48. Кетоновые тела образуются в печени.
Прежние представления о том, что кетоновые тела являются промежуточными продуктами β-окисления жирных кислот, оказались ошибочными.
Во-первых, в обычных условиях промежуточными продуктами β-окис-ления жирных кислот являются КоА-эфиры этих кислот, например β-окси-бутирил-КоА, ацетоацетил-КоА.
Во-вторых, β-оксибутирил-КоА, образующийся в печени при β-окисле-нии жирных кислот, имеет L-конфигурацию, в то время как β-оксибутират, обнаруживаемый в крови, представляет собой D-изомер. Именно β-окси-бутират D-конфигурации образуется в ходе метаболического пути синтеза β-окси-β-метилглутарил-КоА (3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА):
На первом этапе из 2 молекул ацетил-КоА образуется ацетоацетил-КоА. Реакция катализируется ферментом ацетил-КоА-ацетилтрансферазой (3-ке-тотиолазой). Затем ацетоацетил-КоА взаимодействует еще с одной молекулой ацетил-КоА. Реакция протекает под влиянием фермента гидро-ксиметилглутарил-КоА-синтетазы. Образовавшийся β-окси-β-метилглута-рил-КоА способен под действием гидроксиметилглутарил-КоА-лиазы расщепляться на ацетоацетат и ацетил-КоА.
Ацетоацетат восстанавливается при участии НАД-зависимой D-3-гид-роксибутиратдегидрогеназы, при этом образуется D-β-оксимасляная кислота (D-3-гидроксибутират). Следует подчеркнуть, что фермент специфичен по отношению к D-стереоизомеру и не действует на КоА-эфиры.
Существует второй путь синтеза кетоновых тел. Образовавшийся путем конденсации 2 молекул ацетил-КоА ацетоацетил-КоА способен отщеплять коэнзим А и превращаться в ацетоацетат. Этот процесс катализируется ферментом ацетоацетил-КоА-гидролазой (деацилазой):
49. Образование малонил-КоА.
Первой реакцией биосинтеза жирных кислот является карбоксилирование ацетил-КоА, для чего требуются бикарбонат, АТФ, ионы марганца. Катализирует эту реакцию фермент ацетил-КоА-кар-боксилаза. Фермент содержит в качестве простетической группы биотин. Авидин – ингибитор биотина угнетает эту реакцию, как и синтез жирных кислот в целом.
Установлено, что ацетил-КоА-карбоксилаза состоит из переменного числа одинаковых субъединиц, каждая из которых содержит биотин, биотинкарбоксилазу, карбоксибиотинпереносящий белок, транскарбоксилазу, а также регуляторный ал-лостерический центр, т.е. представляет собой полиферментный комплекс.
Реакция протекает в два этапа: I – карбоксилирование биотина с участием АТФ и II – перенос карбоксильной группы на ацетил-КоА, в результате чего образуется малонил-КоА:
Малонил-КоА представляет собой первый специфический продукт биосинтеза жирных кислот. В присутствии соответствующей ферментной системы малонил-КоА быстро превращается в жирные кислоты.
Энзиматические системы, осуществляющие синтез жирных кислот, называются жирно-кислотными синтетазами. Они широко встречаются в природе и могут быть изолированы из различных одноклеточных организмов, растений и животных тканей.
Жирно-кислотные синтетазы делятся на 2 группы. К первой группе относятся полиэнзимные, не поддающиеся фракционированию комплексы с мол. м. порядка 500000, в которых все индивидуальные энзимы собраны в компактную структуру. В частности, в эту группу входят жирно-кислотные синтетазы животных тканей и дрожжей.
Вторая группа включает жирно-кислотные синтетазы, из которых отдельные энзимы могут быть выделены методами белкового фракционирования. Такие синтетазы встречаются у ряда микроорганизмов (в частности, у E.coli) и растений. Иными словами, в этих случаях все индивидуальные ферменты синтетазной системы находятся в виде автономных полипептидов.
Мультиферментный
комплекс, называемый синтетазой
(синтазой) жирных кислот, состоит из 6
ферментов, связанных с так называемым
ацилпереносящим белком (АПБ). Этот белок
относительно термостабилен, имеет две
свободные HS-группы (цистеина и
фосфопантетеинового остатка,
присоединенного к ОН-группе серина) и
вовлекается в процесс синтеза высших
жирных кислот практически на всех его
этапах. Мол. масса АПБ составляет около
10000. Данный белок в синтетазной системе
выполняет роль КоА. Заметим, что в
животных тканях не удалось обнаружить
свободного АПБ, подобного микробному.
Из печени выделен полиэнзимный комплекс,
содержащий все энзимы, необходимые для
синтеза жирных кислот. Энзимы комплекса
настолько прочно связаны друг с другом,
что все попытки изолировать их в
индивидуальном виде не увенчались
успехом. Приводим последовательность
реакций, происходящих при синтезе жирных
кислот:
Далее цикл реакций
повторяется. Допустим, что идет синтез
пальмитиновой кислоты (С16). В этом случае
образованием бутирил-АПБ завершается
лишь первый из 7 циклов, в каждом из
которых началом является присоединение
молекулы малонил-АПБ к карбоксильному
концу растущей цепи жирной кислоты. При
этом отщепляется дистальная карбоксильная
группа малонил-АПБ в виде СО2. Например,
образовавшийся в первом цикле бутирил-АПБ
взаимодействует с малонил-АПБ:
Завершается синтез жирной кислоты отщеплением HS-АПБ от ацил-АПБ под влиянием фермента деацилазы. Например:
Суммарное уравнение
синтеза пальмитиновой кислоты можно
записать так:
Или, учитывая, что
на образование одной молекулы малонил-КоА
из ацетил-КоА расходуются одна молекула
АТФ и одна молекула СО2, которая затем
отщепляется, суммарное уравнение можно
представить в следующем виде:
Ацетил-CoA-карбоксилаза
Первой реакцией биосинтеза жирных кислот, катализируемой ацетил-CoA-карбоксилазой и осуществляемой за счет энергии ATP, является карбоксилирование ацетил-CoA ; источником CO2 является бикарбонат. Для функционирования фермента необходим витамин биотин ( Биосинтез малонил-CoA ). Этот фермент состоит из переменного числа одинаковых субъединиц, каждая из которых содержит биотин, биотинкарбоксилазу , карбоксибиотин-переносящий белок , транскарбоксилазу , а также регуляторный аллостерический центр, т. е. представляет собой полиферментный комплекс.