Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

альмитата 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

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

страница 43
< 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]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(23.09.2019)