [реакция (1)], или путем окисления до малонил-СоА [реакция (2)], сопровождаемого декарбоксилированием [реакция (3)]. ? I 0=C-CH2—СООН -f NAD+ + CoASH -> малоновый полуальдегид -у ацетил-SCoA -f- NADH -f H+ -f- CO., (1) ? 0=C—CH2—COOH -f гцетил-SCoA -f NAD+ -» -*¦ ацетат + мэлонил-SCo \ + NADH + H+ (2) малонил-SCoA ->- ацетил-SCoA -\- C02 (3) Изучение вышеуказанных нарушений метаболизма пропионата позволило обнаружить еще один путь метаболизма пропионата, а именно образование 2-метилцитрата, который присутствует в моче как главный продукт метаболизма пропионата, независимо от того, обусловлена ли пропионовая ацидемия недостаточностью про-пионил-СоА—карбоксилазы или, вторично, метилмалоновой ациде-мией. При конденсации пропионил-СоА и оксалоацетата может образовываться метилцитрат аналогично конденсации ацетил-СоА и оксалоацетата с образованием цитрата (разд. 12.2.2). 17.6. Синтез жирных кислот Организм млекопитающего может синтезировать большую часть жирных кислот, требуемых для роста и поддержания жизни. Насыщенные жирные, кислоты, так же как и обычные мононенасыщенные жирные кислоты, образуются быстро и в большом количестве и |
< К СПИСКУ КНИГ > 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 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 |
Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb) |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |