✖


Jump to content

Метаболизм жирных кислот

(Перенаправлено из «Обмен жирных кислот »)

Метаболизм жирных кислот состоит из различных метаболических процессов, вовлекающих или тесно связанных с жирными кислотами , семейством молекул, отнесенных к категории липидных макронутриентов . Эти процессы в основном можно разделить на (1) катаболические процессы, которые генерируют энергию, и (2) анаболические процессы, в которых они служат строительными блоками для других соединений. [1]

При катаболизме жирные кислоты метаболизируются с получением энергии, главным образом в форме аденозинтрифосфата (АТФ). По сравнению с другими классами макронутриентов (углеводами и белками), жирные кислоты дают больше всего АТФ в расчете на грамм энергии, когда они полностью окисляются до CO 2 и воды посредством бета-окисления и цикла лимонной кислоты . [2] Таким образом, жирные кислоты (в основном в форме триглицеридов ) являются основной формой хранения топлива у большинства животных и, в меньшей степени, у растений.

В анаболизме интактные жирные кислоты являются важными предшественниками триглицеридов, фосфолипидов, вторичных мессенджеров, гормонов и кетоновых тел . Например, фосфолипиды образуют фосфолипидные бислои , из которых состоят все мембраны клетки из жирных кислот. Фосфолипиды составляют плазматическую мембрану и другие мембраны, которые окружают все органеллы внутри клеток, такие как ядро , митохондрии , эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи . При другом типе анаболизма жирные кислоты модифицируются с образованием других соединений, таких как вторичные мессенджеры и местные гормоны . Простагландины , полученные из арахидоновой кислоты , хранящейся в клеточной мембране, вероятно, являются наиболее известными из этих местных гормонов.

Катаболизм жирных кислот

[ редактировать ]
Схематическая иллюстрация процесса липолиза (в жировой клетке), вызванного высоким уровнем адреналина и низким уровнем инсулина в крови. Адреналин связывается с бета-адренергическим рецептором на клеточной мембране адипоцита, что вызывает цАМФ выработку внутри клетки. цАМФ активирует протеинкиназу , которая фосфорилирует и, таким образом, в свою очередь, активирует гормон-чувствительную липазу в жировых клетках. Эта липаза отщепляет свободные жирные кислоты от их прикрепления к глицерину в жире, хранящемся в жировых каплях адипоцита. Свободные жирные кислоты и глицерин затем попадают в кровь. Однако более поздние исследования показали, что триглицеридлипаза жировой ткани должна сначала преобразовать триацилглицериды в диацилглицериды, а гормоночувствительная липаза превращает диацилглицериды в моноглицериды и свободные жирные кислоты. Моноглицериды гидролизуются моноглицеридлипазой. [3] Активность гормоночувствительной липазы регулируется гормонами кровообращения инсулином , глюкагоном , норадреналином и адреналином , как показано на схеме.
Схематическая иллюстрация транспорта свободных жирных кислот в крови, прикрепленных к альбумину плазмы , их диффузии через клеточную мембрану с помощью белка-переносчика и их активации с помощью АТФ с образованием ацил-КоА в цитозоле . На иллюстрации для схематических целей изображена 12-углеродная жирная кислота. Большинство жирных кислот в плазме человека имеют длину 16 или 18 атомов углерода.
Схематическая иллюстрация переноса молекулы ацил-КоА через внутреннюю мембрану митохондрии карнитин -ацил-КоА-трансферазой (CAT). Изображенная ацильная цепь для схематических целей имеет длину всего 12 атомов углерода. Большинство жирных кислот в плазме человека имеют длину 16 или 18 атомов углерода. CAT ингибируется высокими концентрациями малонил-КоА (первая стадия синтеза жирных кислот ) в цитоплазме. Это означает, что синтез жирных кислот и катаболизм жирных кислот не могут происходить одновременно в любой клетке.
Схематическая иллюстрация процесса бета-окисления молекулы ацил-КоА в митохондриальном матриксе. В ходе этого процесса образуется молекула ацил-КоА, которая на 2 атома углерода короче, чем в начале процесса. Ацетил-КоА, вода и 5 молекул АТФ являются другими продуктами каждого бета-окислительного процесса, пока вся молекула ацил-КоА не будет восстановлена ​​до набора молекул ацетил-КоА .

Жирные кислоты хранятся в виде триглицеридов в жировых депо жировой ткани . Между приемами пищи они выделяются следующим образом:

  1. Ацил-КоА переносится на гидроксильную группу карнитина карнитинпальмитоилтрансферазой I , расположенной на цитозольных поверхностях внешней и внутренней мембран митохондрий .
  2. Ацилкарнитин переносится внутрь с помощью карнитин-ацилкарнитинтранслоказы , тогда как карнитин переносится наружу.
  3. Ацил-карнитин превращается обратно в ацил-КоА под действием карнитинпальмитоилтрансферазы II , расположенной на внутренней поверхности внутренней митохондриальной мембраны . Высвобожденный карнитин возвращается в цитозоль, а ацил-КоА доставляется в митохондриальный матрикс.
Кратко этапы бета-окисления следующие: [2]
  1. Дегидрирование ацил-КоА-дегидрогеназой с образованием 1 FADH 2
  2. Гидратация еноил-КоА-гидратазой
  3. Дегидрирование 3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназой с образованием 1 НАДН + Н. +
  4. Расщепление тиолазой с образованием 1 ацетил-КоА и жирной кислоты, которая теперь укорочена на 2 атома углерода (образуя новый, укороченный ацил-КоА )
Эта реакция бета-окисления повторяется до тех пор, пока жирная кислота не будет полностью восстановлена ​​до ацетил-КоА или, в случае жирных кислот с нечетным числом атомов углерода, до ацетил-КоА и 1 молекулы пропионил-КоА на молекулу жирной кислоты. Каждый бета-окислительный разрез молекулы ацил-КоА в конечном итоге дает 5 молекул АТФ в результате окислительного фосфорилирования. [13] [14]
  • Ацетил-КоА, образующийся в результате бета-окисления, входит в цикл лимонной кислоты в митохондриях, соединяясь с оксалоацетатом с образованием цитрата . В сочетании с окислительным фосфорилированием это приводит к полному сгоранию ацетил-КоА до CO 2 и воды. Энергия, выделяющаяся при этом процессе, улавливается в виде 1 молекулы ГТФ и 11 молекул АТФ на одну окисленную молекулу ацетил-КоА. [2] [10] Такова судьба ацетил-КоА везде, где происходит бета-окисление жирных кислот, за исключением определенных обстоятельств в печени .
Пропионил-КоА позже преобразуется в сукцинил-КоА через биотин -зависимую пропионил-КоА-карбоксилазу (PCC) и витамин B12 - зависимую метилмалонил-КоА-мутазу (MCM) последовательно. [15] [16] Сукцинил-КоА сначала превращается в малат, а затем в пируват, откуда затем транспортируется в матрикс для участия в цикле лимонной кислоты.

В печени оксалоацетат может полностью или частично перенаправляться по глюконеогенному пути при голодании, голодании, низкоуглеводной диете, длительных физических нагрузках и при неконтролируемом сахарном диабете 1 типа . В этих условиях оксалоацетат гидрируется до малата , который затем удаляется из митохондрий клеток печени и превращается в глюкозу в цитоплазме клеток печени, откуда он высвобождается в кровь. [10] Таким образом, в печени оксалоацетат недоступен для конденсации с ацетил-КоА, когда значительный глюконеогенез стимулируется низким (или отсутствующим) уровнем инсулина и высокими концентрациями глюкагона в крови. В этих условиях ацетил-КоА направляется на образование ацетоацетата и бета-гидроксибутирата . [10] Ацетоацетат, бета-гидроксибутират и продукт их спонтанного распада, ацетон , часто, но сбивчиво, называют кетоновыми телами (поскольку они вообще не являются «телами», а являются водорастворимыми химическими веществами). Кетоны выбрасываются печенью в кровь. Все клетки с митохондриями могут поглощать кетоны из крови и превращать их в ацетил-КоА, который затем можно использовать в качестве топлива в циклах лимонной кислоты, поскольку никакая другая ткань не может направить свой оксалоацетат в глюконеогенный путь так, как это может произойти. происходят в печени. В отличие от свободных жирных кислот, кетоны могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и поэтому доступны в качестве топлива для клеток центральной нервной системы , действуя как заменитель глюкозы, на которой эти клетки обычно выживают. [10] Возникновение высокого уровня кетонов в крови при голодании, низкоуглеводной диете, длительных тяжелых физических нагрузках или неконтролируемом сахарном диабете 1 типа известно как кетоз , а в его крайней форме - при вышедшем из-под контроля сахарном диабете 1 типа. , как кетоацидоз .

Глицерин, высвобождаемый под действием липазы, фосфорилируется глицеринкиназой в глицерин - печени (единственной ткани, в которой может происходить эта реакция), и образующийся 3-фосфат окисляется до дигидроксиацетонфосфата . Гликолитический фермент триозофосфатизомераза превращает это соединение в глицеральдегид-3-фосфат , который окисляется посредством гликолиза или превращается в глюкозу посредством глюконеогенеза .

Жирные кислоты как источник энергии

[ редактировать ]
Пример триглицерида ненасыщенного жира. Левая часть: глицерин , правая часть сверху вниз: пальмитиновая кислота , олеиновая кислота , альфа-линоленовая кислота . Химическая формула: C 55 H 98 O 6

Жирные кислоты, хранящиеся в организме в виде триглицеридов, являются концентрированным источником энергии, поскольку содержат мало кислорода и безводны . Энергетическая ценность грамма жирных кислот составляет примерно 9 ккал (37 кДж), что намного выше, чем 4 ккал (17 кДж) углеводов. Поскольку углеводородная часть жирных кислот гидрофобна , эти молекулы могут храниться в относительно безводной (безводной) среде. Углеводы, с другой стороны, более гидратированы. Например, 1 г гликогена связывает примерно 2 г воды , что соответствует 1,33 ккал/г (4 ккал/3 г). Это означает, что жирные кислоты могут содержать в шесть раз больше энергии на единицу запасенной массы. Другими словами, если бы человеческое тело запасало энергию за счет углеводов, то человеку пришлось бы носить с собой 31 кг (67,5 фунтов ) гидратированного гликогена, чтобы иметь энергию, эквивалентную 4,6 кг (10 фунтов) жира . [10]

Животные, находящиеся в спячке, служат хорошим примером использования жировых запасов в качестве топлива. Например, медведи впадают в спячку около 7 месяцев, и весь этот период энергия добывается за счет расщепления жировых запасов. Перелетные птицы аналогичным образом накапливают большие запасы жира, прежде чем отправиться в межконтинентальное путешествие. [17]

Запасы жира у молодых взрослых людей составляют в среднем около 10–20 кг, но сильно различаются в зависимости от пола и индивидуального предрасположения. [18] Напротив, в человеческом организме хранится всего около 400 г гликогена , из которых 300 г заперты внутри скелетных мышц и недоступны для организма в целом. Примерно 100 г гликогена, хранящегося в печени, истощаются в течение одного дня голодания. [10] После этого глюкоза, которая выделяется в кровь печенью для общего использования тканями организма, должна синтезироваться из глюкогенных аминокислот и некоторых других глюконеогенных субстратов , которые не включают жирные кислоты. [1] Тем не менее, в результате липолиза высвобождается глицерин, который может вступить в путь глюконеогенеза.

Синтез углеводов из глицерина и жирных кислот.

[ редактировать ]

Жирные кислоты расщепляются до ацетил-КоА посредством бета-окисления внутри митохондрий, тогда как жирные кислоты синтезируются из ацетил-КоА вне митохондрий, в цитозоле. Эти два пути различаются не только по месту их возникновения, но также по протекающим реакциям и используемым субстратам. Эти два пути взаимно ингибируют, предотвращая попадание ацетил-КоА, полученного в результате бета-окисления, в синтетический путь через реакцию ацетил-КоА-карбоксилазы . [1] Его также невозможно превратить в пируват , поскольку комплексная реакция пируватдегидрогеназы необратима. [10] Вместо этого ацетил-КоА, образующийся в результате бета-окисления жирных кислот, конденсируется с оксалоацетатом и вступает в цикл лимонной кислоты . Во время каждого витка цикла два атома углерода покидают цикл в виде CO 2 в реакциях декарбоксилирования, катализируемых изоцитратдегидрогеназой и альфа-кетоглутаратдегидрогеназой . Таким образом, каждый виток цикла лимонной кислоты окисляет единицу ацетил-КоА, одновременно регенерируя молекулу оксалоацетата, с которой ацетил-КоА первоначально соединился с образованием лимонной кислоты. Реакции декарбоксилирования происходят до образования малата в цикле. [1] Только растения обладают ферментами, превращающими ацетил-КоА в оксалоацетат, из которого может образовываться малат, который в конечном итоге превращается в глюкозу. [1]

Однако ацетил-КоА может превращаться в ацетоацетат, который может декарбоксилироваться в ацетон (либо спонтанно, либо катализируемо ацетоацетатдекарбоксилазой ). Затем он может метаболизироваться до изопропанола, который выводится с дыханием/мочой, или с помощью CYP2E1 в гидроксиацетон (ацетол). Ацетол можно превратить в пропиленгликоль . Он превращается в пируват (с помощью двух альтернативных ферментов), или пропиональдегид , или в L- лактальдегид , а затем в L -лактат (обычный изомер лактата). [19] [20] [21] Другой путь превращает ацетол в метилглиоксаль , затем в пируват или в D -лактальдегид (через SD -лактоилглутатион или иначе), а затем в D -лактат . [20] [22] [23] Метаболизм D-лактата (до глюкозы) у человека замедлен или нарушен, поэтому большая часть D-лактата выводится с мочой; таким образом, D -лактат, полученный из ацетона, может в значительной степени способствовать метаболическому ацидозу, связанному с кетозом или интоксикацией изопропанолом. [20] L -лактат может завершить чистое превращение жирных кислот в глюкозу. Первый эксперимент, показавший превращение ацетона в глюкозу, был проведен в 1951 году. В этом и последующих экспериментах использовалось мечение изотопами углерода . [21] До 11% глюкозы может быть получено из ацетона во время голодания у человека. [21]

Глицерин, попадающий в кровь во время липолиза триглицеридов в жировой ткани, может усваиваться только печенью. Здесь он превращается в глицерин-3-фосфат под действием глицеринкиназы, которая гидролизует одну молекулу АТФ на фосфорилированную молекулу глицерина. Затем глицерин-3-фосфат окисляется до дигидроксиацетонфосфата , который, в свою очередь, превращается в глицеральдегид-3-фосфат под действием фермента триозофосфат-изомеразы . Отсюда три атома углерода исходного глицерина могут быть окислены посредством гликолиза или превращены в глюкозу посредством глюконеогенеза . [10]

Другие функции и применение жирных кислот

[ редактировать ]

Внутриклеточная передача сигналов

[ редактировать ]
Химическая структура диглицерида 1-пальмитоил-2-олеоилглицерина.

Жирные кислоты являются неотъемлемой частью фосфолипидов, которые составляют основную часть плазматических мембран или клеточных мембран клеток. Эти фосфолипиды могут расщепляться на диацилглицерин (DAG) и инозитолтрифосфат (IP 3 ) посредством гидролиза фосфолипида, фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (PIP 2 ), с помощью связанного с клеточной мембраной фермента фосфолипазы C (PLC). [24]

Эйкозаноидные паракринные гормоны

[ редактировать ]
Арахидоновая кислота
Простагландин Е 1 - Алпростадил

Одним из продуктов метаболизма жирных кислот являются простагландины , соединения, оказывающие на животных разнообразные гормоноподобные эффекты. Простагландины обнаружены почти во всех тканях человека и других животных. Они ферментативно получены из арахидоновой кислоты, полиненасыщенной жирной кислоты с 20 атомами углерода. Таким образом, каждый простагландин содержит 20 атомов углерода , включая 5-углеродное кольцо . Они представляют собой подкласс эйкозаноидов и образуют класс простаноидов производных жирных кислот. [25]

Простагландины синтезируются в клеточной мембране путем отщепления арахидоната от фосфолипидов, составляющих мембрану. Это катализируется либо фосфолипазой А2 , действующей непосредственно на фосфолипид мембраны, либо липазой, действующей на ДАГ (диацилглицерин). Затем на арахидонат воздействует циклооксигеназный компонент простагландинсинтазы . Это образует циклопентановое кольцо примерно в середине цепи жирной кислоты. В результате реакции также добавляются 4 атома кислорода, полученные из двух молекул O 2 . Образующаяся молекула представляет собой простагландин G 2 , который под действием гидропероксидазного компонента ферментного комплекса превращается в простагландин H 2 . Это крайне нестабильное соединение быстро трансформируется в другие простагландины, простациклин и тромбоксаны. [25] Затем они высвобождаются в интерстициальную жидкость, окружающую клетки, вырабатывающие эйкозаноидный гормон.

Если на арахидонат действует липоксигеназа вместо циклооксигеназы, гидроксиэйкозатетраеновые кислоты и лейкотриены образуются . Они также действуют как местные гормоны.

Простагландины имеют два производных: простациклины и тромбоксаны . Простациклины являются мощными сосудорасширяющими средствами местного действия и ингибируют агрегацию тромбоцитов . Благодаря своей роли в расширении сосудов простациклины также участвуют в воспалении . Они синтезируются в стенках кровеносных сосудов и выполняют физиологическую функцию предотвращения ненужного образования тромбов, а также регулирования сокращения гладкой мышечной ткани. [26] И наоборот, тромбоксаны (продуцируемые клетками тромбоцитов) являются вазоконстрикторами и способствуют агрегации тромбоцитов. Их название происходит от их роли в образовании тромбов ( тромбозах ).

Диетические источники жирных кислот, их переваривание, всасывание, транспорт в крови и хранение.

[ редактировать ]
Пищевые жиры эмульгируются в двенадцатиперстной кишке мылом в виде солей желчных кислот и фосфолипидов, таких как фосфатидилхолин . Образовавшиеся таким образом жировые капли могут быть атакованы липазой поджелудочной железы.
Структура желчной кислоты (холевой кислоты), представленная в стандартной форме, полуреалистичной трехмерной форме и схематической трехмерной форме.
Схематическое изображение смешанных мицелл, образующихся в двенадцатиперстной кишке в присутствии желчных кислот (например, холевой кислоты) и продуктов переваривания жиров, жирорастворимых витаминов и холестерина.

Значительная часть жирных кислот в организме поступает с пищей в форме триглицеридов животного или растительного происхождения. Жирные кислоты в жирах, полученных от наземных животных, обычно являются насыщенными, тогда как жирные кислоты в триглицеридах рыбы и растений часто являются полиненасыщенными и поэтому присутствуют в виде масел.

Эти триглицериды не могут всасываться в кишечнике . [27] Они расщепляются на моно- и диглицериды плюс свободные жирные кислоты (но не на свободный глицерин) под действием липазы поджелудочной железы , которая образует комплекс 1:1 с белком, называемым колипазой (также входящим в состав сока поджелудочной железы), который необходим для его деятельность. Активированный комплекс может работать только на границе вода-жир. Поэтому очень важно, чтобы жиры сначала эмульгировались солями желчных кислот для оптимальной активности этих ферментов. [28] Продукты пищеварения, состоящие из смеси три-, ди- и моноглицеридов и свободных жирных кислот, которые вместе с другими жирорастворимыми компонентами рациона (например, жирорастворимыми витаминами и холестерином) и солями желчных кислот образуют смешанные мицеллы . водянистое дуоденальное содержимое (см. схемы справа). [27] [29]

Содержимое этих мицелл (но не соли желчных кислот) поступает в энтероциты (эпителиальные клетки, выстилающие тонкий кишечник), где они повторно синтезируются в триглицериды и упаковываются в хиломикроны , которые высвобождаются в млечные клетки (капилляры лимфатической системы кишечника). ). [30] Эти млечные стекают в грудной проток , который впадает в венозную кровь в месте соединения левой яремной и левой подключичной вен в нижней левой части шеи. Это означает, что жирорастворимые продукты пищеварения выбрасываются непосредственно в общий кровоток, минуя предварительно печень, в отличие от всех других продуктов пищеварения. Причина этой особенности неизвестна. [31]

Принципиальная схема хиломикрона

Хиломикроны циркулируют по всему телу, придавая плазме крови молочный или сливочный вид после жирной еды. [ нужна ссылка ] Липопротеинлипаза на эндотелиальных поверхностях капилляров, особенно в жировой ткани , но в меньшей степени и в других тканях, частично переваривает хиломикроны до свободных жирных кислот, глицерина и остатков хиломикронов. Жирные кислоты поглощаются адипоцитами. [ нужна ссылка ] , но остатки глицерина и хиломикронов остаются в плазме крови и в конечном итоге выводятся из кровообращения печенью. Свободные жирные кислоты, высвобождаемые при переваривании хиломикронов, поглощаются адипоцитами. [ нужна ссылка ] , где они повторно синтезируются в триглицериды с использованием глицерина, полученного из глюкозы гликолитическим путем. [ нужна ссылка ] . Эти триглицериды сохраняются до тех пор, пока они не потребуются для удовлетворения потребностей других тканей в топливе, в жировых каплях адипоцитов .

Печень поступающей поглощает часть глюкозы из крови в воротной вене, из кишечника. После того, как печень пополнила свои запасы гликогена (которые составляют всего около 100 г гликогена при полной нагрузке), большая часть остальной глюкозы превращается в жирные кислоты, как описано ниже. Эти жирные кислоты в сочетании с глицерином образуют триглицериды, которые упакованы в капли, очень похожие на хиломикроны, но известные как липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП). Эти капли ЛПОНП обрабатываются точно так же, как и хиломикроны, за исключением того, что остаток ЛПОНП известен как липопротеин промежуточной плотности (ЛПНП), который способен удалять холестерин из крови. При этом ЛНП преобразуются в липопротеины низкой плотности (ЛПНП), которые поглощаются клетками, которым требуется холестерин для включения в клеточные мембраны или для синтетических целей (например, для образования стероидных гормонов ). Остальная часть ЛПНП выводится печенью. [32]

Жировая ткань и лактирующие молочные железы также поглощают глюкозу из крови для преобразования в триглицериды. Это происходит так же, как и в печени, за исключением того, что эти ткани не выделяют в кровь триглицериды, образующиеся таким образом в виде ЛПОНП. Клетки жировой ткани хранят триглицериды в своих жировых каплях, чтобы в конечном итоге высвободить их снова в виде свободных жирных кислот и глицерина в кровь (как описано выше ), когда концентрация инсулина в плазме низкая, а концентрация глюкагона и/или адреналина высокая. . [33] Молочные железы выделяют жир (в виде капелек сливочного жира) в молоко, которое они производят под влиянием передней доли гипофиза гормона пролактина .

Всем клеткам организма необходимо производить и поддерживать свои мембраны и мембраны своих органелл. Неизвестно, полностью ли они полагаются на свободные жирные кислоты, всасываемые из крови, или способны синтезировать собственные жирные кислоты из глюкозы в крови. Клетки центральной нервной системы почти наверняка будут обладать способностью производить собственные жирные кислоты, поскольку эти молекулы не могут достичь их через гематоэнцефалический барьер . [34] Однако неизвестно, как к ним попадают незаменимые жирные кислоты , которые млекопитающие не могут синтезировать сами, но, тем не менее, являются важными компонентами клеточных мембран (и других функций, описанных выше).

Синтез жирных кислот

[ редактировать ]
Основная статья: Синтез жирных кислот
Синтез насыщенных жирных кислот с помощью синтазы жирных кислот II в Escherichia coli.

Подобно бета-окислению , синтез жирных кислот с прямой цепью происходит посредством шести повторяющихся реакций, показанных ниже, до тех пор, пока не 16-углеродная пальмитиновая кислота . будет получена [35] [36]

На представленных схемах показано, как синтезируются жирные кислоты у микроорганизмов, и перечислены ферменты, обнаруженные в кишечной палочке . [35] Эти реакции выполняются синтазой жирных кислот II (FASII), которая обычно содержит несколько ферментов, действующих как один комплекс. FASII присутствует в прокариотах , растениях, грибах и паразитах, а также в митохондриях . [37]

У животных, а также у некоторых грибов, таких как дрожжи, те же самые реакции происходят с синтазой жирных кислот I (FASI), большим димерным белком, который обладает всей ферментативной активностью, необходимой для создания жирной кислоты. FASI менее эффективен, чем FASII; однако это позволяет образовывать больше молекул, включая жирные кислоты со «средней цепью», за счет раннего обрыва цепи. [37] Ферменты, ацилтрансферазы и трансацилазы, включают жирные кислоты в фосфолипиды, триацилглицерины и т. д. путем переноса жирных кислот между ацил-акцептором и донором. Их задача также заключается в синтезе биоактивных липидов, а также их молекул-предшественников. [38]

После образования жирной кислоты с соотношением углерода 16:0 она может претерпевать ряд модификаций, приводящих к десатурации и/или удлинению. Элонгация, начиная со стеарата (18:0), осуществляется преимущественно в эндоплазматическом ретикулуме несколькими мембраносвязанными ферментами. Ферментативные этапы, участвующие в процессе элонгации, в основном такие же, как и при синтезе жирных кислот , но четыре основных последовательных этапа элонгации выполняются отдельными белками, которые могут быть физически связаны. [39] [40]

Шаг Фермент Реакция Описание
(а) Ацетил-КоА:АСР-трансацилаза
Активирует ацетил-КоА для реакции с малонил-АСР.
(б) Малонил-КоА: трансацилаза ACP ЦентрАктивирует малонил-КоА для реакции с ацетил-АСР.
(с) 3-кетоацил-АСР-синтаза
Реагирует с ацильной цепью, связанной с ACP, с удлиняющим цепь малонил-ACP.
(г) 3-кетоацил-АСР-редуктаза
Восстанавливает кетон углерода 3 до гидроксильной группы.
(и) 3-гидроксиацил-АПФ-дегидраза
Устраняет воду
(е) Эноил-АСР-редуктаза
Восстанавливает двойную связь C2-C3.

Сокращения: АСР – ацил-переносящий белок , КоА – коэнзим А , НАДФ – никотинамидадениндинуклеотидфосфат .

Обратите внимание, что во время синтеза жиров восстановителем является НАДФН , тогда как НАД является окислителем при бета-окислении (распаде жирных кислот до ацетил-КоА). Это различие иллюстрирует общий принцип, согласно которому НАДФН расходуется во время реакций биосинтеза, тогда как НАДН генерируется в реакциях с выделением энергии. [34] (Таким образом, НАДФН также необходим для синтеза холестерина из ацетил-КоА; тогда как НАДН образуется во время гликолиза .) Источник НАДФН двоякий. Когда малат окислительно декарбоксилируется «НАДФ + связанный яблочный фермент пируват , CO 2 Образуются также и НАДФН. НАДФН также образуется по пентозофосфатному пути , который превращает глюкозу в рибозу, которая может использоваться в синтезе нуклеотидов и нуклеиновых кислот , или может катаболизироваться до пирувата. [34]

Конечные продукты гликолитического действия используются при превращении углеводов в жирные кислоты.

[ редактировать ]
Смотрите также: Цикл лимонной кислоты § Промежуточные соединения цикла лимонной кислоты служат субстратами для процессов биосинтеза.

У человека жирные кислоты образуются из углеводов преимущественно в печени и жировой ткани , а также в молочных железах в период лактации. Пируват , образующийся в результате гликолиза, является важным посредником в превращении углеводов в жирные кислоты и холестерин. [34] Это происходит путем превращения пирувата в ацетил-КоА в митохондриях. Однако этот ацетил-КоА необходимо транспортировать в цитозоль, где происходит синтез жирных кислот и холестерина. Это не может произойти напрямую. Чтобы получить цитозольный ацетил-КоА, цитрат (полученный конденсацией ацетил-КоА с оксалоацетатом) удаляется из цикла лимонной кислоты и переносится через внутреннюю митохондриальную мембрану в цитозоль. [34] Там он расщепляется АТФ-цитратлиазой на ацетил-КоА и оксалоацетат. Оксалоацетат возвращается в митохондрии в виде малата (а затем превращается обратно в оксалоацетат для переноса большего количества ацетил-КоА из митохондрии). [41] Цитозольный ацетил-КоА карбоксилируется ацетил-КоА-карбоксилазой с образованием малонил-КоА , что является первой стадией синтеза жирных кислот. [41] [42]

Регуляция синтеза жирных кислот

[ редактировать ]

Ацетил-КоА превращается в малонил-КоА под действием ацетил-КоА-карбоксилазы , после чего малонил-КоА предназначен для участия в пути синтеза жирных кислот. Ацетил-КоА-карбоксилаза является точкой регуляции синтеза насыщенных жирных кислот с прямой цепью и подлежит как фосфорилированию , так и аллостерическому регулированию . Регуляция посредством фосфорилирования происходит в основном у млекопитающих, тогда как аллостерическая регуляция происходит у большинства организмов. Аллостерический контроль осуществляется посредством ингибирования по принципу обратной связи пальмитоил-КоА и активации цитратом. При высоком уровне пальмитоил-КоА, конечного продукта синтеза насыщенных жирных кислот, он аллостерически инактивирует ацетил-КоА-карбоксилазу, предотвращая накопление жирных кислот в клетках. Цитрат активирует ацетил-КоА-карбоксилазу при высоких уровнях, поскольку высокие уровни указывают на то, что ацетил-КоА достаточно для участия в цикле Кребса и производства энергии. [43]

Высокие уровни инсулина в плазме крови (например, после еды) вызывают дефосфорилирование и активацию ацетил-КоА-карбоксилазы, способствуя тем самым образованию малонил-КоА из ацетил-КоА и, как следствие, превращению углеводов в жирные кислоты, тогда как адреналин и глюкагон (высвобождаемый в кровь во время голодания и физических упражнений) вызывают фосфорилирование этого фермента, подавляя липогенез в пользу окисления жирных кислот посредством бета-окисления . [34] [42]

расстройства

[ редактировать ]

Нарушения обмена жирных кислот могут быть описаны, например, как гипертриглицеридемия (слишком высокий уровень триглицеридов ) или другие виды гиперлипидемии . Они могут быть семейными или приобретенными.

Семейные типы нарушений обмена жирных кислот обычно относят к врожденным нарушениям липидного обмена . Эти нарушения могут быть описаны как нарушения окисления жирных кислот или нарушения накопления липидов и представляют собой одно из нескольких врожденных нарушений метаболизма , возникающих в результате дефектов ферментов или транспортных белков, влияющих на способность организма окислять жирные кислоты для производства энергии. в мышцах, печени и других клеток типах . Когда нарушение окисления жирных кислот поражает мышцы, это метаболическая миопатия .

Более того, раковые клетки могут демонстрировать нерегулярный метаболизм жирных кислот в отношении синтеза жирных кислот. [44] и митохондриальное окисление жирных кислот (ФАО) [45] которые участвуют в различных аспектах онкогенеза и роста клеток.

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж Страйер, Люберт (1995). «Обмен жирных кислот». В: Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 603–628. ISBN  0-7167-2009-4 .
  2. ^ Jump up to: а б с д Окисление жирных кислот
  3. ^ Цехнер Р., Штраус Дж.Г., Хеммерле Г., Ласс А., Циммерманн Р. (2005). «Липолиз: путь в разработке». Курс. Мнение. Липидол . 16 (3): 333–40. дои : 10.1097/01.мол.0000169354.20395.1c . ПМИД   15891395 . S2CID   35349649 .
  4. ^ Мобилизация и поглощение клетками накопленных жиров (триацилглицеринов) (с анимацией)
  5. ^ Шталь, Андреас (1 февраля 2004 г.). «Текущий обзор белков-переносчиков жирных кислот (SLC27)». Архив Pflügers: Европейский журнал физиологии . 447 (5): 722–727. дои : 10.1007/s00424-003-1106-z . ПМИД   12856180 . S2CID   2769738 .
  6. ^ Андерсон, Кортни М.; Шталь, Андреас (апрель 2013 г.). «Белки-переносчики жирных кислот SLC27» . Молекулярные аспекты медицины . 34 (2–3): 516–528. дои : 10.1016/j.mam.2012.07.010 . ПМЦ   3602789 . ПМИД   23506886 .
  7. ^ Эберт, Д.; Халлер, Р.Г.; Уолтон, Мэн. (июль 2003 г.). «Энергетический вклад октаноата в метаболизм интактного мозга крысы, измеренный с помощью 13 C-спектроскопия ядерного магнитного резонанса» . J Neurosci . 23 (13): 5928–35. : 10.1523 /JNEUROSCI.23-13-05928.2003 . PMC   6741266. . PMID   12843297 doi
  8. ^ Марин-Валенсия, И.; Хорошо, Л.Б.; Ма, Кью; Маллой, ЧР.; Паскуаль, Дж.М. (февраль 2013 г.). «Гептаноат как нервное топливо: энергетические предшественники нейромедиаторов в нормальном мозге и мозге с дефицитом транспортера глюкозы I (G1D)» . J Метаболия кровотока головного мозга . 33 (2): 175–82. дои : 10.1038/jcbfm.2012.151 . ПМК   3564188 . ПМИД   23072752 .
  9. ^ Страйер, Люберт (1995). «Обмен жирных кислот». В: Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 770–771. ISBN  0-7167-2009-4 .
  10. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Страйер, Люберт (1995). Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 510–515, 581–613, 775–778. ISBN  0-7167-2009-4 .
  11. ^ Активация и транспортировка жирных кислот в митохондрии посредством карнитинового челнока (с анимацией)
  12. ^ Виво, Дэррил С.; Бохан, Тимоти П.; Коултер, Дэвид Л.; Дрейфус, Фриц Э.; Гринвуд, Роберт С.; Нордли, Дуглас Р.; Шилдс, В. Дональд; Стафстром, Карл Э.; Тейн, Ингрид (1998). «Добавка l-карнитина при детской эпилепсии: современные перспективы» . Эпилепсия . 39 (11): 1216–1225. дои : 10.1111/j.1528-1157.1998.tb01315.x . ISSN   0013-9580 . ПМИД   9821988 . S2CID   28692799 .
  13. ^ Окисление жирных кислот с нечетной длиной углеродной цепи.
  14. ^ Окисление ненасыщенных жирных кислот
  15. ^ Вонгкиттихоте П., Ах Мью Н., Чепмен К.А. (декабрь 2017 г.). «Пропионил-КоА-карбоксилаза - обзор» . Молекулярная генетика и обмен веществ . 122 (4): 145–152. дои : 10.1016/j.ymgme.2017.10.002 . ПМЦ   5725275 . ПМИД   29033250 .
  16. ^ Халарнкар П.П., Бломквист Г.Дж. (1989). «Сравнительные аспекты метаболизма пропионата». Комп. Биохим. Физиол. Б. ​ 92 (2): 227–31. дои : 10.1016/0305-0491(89)90270-8 . ПМИД   2647392 .
  17. ^ Страйер, Люберт (1995). Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. п. 777. ИСБН  0-7167-2009-4 .
  18. ^ Слоан, AW; Коэслаг, Дж. Х.; Бределл, ГАГ (1973). «Состав тела, работоспособность и работоспособность активных и малоподвижных юношей». Европейский журнал прикладной физиологии . 32 : 17–24. дои : 10.1007/bf00422426 . S2CID   39812342 .
  19. ^ Раддик Дж. А. (1972). «Токсикология, метаболизм и биохимия 1,2-пропандиола». Токсикол Appl Pharmacol . 21 (1): 102–111. дои : 10.1016/0041-008X(72)90032-4 . ПМИД   4553872 .
  20. ^ Jump up to: а б с Глю, Роберт Х. «Вы можете добраться туда отсюда: ацетон, анионные кетоны и жирные кислоты с четным содержанием углерода могут обеспечить субстраты для глюконеогенеза» . Нигерийский журнал физиологических наук . 25 (1). Приглашенный обзор: 2–4. Архивировано из оригинала 26 сентября 2013 года . Проверено 7 августа 2016 г.
  21. ^ Jump up to: а б с Пак, Сун М.; Клапа, Мария И.; Сински, Энтони Дж.; Стефанопулос, Грегори (1999). «Баланс метаболитов и изотопомеров в анализе метаболических циклов: II. Приложения» (PDF) . Биотехнология и биоинженерия . 62 (4): 398. doi : 10.1002/(sici)1097-0290(19990220)62:4<392::aid-bit2>3.0.co;2-s . ISSN   0006-3592 . ПМИД   9921151 .
  22. ^ Миллер Д.Н., Баззано Дж.; Баццано (1965). «Метаболизм пропандиола и его связь с метаболизмом молочной кислоты». Энн, Нью-Йоркская академия наук . 119 (3): 957–973. Бибкод : 1965NYASA.119..957M . дои : 10.1111/j.1749-6632.1965.tb47455.x . ПМИД   4285478 . S2CID   37769342 .
  23. ^ Д.Л. Вандер Ягт; Б. Робинсон; К.К. Тейлор; Л.А. Хансакер (1992). «Восстановление триоз НАДФН-зависимыми альдокеторедуктазами. Альдозоредуктаза, метилглиоксаль и диабетические осложнения» . Журнал биологической химии . 267 (7): 4364–4369. дои : 10.1016/S0021-9258(18)42844-X . ПМИД   1537826 .
  24. ^ Страйер, Люберт (1995). «Каскады передачи сигналов». В: Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 343–350. ISBN  0-7167-2009-4 .
  25. ^ Jump up to: а б Страйер, Люберт (1995). «Эйкозаноидные гормоны происходят из жирных кислот». В: Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 624–627. ISBN  0-7167-2009-4 .
  26. ^ Нельсон, Рэнди Ф. (2005). Введение в поведенческую эндокринологию (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. п. 100. ИСБН  978-0-87893-617-5 .
  27. ^ Jump up to: а б Переваривание жиров (триацилглицеринов)
  28. ^ Хофманн А.Ф. (1963). «Функция желчных солей в всасывании жиров. Растворяющие свойства разбавленных мицеллярных растворов конъюгированных желчных солей» . Биохим. Дж . 89 (1): 57–68. дои : 10.1042/bj0890057 . ПМК   1202272 . ПМИД   14097367 .
  29. ^ Страйер, Люберт (1995). «Мембранные структуры и динамика». В: Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 268–270. ISBN  0-7167-2009-4 .
  30. ^ Гроппер, Сарин С.; Смит, Джек Л. (2013). Расширенное питание и метаболизм человека (6-е изд.). Бельмонт, Калифорния: Уодсворт/Cengage Learning. ISBN  978-1133104056 .
  31. ^ Уильямс, Питер Л.; Уорик, Роджер; Дайсон, Мэри; Баннистер, Лоуренс Х. (1989). «Ангиология». В: Анатомия Грея (тридцать седьмое изд.). Эдинбург: Черчилль Ливингстон. стр. 841–843. ISBN  0443-041776 .
  32. ^ Страйер, Люберт (1995). «Биосинтез мембранных липидов и стероидов». В: Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 697–700. ISBN  0-7167-2009-4 .
  33. ^ Стралфорс, Питер; Хонор, Руперт К. (1989). «Инсулин-индуцированное дефосфорилирование гормон-чувствительной липазы» . Европейский журнал биохимии . 182 (2): 379–385. дои : 10.1111/j.1432-1033.1989.tb14842.x . ПМИД   2661229 .
  34. ^ Jump up to: а б с д и ж Страйер, Люберт (1995). Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 559–565, 614–623. ISBN  0-7167-2009-4 .
  35. ^ Jump up to: а б Дейкстра, Альберт Дж., Р. Дж. Гамильтон и Вольф Хэмм. «Биосинтез жирных кислот». Трансжирные кислоты. Оксфорд: Blackwell Pub., 2008. 12. Печать.
  36. ^ «Путь MetaCyc: суперпуть биосинтеза жирных кислот» . База данных метаболических путей MetaCyc . БиоЦик. ( Э. палочка ).
  37. ^ Jump up to: а б Кристи, Уильям В. (20 апреля 2011 г.). «Жирные кислоты: насыщенные с прямой цепью, структура, возникновение и биосинтез». В Американском обществе нефтехимиков (ред.). Липидная библиотека AOCS . Архивировано из оригинала 21 июля 2011 г. Проверено 2 мая 2011 г.
  38. ^ Ямасита, Ацуши; Хаяси, Ясухиро; Немото-Сасаки, Йоко; Ито, Макото; Ока, Саори; Таникава, Такаши; Ваку, Кейзо; Сугиура, Такаюки (01 января 2014 г.). «Ацилтрансферазы и трансацилазы, определяющие жирнокислотный состав глицеролипидов и метаболизм биоактивных липидных медиаторов в клетках млекопитающих и модельных организмах». Прогресс в исследованиях липидов . 53 : 18–81. дои : 10.1016/j.plipres.2013.10.001 . ISSN   0163-7827 . ПМИД   24125941 .
  39. ^ «Путь MetaCyc: биосинтез стеарата I (животные)» . База данных метаболических путей MetaCyc . БиоЦик.
  40. ^ «Путь MetaCyc: биосинтез очень длинноцепочечных жирных кислот II» . База данных метаболических путей MetaCyc . БиоЦик.
  41. ^ Jump up to: а б Ферре, П.; Ф. Фуфель (2007). «Фактор транскрипции SREBP-1c и липидный гомеостаз: клиническая перспектива» . Гормональные исследования . 68 (2): 72–82. дои : 10.1159/000100426 . ПМИД   17344645 . Проверено 30 августа 2010 г. этот процесс графически представлен на стр. 73.
  42. ^ Jump up to: а б Воэт, Дональд; Джудит Г. Воэт; Шарлотта В. Пратт (2006). Основы биохимии, 2-е издание . John Wiley and Sons, Inc., стр. 547, 556 . ISBN  978-0-471-21495-3 .
  43. ^ Диван, Джойс Дж. «Синтез жирных кислот». Политехнический институт Ренсселера (RPI) :: Архитектура, Бизнес, Инженерия, ИТ, Гуманитарные науки, Наука. Веб. 30 апреля 2011 г. < «Синтез жирных кислот» . Архивировано из оригинала 7 июня 2011 г. Проверено 2 мая 2011 г. >.
  44. ^ Эззеддини Р., Тагихани М., Соми М.Х., Самади Н., Расаи, М.Дж. (май 2019 г.). «Клиническое значение FASN по отношению к HIF-1α и SREBP-1c при аденокарциноме желудка» . Науки о жизни . 224 : 169–176. дои : 10.1016/j.lfs.2019.03.056 . ПМИД   30914315 . S2CID   85532042 .
  45. ^ Эззеддини Р., Тагихани М., Салек Фаррохи А., Соми М.Х., Самади Н., Исфахани А., Расаи, MJ (май 2021 г.). «Подавление окисления жирных кислот за счет участия HIF-1α и PPARγ в аденокарциноме желудка человека и связанное с этим клиническое значение» . Журнал физиологии и биохимии . 77 (2): 249–260. дои : 10.1007/s13105-021-00791-3 . ISSN   1138-7548 . ПМИД   33730333 . S2CID   232300877 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fatty_acid_metabolism&oldid=1236165847"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e4651eb60d54d80886e633c15f6806fb__1721708760
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e4/fb/e4651eb60d54d80886e633c15f6806fb.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Fatty acid metabolism - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)