Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

кротонил-S-AnB + NADPH -f Н+ ¦<—" бутирил-Б-АПБ -f NADP+ (6).

б^тирил-Б-АПБ \- мзлонил-Б-АПБ < > Р-кетокгпроил-Б-АПБ-}-С02 и т. д. (7)

Эта серия реакций затем продолжается путем повторения циклов,, аналогичных реакциям (4) — (7), с удлинением цепи на два углеродных атома в каждом цикле, как показано иа рис. 17.2. Реакции (5) и (6) аналогичны реакциям, с которыми мы встречались ранее при рассмотрении окисления жирных кислот (разд. 17.5.1 и далее). В животных тканях процесс оканчивается освобождением' пальмитиновой кислоты в результате гидролитического действия пальмитоил-АПБ-деацилазы (стадия 7, рис. 17.2).

Приведенные выше реакции катализируют следующие ферменты у Е. coli: реакция (1)—ацетилтрансацилаза; реакция (2) — малонилтрансацилаза; реакция (3) —$-кетоацил-АПБ-синтаза; реакция (4) — ?-кетосщил-АПБ-редуктаза; реакция (5) — (J-оксы-ацил-АПБ — гидратаза и реакция (6)—еноил-АПБ-редуктаза. Ферменты для реакций (1) — (3) и (5) являются ферментами,, содержащими сульфгидрильные группы; фермент для реакции (4) не содержит сульфгидрильной группы. Ферменты для реакций (3) и (5) специфичны для производных АПБ. Таким образом, ацил-АПБ, а не ацил-СоА непосредственно включается ?· синтез длинноцепочечных жирных кислот с помощью пальмитат-синтетазы: метильная группа исходного ацетил-АПБ остается концевой в растущей цепи.

Для включения каждой из семи двухуглеродных единиц, полученных из малонил-СоА, в многофункциональной системе синтетазы животных требуется семь циклов. Фермент принимает только ацетил-СоА или малонил-СоА; производные жирных кислот с промежуточной длиной цепи не подвергаются воздействию этой си-

758

III. МЕТАБОЛИЗМ

SH SH

CH.COS-CoA

-2-—3

стадия 1

SH NADPH SOT*™,™""*

о о coo-I

SH CH2COS-CoA

стадия 2 SCCH,CH2CH3

о

NADPH

стадия 4'

О COO"

II ?

S-CCH3 CH,COS-CoA3 SH

стадия 2

SH

-н2о

s-CCH2CHCH3 стадия s ii i о oh о

s-cch2coo- -co2

SCCH2CH2CH3 о

стадия 3

NADPH

стадия 6

О II

S-CCH,

S-CCHzCOO' ii

о

-co2

O-SH

стадия 3

NADPH

S-CCH = CHCHj стадии 6 ii

° ° °

(~\- 5-ССН2ССНаСНгСН2СНз

?-

SH

C~\- S-CCH2CH2CH2CH2CHj

coo-

CHjCOS-CoA .

о

S-CR

S-CCH2COO' ii

о

SH

S-CCH2CR

ii

о

SH SH

+ СНз(СН2)14СОО-

S-Cо

Рис. 17.2. Стадии синтеза пальмитата, катализируемые пальмитат-синтетазой позвоночных, две субъединицы которой связаны с сульфгидрильной группой АПБ (любезно предоставлено доктором Salih Wakil).

-стемы. Более того, процесс заканчивается только образованием пальмитиновой кислоты; даже стеариновая кислота Gs в этом процессе не образуется. Пальмитоил-СоА ингибирует пальмитат-син-тетазу, вызывая ее диссоциацию на две субъединицы, которые не-

Таблица 17.3

Сравнение соединений, участвующих в метаболизме жирных кислот

Стадия или компонент

Распад

Синтез

SH-компонент

Промежуточные SH-npo-изводные

Кето ¦<—>-окси Кротонил*—*¦ бутирил

СоА

Ацетил-СоА

NAD, ?,-?-оксибутирил-СоА

FAD, электронперенося-щая система

Аннлпереносящий белок

Малоннл-5-АПБ + аце-тил-Б-АПБ

NADPH, ?-?-оксибути-рил-АПБ

NADPH, АПБ-производ-ное жирной кислоты

17. МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ. I

759>

активны, a NADPH активирует фермент, способствуя ассоциации субъедиииц. Эта многофункциональная молекула фермента обеспечивает высокоэффективный общий механизм последовательного-синтетического процесса. При этом гарантируется образование именно пальмитата, поскольку в процесс могут включаться только-ацетил и малонил, и деацилаза способна специфически отщеплять только пальмитат.

Некоторые различия между митохондриальной системой окисления жирных кислот и цитоплазматической синтетазной системой, отмечены в табл. 17.3.

17.6.2. Удлинение молекул жирных кислот в митохондриях

Митохондрии содержат комплекс ферментов, который катализирует удлинение ранее синтезированных жирных кислот путем последовательного добавления единиц ацетил-СоА. Фиксации С02: не требуется, и продуктами являются незаменимые Cis-, С20-, С22- и С24-жирные кислоты.

В действительности в мозге мышей имеются три отдельных конденсирующих фермента, которые катализируют превращение Ci6 в-С]8, Cis в С20 и С20 в С22 и С24. Постулирована следующая последовательность удлинения цепи из четырех стадий:

тиолаза

CH3COSC0A + RCH2COSCoA 4=fc RCH2COCH2COSCoA + СоА (1>

?-оксиацилдегидрогеназа RCH2COCH2COSCoA + NADH + Н+ ; ~*~

=ё=? RCH2CHOHCH2COSCoA + NAD+ (2). Р-оксиацилдегидратаза

RCH2CHOHCH2COSCoA < --*" RCH2CH=CHCOSCoA -f Н20 (3>.

еноил редукт аза

RCH2CH=CHCOSCoA + NADPH + Н+ ' >'

^—RCH2CH2ChCOSCoA + NADP+ (4>·

Первые три стадии обратны последним трем реакциям окисления жирных кислот (разд. 17.5 и далее), хотя они, возможно, не катализируются теми же ферментами. Однако реакция (4) катализируется NADPH-зависимой еноилредуктазой вместо специфической требующей FAD ацил-СоА-дегидрогеназы, которая катализирует-необратимое превращение жирных кислот в ненасыщенные (разд.. 17.5). Синтезирующий комплекс активен также с ненасыщенными кислотами; это будет показано ниже.

760

III. МЕТАБОЛИЗМ

17.6.3. Удлинение молекул жирных кислот в микросомах

Удлинение жирных кислот в микросомах осуществляется не через ацетил-СоА, а через малонил-СоА и происходит с использованием как насыщенных, так и ненасыщенных ацил-СоА. Жирная кислота сначала превращается в ацил-СоА и затем реагирует с малонил-СоА, что сопровождается восстановлением с помощью NADPH-зависимого фермента. Промежуточные продукты при этом процессе те же, что и при действии пальмитат-синтстазы, по они не связываются с АПБ. Удлинение происходит наиболее быстро с производными жирных кислот от Сю до Cj6 и с ненасыщенными соединениями С18-ряда.

17.7. Источники восстановленных нуклеотидов

Осуществление липогенеза требует доступных источников NADPH для цитоплазматического и мнтохондрпального путей синтеза малонил-СоА, а также NADH и NADPH для мнтохондриаль-ного и мнкросомального путей удлинения жирных кислот. В цитоплазме существует несколько источников восстановленных нуклеотидов.

1. Существенным источником цитоплазматического NADPH являются реакции дегидрирования в ходе фосфоглюконатного окислительного пути. Таким образом синтез жирных кислот связывается с окислительным путем метаболизма глюкозы, причем существенно, что образующийся в цитоплазме NADPH лишь с трудом может окисляться в митохондриях.

2. Цнтоплазматический NADH образуется в триозофосфат-де-гидрогеназной реакции.

3. Третьим источником являются реакции цикла лимонной кислоты. Цитрат, образованный в митохондриях и транспортируемый во внемитохондриальные отсеки клетки, расщепляется цитрат-ли-азой (разд. 14.5.1.3). Образующаяся щавелевоуксусная кислота затем превращается в малат, который в реакции с малик-ферментом (разд. 14.5.1) дает пируват, NADPH и С02. Эга последовательность реакций сопряжена с использованием NADH, образующегося при гликолизе, для синтеза цитоплазматического NADPH. Более подробно это рассматривается далее (разд. 17.10.1).

Все три возможных способа обеспечения цитоплазматического липогенеза восстановленными нуклеотидамн еще раз свидетельствует о связи синтеза жирных кислот с метаболизмом углеводов. Кроме того, поскольку окисление ацетил-СоА через цикл лимонной кислоты {реакция (3)] зависит от источника оксалоацетата, а последний может быть образован при карбоксилпрованип пирувата, полученного при гликолизе, очевидно, что окисление жирных кислот также зависит от метаболизма углеводов.

Таблица 17,4 Некоторые пути синтеза жирных кислот1

Система

Фракция клетки

Субстраты

Кофакторы

? одукт

Образование

de novo

Цитоплазма Ацетил-СоА + малонил-СоА

NADPH,АПБ

Cie ; (

Удлинение Митохондрии Ацил-CoA длииноцепочечной жирной

кислоты (насыщенной или ненасыщенной) + ацетил-СоА

NADPH, NADH

Сл + 2 : if-Ацил-СоА (У=0-6)

Микросомы Ацил-CoA длииноцепочечной жирной NADPH

КИСЛОТЫ (Сю : о — Cie : о) + малонил-СоА

Си t а: о-Ацил-СоА

Ненасыщенный ацил-CoA (Ci8: з> NADPH

>ClS : 2>C|8 : l) + МаЛОНИЛ-CoA

Ненасыщенный Cn+2-Ацил-СоА

Конденсация Растворимый Сл-Ацил-СоА

комплекс («=8, 10, 16, 24)

NADH, АТР,Мп!+ С2„-Ацил-СоА

* По работе Olson I. ?., Annu. Rev. Biochem., 35, 559, 1966.

762

III. МЕТАБОЛИЗМ

Для удлинения жирных кислот в митохондриях восстановленные пиридиннуклеотиды поставляются при функционировании цикла лимонной кислоты, причем из NADH как непосредственного источника в результате перегидрирования образуется NADPH.

В табл. 17.4 приведены некоторые характерные особенности синтеза жирных кислот.

17.7.1. Синтез жирных оксикислот

Образование ?-, ?- и ?-оксикислот как промежуточных при окислении жирных кислот было рассмотрено ранее (разд. 17.5.1 и далее). Жирные а-оксикисло-ты, например цереброновая кислота (разд. 3.4.1.2), являются компонентами липидов мозга и синтезируются гидроксилированием длинноцепочечных жирных кислот, как описано ранее (разд. 17.5.5). Другие жирные оксикислоты, в которых гидроксидная группа локализована ближе к центру цепи, образуются гидратацией моноеиовых кислот. Экстракты из Pseudomonas катализируют гидратацию олеиновой кислоты до 10-оксистеариновой. Для синтеза рицинолеоил-СоА из олеоил-СоА, катализируемого растворимыми ферментами нз семян клещевины, требуются NADPH и 02. Образовавшаяся рицинолевая кислота, 12-оксиолеиновая, может быть удлинена растворимой ферментной системой (см. выше) с участием ацетил-СоА.

17.7.2. Другие аспекты синтеза жирных кислот

Наряду с описанными выше путями синтеза жирных кислот имеются данные о специфических путях синтеза у бактерий и растений. Например, у некоторых бактерий высшие длинноцепочечные жирные кислоты образуются при конденсации СоА-производных жирных кислот различной длины цепи. Так, октаноил-СоА непосредственно встраивается в Cie,- и С24-жирные кислоты с помощью растворимых ферментов из Mycobacterium tuberculosis. У бактерий, растений и насекомых обнаружены жирные кислоты, содержащие циклические структуры. Цикло-пропан-синтетаза Clostridium butyricum катализирует перен

страница 45
< 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
(17.09.2019)