Тема 4.6. Метаболизм жирных кислот и кетоновых тел

Цель занятия.Усвоить механизмы биохимических реакций окисления и синтеза высших жирных кислот, а также механизмы регуляции этих процессов. Изучить метаболизм кетоновых тел для понимания изменений в обмене веществ, происходящих при голодании и сахарном диабете. Выполнить качественные реакции на кетоновые тела в моче.

Исходный уровень. Формирование и характеристика сложноэфирной связи. Строение и номенклатуру высших жирных кислот, перекисное окисление липидов (ПОЛ) (курс биоорганической химии).

Повторить. Строение митохондриальной ЦПЭ, окислительное фосфорилирование, общие пути катаболизма (ОДПВК, ЦТК), коферменты.

Содержание теоретического материала. 1. β-окисление – специфический путь катаболизма жирных кислот. Характеристика процесса: определение, значение, сущность, внутриклеточная локализация, активация жирных кислот, транспорт в митохондриию Химизм и регуляторный фермент, связь с общими путями катаболизма и с ЦПЭ. Энергетический выход: количество молекул АТФ при полном окислении пальмитата. 2. Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов. 3. Пути превращения глицерола в тканях; окисление и энергетика. 4. Пути использования ацетил-КоА в клетках. Метаболизм кетоновых тел. Химизм реакций. Причины возникновения кетоза при длительном голодании и сахарном диабете. 5. Биосинтез высших жирных кислот. Характеристика процесса. Особенности строения пальмитатсинтазного комплекса, роль малик-фермента. Удлинение углеводородной цепи жирных кислот. 6. Гормональная регуляция метаболизма жирных кислот. (*)8. Резистентность и склонность к кетозу у детей.

Для усвоения материала темы следует обратить внимание на то, что:

1) Синтез жирных кислот протекает в цитоплазме из ацетил-КоА, а β-окисление – в митохондриях до ацетил-КоА. Оба процесса имеют циклический характер. Все превращения свободных жирных кислот начинаются с образования ацил-КоА (активация жирных кислот).

2) В гепатоцитах может происходить с большой скоростью как синтез жирных кислот, так и окисление. При активации одного из процессов, скорость протекания другого - снижается.

3) В каждом цикле β-окисления образуется ацетил-КоА, который в ЦТК окисляется до углекислого газа. Число молей ацетил-КоА, образующихся в результате окисления жирных кислот с четным числом атомов углерода (п), можно рассчитать по формуле:п/2.

4) В последний цикл вступает бутирил-КоА и при его окислении образуется 2 ацети-КоА, поэтому число циклов для жирной кислоты с п-числом атомов углерода рассчитывают по формуле :п/2-1.Суммарный выход образования АТФ рассчитывают по формуле:

[(п/2)_*12+(п/2-1)_*5]-1.

5) Процесс β-окисления связан с ЦПЭ через две реакции дегидрирования, в которых восстанавливаются 1 молекула ФАД и молекула НАД.

6) Источником двууглеродных единиц для наращивания цепи жирных кислот при их синтезе является малонил-КоА.

7) Донором водорода в реакциях восстановления является кофермент НАДФН+Н⁺, поставляемый пентозофосфатным путем и с участием малик-фермента (НАДФ-зависимая малатдегидрогеназа).

8) Реакции биосинтеза жирных кислот катализируются полифункциональным ферментным комплексом (пальмитатсинтаза), который локализован в цитозоле клетки и представляет собой доменный белок.

9) Синтез кетоновых тел в печени из ацетил-КоА, образующегося преимущественно из жирных кислот увеличивается в тех условиях, когда клетки испытывают недостаток в глюкозе (голодание, сахарный диабет). Кетоновые тела, окисляясь до СО₂и Н₂О, могут использоваться в качестве источника энергии всеми органами, кроме печени (т.к. в печени нет фермента, обеспечивающего активацию кетоновых тел).

10) Глицерол может распадаться в тканях до СО₂и Н₂О по гликолитическому пути через глицеральдегид-3-фосфат.