загрузка...
 
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИТОГ КАТАБОЛИЗМА ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Повернутись до змісту

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИТОГ КАТАБОЛИЗМА ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Первую из дегидрогеназных реакций р-окисления проводит ацил-КоА-дегидрогена- за. Как уже отмечалось (раздел 5.2.3), этот фермент является начальным звеном укороченной дыхательной цепи, т.к. передает отнимаемые от субстрата атомы водорода на ЭТФ, минуя комплекс I. Поэтому энергетический итог данной реакции составляет 1.5 молекулы АТФ.

Вторую окислительную реакцию реализует /З-гидроксиацж-КоА-дегидрогеназа. Она существует в разных вариантах, избирательных в отношении длины аиильной цепи (короткая, длинная, промежуточная). Будучи НАД-зави- симыми, все они сопряжены с полной цепью системы МтО, обеспечивая «консенсусное» значение коэффициента Р/О = 2.5.

Таким образом, каждый проход молекулы ацил-КоА через процедуру р-окисления позволяет генерировать 1,5+2,5=4 молекулы АТФ. Как уже отмечалось, общее число таких раундов на единицу меньше числа атомов углерода (К) в ацильной цепи, деленного на 2. Если учесть еще выработку 10 молекул АТФ при «сгорании» ацетил-КоА в ЦТК. а также расход

АТФ на активацию жирной кислоты (см. рис. 7-2), то прирост молекул АТФ (А) в итоге распада насыщенной жирной кислоты до С02 и Н20 выражается уравнением:

Например, при распаде стеариновой кислоты (К = 18) энергетический баланс равен приросту 4-8 + 10-9 - 2 = 120 молекул АТФ. Это гораздо больше прироста АТФ при окислении 3 молекул глюкозы (равных стеариновой кислоте по числу атомов углерода и водорода), когда образуется не более чем 3-32 = 96 молекул АТФ. Такая разница возникает из-за того, что глюкоза является, в сущности, частично окисленным углеводородом.

Можно рассчитать также энергетический итог катаболизма триглицеридов. Поскольку при их гидролизе нет значимого перепада энергии, этот итог слагается из результативности распада глицерола (максимум 20,5 молекулы АТФ, см. раздел 7.2) и трех молекул жирных кислот. Например, для тристеарина это составляет 20,5 + 3-120 = 380,5 молекул АТФ.

КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА

Печень является главным координатором метаболических путей в организме. В частности, именно она является единственным органом, вырабатывающим значительные количества кетоновых тел (исключение составляют жвачные животные с их спецификой питания). Выработка кетоновых тел резко усиливается при углеводном голодании клеток (в том числе, при сахарном диабете, как упомянуто в разделе

Рис. 7-8. Последовательность реакций синтеза ацетоуксусной и р-гидроксимасляной кислот.

А - р-Кетотиолаза (ацетил-Кок-ацетилтрансфераза). В - Гидроксиметилглутарил-КоРк-синтетаза. В - Гидроксиметилглутарил-КоА-лиаза. Г - р-Гидроксибутиратдегидрогеназа.

Ферменты.

, когда глюкозы недостает не только для энергоснабжения, но и - главное — для восполнения ЩУК (см. раздел 5.3.6).

Синтез кетоновых тел локализован в митохондриях и происходит путем конденсации трех молекул ацетил-КоА, лишь две из которых оказываются представленными в конечном продукте — ацетоуксусной или р-гидроксимасляной кислоте (как это показано на рис. 7-8).

Первая реакция сводится к конденсации двух молекул ацетил-КоА с образованием аце- тоацетил-КоА и освобождением молекулы Н8-КоА. Можно заметить, что она обратна заключительной стадии р-окисления и осуществляется тоже р-кетотиолазой.

Вторая реакция протекает с привлечением еще одной молекулы ацетил-КоА. Своей метальной группой она соединяется с карбонильным углеродом ацетоацетильного фрагмента и заодно теряет свой КоА (отщепляемый с участием НгО). В итоге образуется {З-гидрокси- (З-метияглутарт-КоА (ГМГ-КоА). Фермент этой стадии —митохондриальная ГМГ-КоА-еш- тетаза - лимитирует скорость кетогенеза. Ее угнетают избыток свободного НБ-КоА и накопление пальмитоил-КоА. Интенсификация Р~ окисления жирных кислот требует повышенного использования НЭ-КоА, из-за чего доля свободного кофермента уменьшается. Это ведет к снятию его тормозящего действия на ГМГ-КоА- синтетазу и усилению переработки образующегося в избытке ацетил-КоА в кетоновые тела.

Третья реакция осуществляется под действием ГМГ-КоА-лгшзы. Она не требует участия НБ-КоА и заключается в отщеплении от ГМГ-КоА одной из тех двух молекул аце- тил-КоА. которые были вовлечены в первую реакцию конденсации. То, что остается при этом от молекулы ГМГ-КоА, и представляет собой ацетоуксусную кислоту.

Четвертую реакцию катализирует особая гидроксибутиратдегидрогеназа, восстанавливающая (за счет водорода НАД-Н2) одно из кетоновых тел (ацетоацетат) в другое — Р-гид- роксибутират. Равновесие ее сдвинуто вправо, чему способствует выработка НАД-Н2 в процессе р-окисления жирных кислот. Поэтому преобладающей формой циркулирующих кетоновых тел является именно р-гидроксимас- ляная кислота.

Образуясь в митохондриях печени, кетоновые тела без труда проходят через мембраны и поступают в кровь, а потом в другие ткани, где легко утилизируются в качестве источника энергии, альтернативного глюкозе. Соответствующая дегидрогеназа полной цепи системы МтО (см. раздел 5.2.2) окисляет Р-гидроксибу- тират до ацетоацетата, активируемого затем за счет макроэргической связи молекулы сукци- нил-КоА (а не АТФ, как это бывает обычно):

В свою очередь, ацетоацетил-КоА подвергается Р-кетотиолазному распаду до двух молекул ацетил-КоА, которые здесь же, в митохондриях, могут расщепляться в ЦТК, давая

молекул АТФ (в расчете на каждую из них). При дефиците углеводов даже клетки мозга начинают интенсивно утилизировать кетоновые тела (но не жирные кислоты!).

Рис. 7-9. Спонтанное декарбоксилирование ацетоацетата.

Митохондрии миокарда наиболее богаты КоА-трансферазой, активирующей ацетоацетат. Затем следуют почки, мозг и мышцы. В заметных количествах фермент обнаруживается также в лейкоцитах и фибробластах, но совершенно отсутствует в гепатоиитах. Поэтому печень неспособна утилизировать образуемые ею кетоновые тела, и они целиком поступают в кровоток. Их синтез необходим, чтобы гепатоциты могли сохранять у себя кофер- ментную часть избыточных молекул ацетил- КоА, но заодно отправлять ацетильные фрагменты тканям-потребителям в легкоусвояемой форме кетоновых тел. Следовательно, и при дефиците углеводов в организме печень продолжает выполнять роль всеобщего «кормильца». С той лишь разницей, что в этих условиях переходит на снабжение других тканей уже не глюкозой (образуемой из запасов гликогена или из аминокислот путем гликонеогенеза), а кетоновыми телами, создаваемыми при утилизации в гепатоцитах избытка жирных кислот, мобилизованных из жировых депо.

В циркулирующей крови заметная часть ацетоацетата успевает превратиться в ацетон, причем, спонтанно, без участия ферментов (рис. 7-9).

Ацетон, по давней традиции относимый к кетоновым телам (их даже называли «ацетоновыми»), довольно токсичен, будучи и кетоном. и органическим растворителем. В метаболизме он не участвует и удаляется с потом, мочой, выдыхаемым воздухом.



загрузка...