7.11. Обмен триацилглицеринов
7.11.1. Распад триацилглицеринов в тканях (липолиз)
Триацилглицерины поэтапно расщепляется тканевыми липазами.
Ключевым ферментом липолиза является гормональнозависимая ТАГ-липаза. Образующиеся на этом этапе распада жиров глицерин и жирные кислоты окисляются в тканях с образованием энергии.
7.11.1.1. Окисление жирных кислот.
Различают несколько вариантов окисления жирных кислот: α - окисление, β - окисление, ω - окисление. Основным вариантом окисления жирных кислот является β - окисление. Оно наиболее активно протекает в жировой ткани, печени, почках и сердечной мышце.
β - окислениезаключается в постепенном отщеплении от жирной кислоты двух углеродных атомов в виде ацетил - КоА с освобождением энергии. Запас жирных кислот в клетках сосредоточен в цитозоле, где протекает активация жирных кислот с образованием ацил - КоА
Сам процесс β-окисления ацил-КоА происходит в митохондриях. Митохондриальная мембрана непроницаема для длинноцепочечных ацил - КоА. В переносе их внутрь митохондрий участвует специальный переносчик карнитин(метил, гидропроизводное аминомасляной кислоты). Ацил - КоА образует с карнитином комплекс, который после переноса жирной кислоты внутрь митохондрий распадается.
Энергетическая эффективность бета - окисления жирных кислот складывается из энергии окисления ацетил - КоА в цикле Кребса и энергии, освобождающейся в самом бета – цикле. Энергия окисления жирной кислоты тем выше, чем длиннее её углеродная цепь. Количество молекул ацетил - КоА из насыщенной жирной кислоты и количество образующихся из них молекул АТФ определяется по формулам:
n=N/2, гдеn-количество молекул ацетил - КоА,N- число атомов углерода в жирной кислоте.
Количество молекул АТФза счёт окисления молекул ацетил-КоА= (N/2)*12
Число β - циклов окисления на один меньше, чем количество образующихся молекул ацетил-КоА, поскольку в последнем цикле масляная кислота за один цикл переходит в две молекулы ацетил-КоА, и рассчитывается по формуле
Количество β - циклов = (N/2)-1
Количество молекул АТФв β - цикле рассчитывается, исходя из последующего окисления образовавшихся в нём НАДН2(3 АТФ) и ФАДН2 (2 АТФ) по формуле
Количество молекул АТФ, образующихся в β - циклах= ((N/2)-1)*5
2 макроэргические связи АТФ расходуются на активацию жирной кислоты
Суммарная формуладля подсчёта выхода АТФ при окислении насыщенной жирной кислоты имеет вид:17(N/2)-7.
Окисление ненасыщенных жирных кислотна начальных стадиях представляет обычное β - окисление до места двойной связи. Если эта двойная связь находится в β - положении, то продолжается окисление жирной кислоты со второго этапа (минуя стадию восстановления ФАД→ ФАДН2). Если двойная связь находится не β - положении, то ферментами еноилтрансферазами связь перемещается в β – положение. Таким образом, при окислении ненасыщенных жирных кислот образуется меньше энергии (теряется образование ФАДН2 на каждую двойную связь). Она рассчитывается по формуле:
7(N/2)-7-2m, гдеm-число двойных связей.
Химизм β - окисления насыщенных жирных кислот
7.11.1.2. Окисление глицерина
На первом этапе глицерин активируется в глицерофосфат, затем окисляется до фосфодигидроксиацетона, который через стадию образования пирувата переходит в ацетил – КоА и окисляется в цикле Кребса.
7.11.2. Синтез триацилглицеринов (липогенез)
Для синтеза ТАГ необходимы глицерин и жирные кислоты.
7.11.2.1. Синтез глицерина
Если глицерин поступает с пищей в недостаточном количестве, он может синтезироваться из углеводов через стадию образования общего метаболита фосфодигидроксиацетона.
Активная форма глицерина – глицерофосфат используется на синтез ТАГ и глицерофосфолипидов.
7.11.2.2. Синтез жирных кислот
Синтез насыщенных жирных кислот происходит в цитозоле при участии сложного полиферментного комплекса (синтетаза жирных кислот или пальмататсинтетаза). Этот комплекс включает в себя особый ацилпереносящий белок и 6 ферментов. Для синтеза жирных кислот донором водорода является НАДФН2, образующийся в пентозофосфатном пути окисления глюкозы. Исходным веществом для синтеза жирных кислот является ацетил - КоА, который образуется в митохондриях в результате бета – окисления жирных кислот, и самостоятельно выйти в цитозоль не может. Транспорт ацетил - КоА из митохондрий в цитозоль осуществляется с помощью цитратного челночного механизма:
Ацетил - КоА на первом этапе карбоксилируется в малонил - КоА
Затем ацетил - КоА и малонил - КоА соединяются с полиферментным комплексом (синтетаза жирных кислот), в котором имеется две SН-группы, принадлежащие ацилпереносящему белку.
Затем остаток ацетила переносится на остаток малонила с образованием β – кетоацил - полиферментного комплекса и освобождением одной SH– группы полиферментного комплекса.
В последующем к этому комплексу с четырёх углеродной масляной кислотой присоединяется новая молекула малонил - КоА и в результате синтезируется капроновая кислота (С6) и далее до С16(пальмитиновая кислота). Более длинные жирные кислоты синтезируется с участием дополнительных ферментов элонгаз.
В тканях организма человека синтезируется только мононенасыщенные кислоты:
олеиновая и пальмитолеиновая. Они образуются из соответствующих насыщенных жирных кислот при участии ферментов десатураз (монооксигеназ) и цитохрома Р450.