Биологическая химия - часть 95

Далее цикл реакций повторяется. Допустим, что идет синтез пальми-

тиновой кислоты (С

16

). В этом случае образованием бутирил-АПБ завер-

шается лишь первый из 7 циклов, в каждом из которых началом является

присоединение молекулы малонил-АПБ к карбоксильному концу растущей

цепи жирной кислоты. При этом отщепляется дистальная карбоксильная

группа малонил-АПБ в виде СО

2

. Например, образовавшийся в первом

цикле бутирил-АПБ взаимодействует с малонил-АПБ:

Завершается синтез жирной кислоты отщеплением HS-АПБ от ацил-

АПБ под влиянием фермента деацилазы. Например:

Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты можно записать

так:

Или, учитывая, что на образование одной молекулы малонил-КоА из

ацетил-КоА расходуются одна молекула АТФ и одна молекула СО

2

,

которая затем отщепляется, суммарное уравнение можно представить

в следующем виде:

Основные этапы биосинтеза жирных кислот можно представить в виде

схемы:

385

CH

3

–CH

2

–CH

2

–CO–S-АПБ

+

НООС–СН

2

–СО–S-АПБ

Бутирил-АПБ

Малонил-АПБ

СН

3

–СН

2

–СН

2

–СО–СН

2

–СО–S-АПБ

+

СО

2

β-Кетокапронил-АПБ

СН

3

–(СН

2

)

1 4

–СО–S-АПБ + Н

2

О

СН

3

(СН

2

)

14

СООН + HS-АПБ.

Деацилаза

Пальмитоил-АПБ

Пальмитиновая кислота

С Н

3

– С О – S - K o A +  7 Н О О С – С Н

2

– С О – S - K o A + 14НАДФН + 14Н

+

 –>

Ацетил-КоА

Малонил-КоА

–> СН

3

–(СН

2

)

1 4

СООН + 7СO

2

 + 8HS-KoA + 14НАДФ

+

 + 6Н

2

O

Пальмитиновая кислота

8СН

3

–СО–S-KoA + 7АТФ + 14НАДФН + 14Н

+

 –>

Ацетил-КоА

–> СН

3

–(СН

2

)

1 4

–СООН + 14НАДФ

+

 + 8HS-KoA + 7АДФ + 7Н

3

РO

4

 + 6Н

2

O

Пальмитиновая

кислота

В общем виде синтез жирных кислот у кишечной палочки представлен на

рис. 11.4. Последовательность и характер реакций в синтезе жирных кислот,

начиная с образования β-кетоацил-АПБ (на рис. 11.4 – ацетоацетил-АПБ)

и кончая завершением одного цикла удлинения цепи на два углеродных

атома, являются как бы обратными реакциями окисления жирных кислот.

На самом деле пути синтеза и окисления жирных кислот не пересекаются

даже частично. Это становится очевидным, если принять во внимание

некоторые особенности синтеза и окисления жирных кислот.

По сравнению с β-окислением биосинтез жирных кислот имеет ряд

характерных особенностей: синтез жирных кислот в основном осуществ-

ляется в цитозоле клетки, а окисление – в митохондриях; участие в процессе

биосинтеза жирных кислот малонил-КоА, который образуется путем свя-

386

Высшая жирная кислота с четным

числом углеродных атомов

Рис. 11.4. Синтез пальмитиновой кислоты у кишечной палочки при участии одной

молекулы ацетил-КоА и 7 молекул малонил-КоА. Подробно представлен первый

цикл синтеза - образование бутирил-АПБ. Остальные 6 циклов аналогичны первому.

зывания СО

2

 (в присутствии биотин-фермента и АТФ) с ацетил-КоА; на

всех этапах синтеза жирных кислот принимает участие ацилпереносящий

белок (HS-АПБ); при биосинтезе образуется D(–)-изомер 3-гидроксикис-

лоты, а не L(+)-изомер, как это имеет место при β-окислении жирных

кислот; необходимость для синтеза жирных кислот кофермента НАДФН.

Последний в организме частично (на 50%) образуется в реакциях пен-

тозофосфатного цикла, частично – в других реакциях, в частности в

реакциях:

Малат + НАДФ

+

 –

> Пируват + СO

2

 + НАДФН + Н

+

Изоцитрат + НАДФ

+

 –

> α-Кетоглутарат + СO

2

 + НАДФН + Н

+

.

Образование ненасыщенных жирных кислот. Элонгация жирных кислот.

В отличие от растительных тканей ткани животных обладают весьма

ограниченной способностью превращать насыщенные жирные кислоты

в ненасыщенные.

Установлено, что две наиболее распространенные мононенасыщенные

жирные кислоты – пальмитоолеиновая и олеиновая – синтезируются из

пальмитиновой и стеариновой кислот.

Эти превращения протекают в микросомах клеток печени и жировой

ткани при участии молекулярного кислорода, восстановленной системы

пиридиновых нуклеотидов и цитохрома b

5

. Превращению подвергаются

только активированные формы пальмитиновой и стеариновой кислот.

Ферменты, участвующие в этих превращениях, получили название деса-

тураз.

Наряду с десатурацией жирных кислот (образование двойных связей)

в микросомах происходит и их удлинение (элонгация), причем оба эти

процесса могут сочетаться и повторяться. Удлинение цепи жирной кислоты

387

АПБ

КоА

АПБ+СО

2

Ацетил-КоА

Ацетил-АПБ

Малонил-КоА

АПБ

КоА

Малонил-АПБ

Ацетоацетил-АПБ

Малонил-АПБ

Малонил-АПБ

Малонил-АПБ

НАДФН + Н

+

НАДФ

+

β-Гидроксибутирил-АПБ

Н

2

О

Кротонил-АПБ

НАДФН + Н

+

НАДФ

+

Бутирил-АПБ

Малонил-АПБ

Малонил-АПБ

Малонил-АПБ

происходит путем последовательного присоединения к соответствующему

ацил-КоА двууглеродных фрагментов при участии малонил-КоА и

НАДФН. Энзиматическая система, катализирующая удлинение жирных

кислот, получила название элонгазы. На схеме представлены пути превра-

щения пальмитиновой кислоты в реакциях десатурации и элонгации.

НЕЗАМЕНИМЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

В настоящее время показано, что в микросомах клеток млекопитающих

образование двойных связей может происходить только на участке цепи

жирной кислоты от 9-го до 1-го углеродных атомов, ибо в микросомах

отсутствуют десатуразы, которые могли бы катализировать образование

двойных связей в цепи далее 9-го углеродного атома. У животных двойные

связи могут образовываться в Δ

4

-, Δ

5

-, Δ

6

- и Δ

9

-положении, но не далее

Δ

9

-положения, в то время как у растений – в Δ

6

-, Δ

9

-, Δ

12

 и Δ

15

-положении.

Поэтому в организме млекопитающих, в том числе и человека, не могут

образовываться, например, из стеариновой кислоты (18:0) линолевая (18:2;

9,12) и линоленовая (18:3; 9,12,15) кислоты. Эти кислоты относятся

к категории незаменимых жирных кислот. К незаменимым жирным кисло-

там обычно относят также арахидоновую кислоту (20:4; 5,8,11,14). У боль-

шинства млекопитающих арахидоновая кислота может образовываться из

линолевой кислоты. Приводим структуры незаменимых жирных кислот:

388

Олеил-КоА

Десатураза

Стеарил-КоА

(малонил-КоА,

НАДФН)

Элонгаза

Пальмитоил-КоА

Десатураза

Пальмитоолеил-КоА

CH

3

—(CH

2

)

7

—CH=CH—(CH

2

)

7

—CO~S-КoA

2Н

2

О + НАДФ

О

2

 + НАДФН + Н

СН

3

—(СН

2

)

16

—СО~S-КoA

С

2

CH

3

—(CH

2

)

14

—CO~S-КoA

О

2

 + НАДФН + Н

2Н

2

О + НАДФ

+

СН

3

—(СН

2

)

5

—СН=СН—(CH

2

)

7

—CO~S-КoA