1. Изменение количества ферментов
Ферменты комплекса пальмитатсинтазы и ацетил-SКоА-карбоксилазы являются адаптивными ферментами, количество их возрастает при усиленном питании и уменьшается при голодании и потреблении жира. Индуктором биосинтеза этих ферментов является инсулин.
2. Ковалентная модификация
Благодаря инсулину, глюкагону, адреналину, тиреотропному и адренокортикотропному гормонам происходит ковалентная модификация ферментов ацетил-SКоА-карбоксилазы иТАГ-липазы путем фосфорилирования-дефосфорилирования.
Инсулин активирует протеинфосфатазу и способствует дефосфорилированию и активацииацетил-SКоА-карбоксилазы. Одновременно в клетке дефосфорилируется и инактивируетсяТАГ-липаза.
Глюкагон, адреналин или другие гормоны, действуя по аденилатциклазному механизму с участием цАМФ-зависимой протеинкиназы, вызывают фосфорилирование и ингибированиеацетил-SКоА-карбоксилазы и, следовательно, останавливают липогенез. Одновременно они активируют ТАГ-липазу .
При уменьшении количества инсулина и возрастании глюкагона усиливаются липолиз в жировой ткани, поступление жирных кислот в печень и другие ткани и реакции их β-окисления. Такое состояние наблюдается при гипогликемии любого происхождения. При обратном соотношении гормонов начинаются реакции синтеза жиров.
Метаболическая регуляция
В регуляции синтеза и окисления жирных кислот играют роль три участка:
1. Активность ацетил-SКоА-карбоксилазы регулируется:
цитратом – аллостерический активатор фермента, накапливается в цитозоле при избыточном количестве энергии,
ацил-SКоА по принципу обратной отрицательной связи ингибирует фермент, препятствуя синтезу малонил-SКоА. Т.е. если ацил-SКоА не успевает вступить в этерификацию или усиливается липолиз в клетке или увеличивается поступление жирных кислот извне, то автоматически блокируется синтез новых жирных кислот.
2. Транспорт цитрата из митохондрии в цитозоль подавляется избытком ацил-SКоА, это снижает синтез жирных кислот.
3. Карнитин-ацилтрансфераза ингибируется при образовании малонил-SКоА, что останавливает поступление ацил-SКоА внутрь митохондрий и снижает β-окисление.
Таким образом, когда в клетке имеется избыток энергии, то усиление синтеза жирных кислот достигается поступлением в цитозоль цитрата и при наличии малонил-S-КоА. Полученные молекулы ацил-SКоА быстро поступают на этерификацию глицерола до ТАГ и не накапливаются в цитозоле.
Если в клетке недостаточно энергии, то необходимо активировать β-окисление жирных кислот для ее получения. В этом случае гормональные влияния вызывают липолиз (или поступление жирных кислот извне) и накопление ацил-SКоА в цитозоле, что автоматически через уменьшение количества цитрата и малонил-SКоА препятствует синтезу новых жирных кислот. Параллельно убыль малонил-SКоА и активация карнитин-ацил-трансферазы запускает β-окисление.
55. Пути образования и использования в клетке пвк. Механизм окислительного декарбоксилирования пирувата.
Пировиноградная кислота (ПВК, пируват) является продуктом окисления глюкозы и некоторых аминокислот. Ее судьба различна в зависимости от доступности кислорода в клетке. Ванаэробных условиях она восстанавливается до молочной кислоты. В аэробных условиях пируват симпортом с ионами Н+, движущимися по протонному градиенту, проникает в митохондрии. Здесь происходит его превращение до уксусной кислоты, переносчиком которой служит коэнзим А.
Превращение состоит из пяти последовательных реакций, осуществляетсямультиферментным комплексом, прикрепленным к внутренней митохондриальной мембране со стороны матрикса. В составе комплекса насчитывают 3 фермента и 5 коферментов:
Пируватдегидрогеназа (Е1, ПВК-дегидрогеназа), ее коферментом являетсятиаминдифосфат (ТДФ), катализирует 1-ю реакцию.
Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (Е2), ее коферментом является липоевая кислота, катализирует 2-ю и 3-ю реакции.
Д
игидролипоат-дегидрогеназа
(Е3),
кофермент – ФАД,
катализирует 4-ю и 5-ю реакции.
Помимо указанных коферментов, которые прочно связаны с соответствующими ферментами, в работе комплекса принимают участие коэнзим А и НАД.
С
уть
первых трех реакций сводится к
декарбоксилированию пирувата
(катализируется пируватдегидрогеназой,
Е1),
окислению пирувата до ацетила и переносу
ацетила на коэнзим А (катализируется
дигидролипоамид-ацетилтрансферазой,
Е2).
Оставшиеся 2 реакции необходимы для возвращения липоевой кислоты и ФАД в окисленное состояние (катализируются дигидролипоат-дегидрогеназой, Е3). При этом образуется НАДН.
Одна молекула глюкозы превращается при этом в две молекулы пвк. Дальнейший метаболизм пировиноградной кислоты возможен двумя путями — аэробным и анаэробным.
В условиях достаточного поступления кислорода пировиноградная кислота превращается в ацетил-кофермент А, являющийся основным субстратом для цтк. Пируват также может быть превращён в анаплеротической реакции в оксалоацетат. Оксалоацетат затем окисляется до углекислого газа и воды.
Если кислорода недостаточно, пировиноградная кислота подвергается анаэробному расщеплению с образованием молочной кислоты у животных и этанола у растений. При анаэробном дыхании в клетках пируват, полученный при гликолизе, преобразуется в лактат при помощи фермента лактатдегидрогеназы и NADP в процессе лактатной ферментации, либо вацетальдегид и затем в этанол в процессе алкогольной ферментации.
Пировиноградная кислота является «точкой пересечения» многих метаболических путей. Пируват может быть превращён обратно в глюкозу в процессе глюконеогенеза, или в жирные кислоты или энергию через ацетил-КоА, в аминокислоту аланин, или в этанол.