29

римыми в воде, свободно всасываются в кишечнике и поступают в кровь воротной вены, оттуда в печень, минуя какие-либо превращения в кишечной стенке.

Всасывание жирных кислот с длинной цепью и моноглицеролов происходит более сложно. Этот процесс осуществляется при участии желчи и, главным образом, желчных кислот, фосфолипидов, холестерина, входящих в ее состав. Жирные кислоты с длинной цепью и моноглицеролы в просвете кишечника образуют с этими соединениями устойчивые в водной среде мицеллы. Структура мицелл такова, что их гидрофобное ядро (жирные кислоты, моноглицеролы и т.д.) оказывается окруженным снаружи гидрофильной оболочкой из желчных кислот и фосфолипидов.

В составе таких мицелл высшие жирные кислоты переносятся к всасывающей поверхности кишечного эпителия. В результате диффузии, мицеллы проникают в эпителиальные клетки ворсинок, где происходит распад жировых мицелл. При этом желчные кислоты поступают в ток крови и через систему воротной вены попадают сначала в печень, а оттуда вновь в желчь. Таким образом происходит постоянная циркуляция желчных кислот между печенью и кишечником. Этот процесс получил название печеночно-кишечной циркуляции.

После того как произошло всасывание глицерина жирных кислот, они могут использоваться тканями и органами тела в качестве энергетического материала.

2.2 Окисление жира

Образовавшиеся в результате гидролиза триацилглицерола (см. рис. 7) глицерин и жирные кислоты вовлекаются в дальнейший путь распада – окисление.

2.2.1 Окисление глицерина

Глицерин вовлекается в цитоплазме клетке в процесс гликолиза.

Сначала глицерин при участии фермента глицерофосфаткиназы (трансфераза) превращается в α-глицеролфосфат. Последний под действием НАД+ – зависи-

мой α-глицеролфосфатдегидрогеназы (оксидоредуктаза) превращается в фосфодиоксиацетон:

СН	ОН АТФ	АДФ	СН2	ОН	НАД+	НАДН + Н+	СН2	ОН
2
ОН НС	трансфераза		ОН НС		дегидрогеназа		С	O
СН2	ОН		α СН2	O	(Р)		СН2	O (Р)
глицерол			α -глицеролфосфат			фосфодиоксиацетон

Фосфодиоксиацетон, являясь обычным метаболитом гликолиза, изомеризуется в 3-фосфоглицериновый альдегид и включается в данный метаболический путь до ПВК. Пировиноградная кислота, превращаясь в ацетил-КоА (этап III), полностью окисляется в цикле Кребса (этап IV) до СО2, Н2О и выделением АТФ.

2.2.2 Окисление жирных кислот

Окисление жирных кислот протекает в печени, почках, скелетных и сердечных мышцах, в жировой ткани.

30

Ф.Кнооп высказал предположение, что окисление молекулы жирной кислоты в тканях организма происходит в β-окислении. В результате от молекулы жирной кислоты отщепляются двууглеродные фрагменты со стороны карбоксильной группы. Процесс β-окисления жирных кислот складывается из следующих этапов:

Активация жирных кислот. Подобно первой стадии гликолиза сахаров перед β-окислением жирные кислоты подвергаются активации. Эта реакция протекает на наружной поверхности мембраны митохондрий при участии АТФ, коэнзима А (НS-КоА) и ионов Mg2+. Реакция катализируется ацил-КоА-синтетазой:

β

α

COОН +

АТФ + НS-КоА

Mg2+

R

(СН2)n

CH2

CH2

ацетил-КоА-синтнтаза

жирная кислота

O

β

α

C S

КоА + АМФ + РР

R

(СН

)n

CH

CH

2

2

2

ацил-КоА

В результате реакции образуется ацил-КоА, являющийся активной формой жирной кислоты.

Транспорт жирных кислот внутрь митохондрий. Коэнзимная форма жирной кислоты, в равной мере как и свободные жирные кислоты, не обладает способностью проникать внутрь митохондрий, где, собственно, и протекает их окисление, переносчиком активированных жирных кислот через внутреннюю митохондриальную мембрану служит карнитин (γ-триметиламино-β-оксибути-рат):

β

α

O

CH3

цитоплазматическая

+ H3C

+

COOH

R

(СН2)n

CH2

CH2

C

N

СН2

СН

СН2

S

КоА

карнитин-ацилтранс-

ацил-КоА

CH3

ОН

фераза

карнитин

CH3

НS-КоА

+ H3C

N

+

СН2

СН

СН2

COOH

α

β

CH3

C

(СН2)n

R

ОН

CH2

CH2

O

ацил-карнитин (в цитоплазме)

После прохождения ацилкарнитина через мембрану митохондрий происходит обратная реакция – расщепления ацилкарнитина при участии НS-КоА и митохондриальной карнитин-ацилтрансферазы:

31

CH3

H3C

N

+

СН2

СН

СН2

COOH

+

НS-КоА

α

β

CH3

ОН

C

(СН2)n

R

CH2

CH2

O

ацил-карнитин (в митохондрии)

β

α

O

+

C

R

(СН2)n

CH2

CH2

ацил-КоА в митохондрии

S

КоА

митохондриальная

карнитин-ацилтранс- фераза

CH3

H3C N+ СН2 СН СН2 COOH CH3 ОН

карнитин

Ацил-КоА в митохондрии подвергается процессу β-окисления.

Этот путь окисления связан с присоединением атома кислорода к углеродному атому жирной кислоты, находящемуся в β-положении:

O

RCH2 CH2 CSKoA

При β-окислении происходит последовательное отщепление от карбоксильного конца углеродной цепи жирной кислоты двууглеродных фрагментов в форме ацетила-КоА и соответствующее укорачивание цепи жирной кислоты:

		O
С С С С	С C	SKoA

В матриксе митохондрии ацил-КоА распадается в результате повторяющейся последовательности четырех реакций (рис.8).

1)окисление с участием ацил-КоА-дегидрогеназы (ФАД-зависимой дегидрогеназы);

2)гидратация, катализируемой еноил-КоА-гидратазой;

3)второго окисления под действием 3-гидроксиацетил-КоА-дегидрогеназы (НАД-зависимой дегидрогеназы);

4)тиолиза с участием ацетил-КоА-ацилтрансферазы.

Совокупность этих четырех последовательностей реакций составляет один оборот β-окисления жирной кислоты (см. рис. 8).

Образовавшийся ацетил-КоА подвергается окислению в цикле Кребса, а ацетил-КоА, укоротившийся на два углеродных атома, снова многократно проходит весь путь β-окисления вплоть до образования бутирил-КоА (4-углеродное соединение), на последнем этапе β-окисления распадается на две молекулы ацетилКоА.

При окислении жирной кислоты, содержащей n углеродных атомов, происходит n/2-1 цикл β-окисления (т.е. на один цикл меньше, чем n/2, так как при окислении бутирил-КоА сразу происходит образование двух молекул ацетилКоА) и всего получится n/2 молекул ацетил-КоА.

Например при окислении пальмитиновой кислоты (С16) повторяется 16/2- 1=7 циклов β-окисления и образуется 16/2=8 молекул ацетил-КоА.

								32
				β	α			О
R		(СН2)n		СН2	СН2		С	S		КоА

ацил-КоА

ФАД

Окисление

(1)

ФАДН2

НН О

R(СН2)n СС С S КоА

енолил-КоА (транс-форма)

Н2О	Гидратация (2)
	ОН Н О

R (СН2)n С С СS КоА

НН

L-гидроксиацил-КоА НАД+

Второе окисление (3)

НАДН + Н+

ОО

R (СН2)n С СН2 СS КоА

Оксоацетил-КоА НS - КоА

		Тиолиз (4)
О
СН3 С	S КоА	О	Ацетил-КоА
R	(СН2)n
		С	КоА	О
		S
			СН3	С	S КоА
				О		ЦТК
			СН3	С	S КоА
				О
	β	α	СН3	С	S КоА
			О
	H3C СН2	СН2	С
	бутирил-КоА S КоА
		β −	окисление (последний этап)
О			О
СН3 С S КоА			СН3 С	S	КоА	ЦТК

Ацетил-КоА

Рисунок 8 – Схема β-окисления жирной кислоты