12.2. Промежуточный обмен липидов

Синтез и распад липидов происходит в течение 1...2сут. Адипоциты жировой ткани играют основную роль в обмене триацилглицеринов, которые в ней синтезируются, откладываются про за­пас и по мере необходимости расходуются. Липолиз — расщепле­ние жира в жировой ткани — осуществляется ферментами моно-, ди-, триглицеридлипазами, которые расщепляют триацилглице- риды на глицерин и жирные кислоты, а те, в свою очередь, в клет­ках организма окисляются до диоксида углерода и воды. Энергия, образующаяся при этом, аккумулируется в молекулах АТФ.

Окисление глицерина. Начинается с фосфорилирования с учас­тием АТФ. В результате этой реакции образуется фосфоглицери- новая кислота, которая при участии НАД подвергается дегидриро­ванию с образованием 3-фосфоглицеринового альдегида:

З-Фосфоглицериновый альдегид далее окисляется как при гли­колизе. Часть фосфоглицериновой кислоты используется для син­теза фосфатидов.

Окисление жирных кислот. Происходит по β-углеродному атому в матриксе митохондрий. Жирные кислоты с короткой углерод­ной цепью (4... 10 атомов) проникают в митохондрии в неизменен­ном виде, а с более длинной цепью — в виде ацилкарнитинов:

При β-окислении жирных кислот в каждом цикле отделяется по два атома углерода в виде активированной уксусной кислоты (ацетил-КоА) — CH₃—CO~SKoA. Например, при окислении пальмитиновой кислоты (С₁₆) образуется восемь молекул СН?— CO-SKoA:

Последовательность реакции окисления жирной кислоты выг­лядит следующим образом. Вначале жирная кислота активируется с участием HS-коэнзима А, в результате образуется ацил-КоА. В митохондриях ацил-КоА подвергается дегидрированию с участием фермента ацил-КоА-дегидрогеназы, при этом ФАД восстанавли­вается в ФАДН₂, образуется ненасыщенная активированная жир­ная кислота:

На следующем этапе присоединяется молекула воды с участием фермента енолгидратазы, в результате образуется β-гидроксиацил-КоА:

Далее в результате дегидрирования β-гидроксиацил-КоА обра­зуется кетокислота: реакция происходит с участием кофермента НАД, который восстанавливается в НАДН2:

Молекула кетоформы ацил-КоА под влиянием фермента и при наличии одной молекулы HS-KoA разрывается на две части: ацетил-КоА и ацил-КоА, который имеет на два атома углерода мень­ше исходной кислоты:

Ацетил-КоА подвергается окислению в цикле Кребса, ацил - КоА снова проходит путь β-окисления, при этом каждый раз цепь укорачивается на два атома углерода.

Окисление жирной кислоты, имеющей 2п атомов углерода, происходит за n — 1 циклов, так как окисление бутирил-КоА (4С) завершается за один цикл.

Энергетический баланс р-окисления жирных кислот. В каждом цикле образуется ФАДН₂, НАДН₂, которые в дыхательной цепи дают: ФАДН₂ —две молекулы АТФ, НАДН₂ — три молекулы АТФ.

Окисление одной молекулы СН₃—СО—КоА в цикле Кребса дает 12 молекул АТФ.

При полном окислении жирной кислоты (ⁿ/₂) — 1 циклов р-окис­ления возникает ⁿ/₂ молекул ацетил-КоА, следовательно, при окислении, например, пальмитиновой кислоты ( ) образуется 131 молекула АТФ.

Метаболизм ацетил-коэнзима А. Ацетил-КоА может окисляться в цикле трикарбоновых кислот. При этом образуется 12 молекул АТФ на каждую молекулу ацетилкоэнзима А. Ацетил-КоА может использоваться для синтеза жирных кислот, при этом требуется достаточное количество энергии (АТФ). При недостатке энергии, при нарушении обмена углеводов и липидов синтез холестерина через мевалоновую кислоту нарушается, образуются кетоновые тела, которые накапливаются в тканях и выделяются с мочой (кетозы). Мевалоновая кислота служит предшественником холесте­рина. Однако реакции биосинтеза холестерина почти полностью совпадают с реакциями биосинтеза кетоновых тел. При нормаль­ной энергетической обеспеченности ацетоацетил-КоА полностью превращается в печени в мевалоновую кислоту, затем в холесте­рин. При уменьшении содержания углеводов, сахарном диабете, нарушении обмена липидов количество кетоновых тел увеличива­ется, развиваются кетозы:

Пути образования кетоновых тел. 1. Кетоновые тела образуются при углеводном голодании, уменьшении энергетических источни­ков для синтеза жира, холестерина из активированной уксусной кислоты. При этом активированная мевалоновая кислота распада­ется на ацетоуксусную кислоту и ацетил-КоА:

Ацетоуксусная кислота частично восстанавливается до β-оксимасляной кислоты, а частично декарбоксилируется, образуя ацетон: