Oksidacija viših masnih kiselina. Poremećaj oksidacije masnih kiselina Enzimi beta oksidacije masnih kiselina

2.1. Oksidacija masnih kiselina u ćelijama

Više masne kiseline mogu se oksidirati u stanicama na tri načina:

a) a-oksidacijom,

b) b-oksidacijom,

c) w-oksidacijom.

Procesi a- i w-oksidacije viših masnih kiselina odvijaju se u mikrosomima ćelije uz učešće enzima monooksigenaze i igraju uglavnom plastičnu funkciju - tokom ovih procesa dolazi do sinteze hidroksi kiselina, keto kiselina i kiselina sa neparnim brojem ugljenika. dolazi do atoma neophodnih za ćelije. Dakle, tokom a-oksidacije, masna kiselina se može skratiti za jedan atom ugljika i tako se pretvoriti u kiselinu sa neparnim brojem "C" atoma, u skladu sa datom šemom:

2.1.1. b-oksidacija viših masnih kiselina Glavni metod oksidacije viših masnih kiselina, barem u odnosu na ukupnu količinu jedinjenja ove klase oksidiranih u ćeliji, je proces b-oksidacije, koji je otkrio Knoop još 1904. godine. Ovaj proces se može definisati kao proces postupnog oksidativnog razlaganja viših masnih kiselina, masnih kiselina, tokom kojeg dolazi do uzastopnog cijepanja dvougljičnih fragmenata u obliku acetil-CoA iz karboksilne grupe aktivirane više molekule masne kiseline. .

Više masne kiseline koje ulaze u ćeliju se aktiviraju i pretvaraju u acil-CoA (R-CO-SKOA), a aktivacija masnih kiselina se događa u citosolu. Proces b-oksidacije masnih kiselina odvija se u mitohondrijskom matriksu. Istovremeno, unutrašnja membrana mitohondrija je nepropusna za acil-CoA, što postavlja pitanje mehanizma transporta acilnih ostataka iz citosola u mitohondrijski matriks.

Acilni ostaci se transportuju kroz unutrašnju mitohondrijalnu membranu pomoću posebnog nosača, a to je karnitin (CN):

U citosolu, uz pomoć enzima eksterne acilCoA:karnitin aciltransferaze (E1 na dijagramu ispod), ostatak više masne kiseline se prenosi sa koenzima A na karnitin kako bi nastao acilkarnitin:

Acilkarnitinin, uz učešće posebnog sistema karnitin-acilkarnitin-translokaza, prolazi kroz membranu u mitohondriju i u matriks, uz pomoć enzima unutrašnjeg acil-CoA: karnitin aciltransferaze (E2), acilni ostatak se prenosi iz karnitin u intramitohondrijski koenzim A. Kao rezultat toga, aktivirani ostatak se pojavljuje u masnoj kiselini mitohondrijalnog matriksa u obliku acil-CoA; oslobođeni karnitin, koristeći istu translokazu, prolazi kroz mitohondrijalnu membranu u citosol, gdje se može uključiti u novi transportni ciklus. Karnitin acilkarnitin translokaza, ugrađena u unutrašnju membranu mitohondrija, prenosi molekul acilkarnitina u mitohondriju u zamjenu za molekul karnitina uklonjen iz mitohondrija.

Aktivirana masna kiselina u mitohondrijskom matriksu prolazi kroz postupnu cikličku oksidaciju prema sljedećoj shemi:

Kao rezultat jednog ciklusa b-oksidacije, radikal masne kiseline se skraćuje za 2 atoma ugljika, a odcijepljeni fragment se oslobađa kao acetil-CoA. Sumarna jednačina ciklusa:

Tokom jednog ciklusa b-oksidacije, na primjer, tokom konverzije stearoil-CoA u palmitoil-CoA sa stvaranjem acetil-CoA, oslobađa se 91 kcal/mol slobodne energije, ali se najveći dio te energije akumulira u obliku energije iz reduciranih koenzima, a gubitak energije u obliku topline iznosi samo oko 8 kcal/mol.

Nastali acetil-CoA može ući u Krebsov ciklus, gdje će se oksidirati do konačnih proizvoda, ili se može koristiti za druge potrebe stanica, na primjer, za sintezu kolesterola. Acyl-CoA, skraćen za 2 atoma ugljika, ulazi u novi ciklus b-oksidacije. Kao rezultat nekoliko uzastopnih ciklusa oksidacije, cijeli ugljični lanac aktivirane masne kiseline se cijepa na "n" molekule acetil-CoA, pri čemu je vrijednost "n" određena brojem atoma ugljika u izvornoj masnoj kiselini.

Energetski efekat jednog ciklusa b-oksidacije može se proceniti na osnovu činjenice da se tokom ciklusa formira 1 molekul FADH2 i 1 molekul NADH + H. Kada uđu u lanac respiratornih enzima, sintetiziraće se 5 molekula ATP (2 + 3). Ako se rezultirajući acetil-CoA oksidira u Krebsovom ciklusu, stanica će primiti još 12 ATP molekula.

Za stearinsku kiselinu, ukupna jednadžba za njenu b-oksidaciju ima oblik:

Proračuni pokazuju da će se tokom oksidacije stearinske kiseline u ćeliji sintetizirati 148 molekula ATP-a. Prilikom izračunavanja energetskog bilansa oksidacije potrebno je iz ove količine isključiti 2 makroergijska ekvivalenta koja se troše prilikom aktivacije masne kiseline (prilikom aktivacije ATP se razlaže na AMP i 2 H3PO4). Dakle, kada se stearinska kiselina oksidira, stanica će primiti 146 ATP molekula.

Poređenja radi: prilikom oksidacije 3 molekula glukoze, koji sadrže i 18 atoma ugljika, ćelija prima samo 114 ATP molekula, tj. Više masne kiseline su korisnije energetsko gorivo za ćelije u odnosu na monosaharide. Očigledno, ova okolnost je jedan od glavnih razloga što su energetske rezerve tijela predstavljene pretežno u obliku triacilglicerola, a ne glikogena.

Ukupna količina slobodne energije koja se oslobađa pri oksidaciji 1 mola stearinske kiseline iznosi oko 2632 kcal, od čega se oko 1100 kcal akumulira u obliku energije visokoenergetskih veza sintetiziranih molekula ATP-a. ukupna oslobođena energija se akumulira.

Brzina b-oksidacije viših masnih kiselina određena je, prvo, koncentracijom masnih kiselina u ćeliji i, drugo, aktivnošću eksterne acil-CoA: karnitin aciltransferaze. Malonil-CoA inhibira aktivnost enzima. Na značenje posljednjeg regulatornog mehanizma ćemo se zadržati nešto kasnije, kada budemo raspravljali o koordinaciji procesa oksidacije i sinteze masnih kiselina u ćeliji.

Narandžasti krajnici i nakupljanje estera holesterola u drugim retikuloendotelnim tkivima. Patologija je povezana s ubrzanim katabolizmom apo A-I. Varenje i apsorpcija lipida. Bile. Značenje. U zoru formiranja moderne doktrine o egzokrinoj funkciji jetre, kada su prirodnjaci imali samo prve...

Dinamiku hemijskih transformacija koje se dešavaju u ćelijama proučava biološka hemija. Zadatak fiziologije je da utvrdi ukupnu potrošnju tvari i energije u tijelu i kako ih treba nadoknaditi uz pomoć adekvatne prehrane. Energetski metabolizam služi kao pokazatelj opšteg stanja i fiziološke aktivnosti organizma. Jedinica za mjerenje energije koja se obično koristi u biologiji i...

Kiseline koje se svrstavaju u esencijalne masne kiseline (linolna, linolenska, arahidonska) koje se ne sintetiziraju u ljudima i životinjama. Sa mastima u tijelo ulazi kompleks biološki aktivnih tvari: fosfolipidi, steroli. Triacilgliceroli – njihova glavna funkcija je skladištenje lipida. Nalaze se u citosolu u obliku finih emulgiranih uljanih kapljica. Kompleksne masti:...

... α,d – glukoza glukoza – 6 – fosfat Sa stvaranjem glukoze – 6 – fosfata, poklapaju se putevi glikolize i glikogenolize. Glukoza-6-fosfat zauzima ključno mjesto u metabolizmu ugljikohidrata. Ulazi u sljedeće metaboličke puteve: glukoza - 6 - fosfat glukoza + H3PO4 fruktoza - 6 - put razgradnje fosfat pentoze (ulazi u krv, itd.

I respiratorni lanac, za pretvaranje energije sadržane u masnim kiselinama u energiju ATP veza.

Oksidacija masnih kiselina (β-oksidacija)

Elementarni dijagram β-oksidacije.

Ovaj put se naziva β-oksidacija, jer se 3. atom ugljika masne kiseline (β-položaj) oksidira u karboksilnu grupu, dok se istovremeno acetilna grupa, uključujući C 1 i C 2 izvorne masne kiseline, se odvaja od kiseline.

Reakcije β-oksidacije dešavaju se u mitohondrijima većine ćelija u telu (osim nervnih ćelija). Za oksidaciju se koriste masne kiseline koje ulaze u citosol iz krvi ili se pojavljuju tokom lipolize vlastitog unutarćelijskog TAG-a. Ukupna jednadžba za oksidaciju palmitinske kiseline je sljedeća:

Palmitoil-SCoA + 7FAD + 7NAD + + 7H 2 O + 7HS-KoA → 8Acetil-SCoA + 7FADH 2 + 7NADH

Faze oksidacije masnih kiselina

Reakcija aktivacije masnih kiselina.

1. Prije prodiranja u mitohondrijski matriks i oksidacije, masna kiselina mora biti aktivirana u citosolu. Ovo se postiže dodavanjem koenzima A u njega kako bi se formirao acil-S-CoA. Acyl-S-CoA je visokoenergetski spoj. Nepovratnost reakcije postiže se hidrolizom difosfata u dva molekula fosforne kiseline.

Transport masnih kiselina u mitohondrije ovisan o karnitinu.

2. Acyl-S-CoA nije u stanju da prođe kroz mitohondrijalnu membranu, tako da postoji način da se transportuje u kombinaciji sa vitaminom sličnom supstancom karnitinom. Vanjska membrana mitohondrija sadrži enzim karnitin aciltransferazu I.

Karnitin se sintetiše u jetri i bubrezima, a zatim se prenosi u druge organe. U prenatalnom periodu i u prvim godinama života, značaj karnitina za organizam je izuzetno velik. Opskrba energijom nervnog sistema djetetovog tijela, a posebno mozga, odvija se kroz dva paralelna procesa: oksidaciju masnih kiselina zavisnu od karnitina i aerobnu oksidaciju glukoze. Karnitin je neophodan za rast mozga i kičmene moždine, za interakciju svih dijelova nervnog sistema odgovornih za kretanje i interakciju mišića. Postoje studije koje povezuju cerebralnu paralizu i fenomen "smrti u kolijevci" sa nedostatkom karnitina.

3. Nakon vezivanja za karnitin, masna kiselina se transportuje preko membrane translokazom. Ovdje, na unutrašnjoj strani membrane, enzim karnitin aciltransferaza II ponovo formira acil-S-CoA, koji ulazi u β-oksidacijski put.

Redoslijed reakcija β-oksidacije masnih kiselina.

4. Sam proces β-oksidacije sastoji se od 4 reakcije, koje se ponavljaju ciklično. Oni se sekvencijalno podvrgavaju oksidaciji (acil-SCoA dehidrogenaza), hidrataciji (enoil-SCoA hidrataza) i ponovo oksidaciji 3. atoma ugljika (hidroksiacil-SCoA dehidrogenaza). U posljednjoj, transferaznoj reakciji, acetil-SCoA se cijepa od masne kiseline. HS-CoA se dodaje preostaloj (za dva ugljika skraćenoj) masnoj kiselini i vraća se u prvu reakciju. Ovo se ponavlja sve dok posljednji ciklus ne proizvede dva acetil-SCoA.

Proračun energetskog bilansa β-oksidacije

Prilikom izračunavanja količine ATP-a koji nastaje tokom β-oksidacije masnih kiselina, potrebno je uzeti u obzir:

• količina formiranog acetil-SCoA određena je uobičajenom podjelom broja ugljikovih atoma u masnoj kiselini sa 2;
• broj ciklusa β-oksidacije. Broj ciklusa β-oksidacije je lako odrediti na osnovu koncepta masne kiseline kao lanca jedinica sa dva ugljika. Broj pauza između jedinica odgovara broju ciklusa β-oksidacije. Ista vrijednost se može izračunati korištenjem formule (n/2 −1), gdje je n broj atoma ugljika u kiselini;
• broj dvostrukih veza u masnoj kiselini. U prvoj reakciji β-oksidacije nastaje dvostruka veza uz učešće FAD-a. Ako je dvostruka veza već prisutna u masnoj kiselini, onda nema potrebe za ovom reakcijom i FADN 2 se ne formira. Broj neformiranih FADN 2 odgovara broju dvostrukih veza. Preostale reakcije ciklusa se odvijaju bez promjena;
• količina ATP energije utrošene na aktivaciju (uvijek odgovara dvije visokoenergetske veze).

Primjer. Oksidacija palmitinske kiseline

• Budući da ima 16 atoma ugljika, β-oksidacija proizvodi 8 molekula acetil-SCoA. Potonji ulazi u TCA ciklus; kada se oksidira u jednom krugu ciklusa, formiraju se 3 molekula NADH, 1 molekula FADH 2 i 1 molekula GTP, što je ekvivalentno 12 molekula ATP-a (vidi i Metode dobijanja energije u ćeliji). Dakle, 8 molekula acetil-S-CoA će osigurati formiranje 8 × 12 = 96 molekula ATP-a.
• za palmitinsku kiselinu, broj ciklusa β-oksidacije je 7. U svakom ciklusu se formira 1 molekul FADH 2 i 1 molekul NADH. Ulazeći u respiratorni lanac, oni ukupno „daju“ 5 molekula ATP-a. Tako se u 7 ciklusa formira 7 × 5 = 35 ATP molekula.
• U palmitinskoj kiselini nema dvostrukih veza.
• Za aktiviranje masne kiseline koristi se 1 molekul ATP-a, koji se, međutim, hidrolizira u AMP, odnosno troše se 2 visokoenergetske veze ili dva ATP-a.

Dakle, sumirajući, dobijamo 96 + 35-2 = 129 ATP molekula nastaju tokom oksidacije palmitinske kiseline.

Da bi se energija sadržana u masnim kiselinama pretvorila u energiju ATP veza, postoji metabolički put za oksidaciju masnih kiselina u CO 2 i vodu, koji je usko povezan s ciklusom trikarboksilne kiseline i respiratornim lancem. Ova staza se zove β-oksidacija, jer Dolazi do oksidacije 3. atoma ugljika masne kiseline (β-položaj) u karboksilnu grupu, a istovremeno se od kiseline odvaja acetilna grupa, uključujući C 1 i C 2 izvorne masne kiseline.

Elementarni dijagram β-oksidacije

Reakcije β-oksidacije se javljaju u mitohondrije većina ćelija u telu (osim nervnih ćelija). Za oksidaciju se koriste masne kiseline koje ulaze u citosol iz krvi ili se pojavljuju tokom lipolize vlastitih unutarćelijskih TAG-a. Ukupna jednadžba za oksidaciju palmitinske kiseline je sljedeća:

Palmitoil-SCoA + 7FAD + 7NAD + + 7H 2 O + 7HS-KoA → 8Acetil-SCoA + 7FADH 2 + 7NADH

Faze oksidacije masnih kiselina

1. Prije prodiranja u mitohondrijski matriks i oksidacije, masna kiselina mora aktivirati u citosolu. Ovo se postiže dodatkom koenzima A u njega kako bi se formirao acil-SCoA. Acyl-SCoA je visokoenergetski spoj. Nepovratnost reakcije postiže se hidrolizom difosfata u dva molekula fosforne kiseline.

Acyl-SCoA sintetaze se nalaze u endoplazmatskom retikulumu, na vanjskoj membrani mitohondrija i unutar njih. Postoji širok spektar sintetaza specifičnih za različite masne kiseline.

Reakcija aktivacije masnih kiselina

2. Acyl-SCoA nije u stanju da prođe kroz mitohondrijalnu membranu, tako da postoji način da se prenese u kombinaciji sa vitaminom sličnom supstancom karnitinom (vitamin B11). Na vanjskoj membrani mitohondrija nalazi se enzim karnitin aciltransferaza I.

Transport masnih kiselina u mitohondrije ovisan o karnitinu

Karnitin se sintetiše u jetri i bubrezima, a zatim se prenosi u druge organe. U intrauterino periodu i u ranim godinama U životu je važnost karnitina za organizam izuzetno velika. Snabdijevanje nervnog sistema energijom dječji tijela, a posebno mozga, odvija se zahvaljujući dva paralelna procesa: oksidaciji masnih kiselina ovisne o karnitinu i aerobnoj oksidaciji glukoze. Karnitin je neophodan za rast mozga i kičmene moždine, za interakciju svih dijelova nervnog sistema odgovornih za kretanje i interakciju mišića. Postoje studije koje povezuju nedostatak karnitina cerebralna paraliza i fenomen" smrt u kolevci".

Dojenčad, nedonoščad i novorođenčad s malom porođajnom težinom posebno su osjetljivi na nedostatak karnitina. Njihove endogene rezerve se brzo iscrpljuju u različitim stresnim situacijama (zarazne bolesti, gastrointestinalni poremećaji, poremećaji hranjenja). Biosinteza karnitina je nedovoljna, a unos iz obične hrane nije u stanju da održi dovoljne nivoe u krvi i tkivima.

3. Nakon vezivanja za karnitin, masna kiselina se transportuje preko membrane translokazom. Ovdje, na unutrašnjoj strani membrane, enzim karnitin aciltransferaza II ponovo formira acil-SCoA, koji ulazi u put β-oksidacije.

4. Sam proces β-oksidacija sastoji se od 4 reakcije koje se ciklično ponavljaju. One se dešavaju uzastopno oksidacija(acil-SCoA dehidrogenaza), hidratacija(enoil-SCoA hidrataza) i ponovo oksidacija 3. atom ugljika (hidroksiacil-SCoA dehidrogenaza). U posljednjoj, transferaznoj reakciji, acetil-SCoA se cijepa od masne kiseline. HS-CoA se dodaje preostaloj (za dva ugljika skraćenoj) masnoj kiselini i vraća se u prvu reakciju. Ovo se ponavlja sve dok posljednji ciklus ne proizvede dva acetil-SCoA.

Redoslijed reakcija β-oksidacije masnih kiselina

Proračun energetskog bilansa β-oksidacije

Ranije je pri izračunavanju efikasnosti oksidacije P/O koeficijent za NADH uzet jednak 3,0, za FADH 2 – 2,0.

Prema savremenim podacima, vrijednost P/O koeficijenta za NADH odgovara 2,5, za FADH 2 – 1,5.

Prilikom izračunavanja količine ATP-a koji nastaje tokom β-oksidacije masnih kiselina, potrebno je uzeti u obzir:

• količina formiranog acetil-SCoA određena je uobičajenom podjelom broja ugljikovih atoma u masnoj kiselini sa 2.
• broj β-oksidacijski ciklusi. Broj ciklusa β-oksidacije je lako odrediti na osnovu koncepta masne kiseline kao lanca jedinica sa dva ugljika. Broj pauza između jedinica odgovara broju ciklusa β-oksidacije. Ista vrijednost se može izračunati pomoću formule (n/2 -1), gdje je n broj atoma ugljika u kiselini.
• broj dvostrukih veza u masnoj kiselini. U prvoj reakciji β-oksidacije nastaje dvostruka veza uz učešće FAD-a. Ako je dvostruka veza već prisutna u masnoj kiselini, onda nema potrebe za ovom reakcijom i FADN 2 se ne formira. Broj izgubljenih FADN 2 odgovara broju dvostrukih veza. Preostale reakcije ciklusa se odvijaju bez promjena.
• količina ATP energije utrošene na aktivaciju (uvijek odgovara dvije visokoenergetske veze).

Primjer. Oksidacija palmitinske kiseline

1. Budući da ima 16 atoma ugljika, nastaje β-oksidacija 8 acetil-SCoA molekula. Potonji ulazi u TCA ciklus; kada se oksidira u jednom krugu ciklusa, formiraju se 3 molekula NADH (7,5 ATP), 1 molekula FADH 2 (1,5 ATP) i 1 molekula GTP-a, što je ekvivalentno 10 molekula od ATP. Dakle, 8 molekula acetil-SCoA će osigurati formiranje 8 × 10 = 80 ATP molekuli.
2. Za palmitinsku kiselinu broj ciklusa β-oksidacije je 7. U svakom ciklusu se proizvodi 1 molekul FADH 2 (1,5 ATP) i 1 molekul NADH (2,5 ATP). Ulazeći u respiratorni lanac, ukupno „daju“ 4 molekula ATP-a. Tako se u 7 ciklusa formira 7 × 4 = 28 ATP molekula.
3. Dvostruke veze u palmitinskoj kiselini br.
4. 1 molekula ATP-a koristi se za aktiviranje masne kiseline, koja se, međutim, hidrolizira u AMP, odnosno gubi se 2 makroergijske veze ili dva ATP.
5. Dakle, sumirajući, dobijamo 80+28-2 =106 ATP molekuli nastaju tokom oksidacije palmitinske kiseline.

Knoop je 1904. iznio hipotezu o β-oksidaciji masnih kiselina na temelju eksperimenata u hranjenju zečeva različitim masnim kiselinama u kojima je jedan atom vodika u terminalnoj metilnoj grupi (na ω-ugljičnom atomu) zamijenjen fenilnim radikalom (C 6 H 5 -).

Knoop je sugerirao da se oksidacija molekula masne kiseline u tjelesnim tkivima događa u β-položaju; Kao rezultat, dolazi do uzastopnog odsijecanja fragmenata sa dva ugljika od molekula masne kiseline na strani karboksilne grupe.

Masne kiseline, koje su dio prirodnih masti životinja i biljaka, pripadaju nizu s parnim brojem atoma ugljika. Svaka takva kiselina, uklanjajući par atoma ugljika, na kraju prolazi kroz fazu maslačne kiseline, koja bi, nakon sljedeće β-oksidacije, trebala dati acetosirćetnu kiselinu. Potonji se zatim hidrolizira u dva molekula sirćetne kiseline.

Teorija β-oksidacije masnih kiselina, koju je predložio Knoop, do danas nije izgubila na značaju i uvelike je osnova modernih ideja o mehanizmu oksidacije masnih kiselina.

Moderne ideje o oksidaciji masnih kiselina

Utvrđeno je da se oksidacija masnih kiselina u ćelijama odvija u mitohondrijima uz učešće multienzimskog kompleksa. Takođe je poznato da se masne kiseline inicijalno aktiviraju uz učešće ATP-a i HS-KoA; CoA estri ovih kiselina služe kao supstrati u svim narednim fazama enzimske oksidacije masnih kiselina; Pojašnjena je i uloga karnitina u transportu masnih kiselina iz citoplazme u mitohondrije.

Proces oksidacije masnih kiselina sastoji se od sljedećih glavnih faza.

Aktivacija masnih kiselina i njihov prodor iz citoplazme u mitohondrije. Formiranje “aktivnog oblika” masne kiseline (acil-CoA) iz koenzima A i masne kiseline je endergonski proces koji se odvija korištenjem ATP energije:

Reakciju katalizira acil-CoA sintetaza. Postoji nekoliko takvih enzima: jedan od njih katalizira aktivaciju masnih kiselina koje sadrže od 2 do 3 atoma ugljika, drugi - od 4 do 12 atoma, treći - od 12 ili više atoma ugljika.

Kao što je već napomenuto, oksidacija masnih kiselina (acil-CoA) se dešava u mitohondrijima. Poslednjih godina pokazalo se da sposobnost acil-CoA da prodre iz citoplazme u mitohondrije naglo raste u prisustvu azotne baze, karnitina (γ-trimetilamino-β-hidroksibutirata). Acyl-CoA, u kombinaciji sa karnitinom, uz učešće specifičnog citoplazmatskog enzima (karnitin acil-CoA transferaza), formira acilkarnitin (estar karnitina i masne kiseline), koji ima sposobnost prodiranja u mitohondrije:

Nakon što acilkarnitin prođe kroz mitohondrijalnu membranu, javlja se obrnuta reakcija - cijepanje acilkarnitina uz sudjelovanje HS-CoA i mitohondrijalne karnitin acil-CoA transferaze:

U tom slučaju, karnitin se vraća u ćelijsku citoplazmu, a acil-CoA prolazi kroz oksidaciju u mitohondrijima.

Prva faza dehidrogenacije. Acyl-CoA u mitohondrijima je prvenstveno podložan enzimskoj dehidrogenaciji;

u ovom slučaju, acil-CoA gubi dva atoma vodika na α- i β-položajima, pretvarajući se u CoA ester nezasićene kiseline:

Čini se da postoji nekoliko acil-CoA dehidrogenaza koje sadrže FAD, od kojih svaka ima specifičnost za acil-CoA specifične dužine ugljičnog lanca.

Faza hidratacije. Nezasićeni acil-CoA (enoil-CoA), uz učešće enzima enoil-CoA hidrataze, vezuje molekul vode. Kao rezultat, nastaje β-hidroksiacil-CoA:

Druga faza dehidrogenacije. Rezultirajući β-hidroksiacil-CoA se zatim dehidrogenira. Ovu reakciju kataliziraju dehidrogenaze zavisne od NAD. Reakcija se odvija prema sljedećoj jednadžbi:

U ovoj reakciji, β-ketoacil-CoA stupa u interakciju s koenzimom A. Kao rezultat, β-ketoacil-CoA se cijepa i acil-CoA skraćen za dva atoma ugljika i fragment od dva ugljika u obliku acetil-CoA nastaju . Ovu reakciju katalizira acetil-CoA aciltransferaza (ili tiolaza):

Rezultirajući acetil-CoA prolazi kroz oksidaciju u ciklusu trikarboksilne kiseline (Krebsov ciklus), a acil-CoA, skraćen za dva atoma ugljika, opet u više navrata prolazi kroz cijeli β-oksidacijski put do stvaranja butiril-CoA (4-ugljikova spojeva). ), koji se zauzvrat oksidira u dva molekula acetil-CoA (vidi dijagram).

Na primjer, u slučaju palmitinske kiseline (C 16), ponavlja se 7 ciklusa oksidacije. Prisjetimo se da se tokom oksidacije masne kiseline koja sadrži n atoma ugljika javlja n/2 - 1 ciklus β-oksidacije (tj. jedan ciklus manji od n/2, jer oksidacija butiril-CoA odmah proizvodi dva molekula acetila -CoA) i dobiće se ukupno n/2 molekula acetil-CoA.

Stoga se ukupna jednadžba za p-oksidaciju palmitinske kiseline može napisati na sljedeći način:

Palmitoil-CoA + 7 FAD + 7 NAD + 7H 2 O + 7HS-KoA --> 8 Acetil-CoA + 7 FADH 2 + 7 NADH 2 .

Energetski bilans. Sa svakim ciklusom β-oksidacije formira se 1 molekul FADH 2 i 1 molekul NADH 2. Potonji, u procesu oksidacije u respiratornom lancu i pridružene fosforilacije, daju: FADH 2 - dva ATP molekula i NADH 2 - tri ATP molekula, odnosno u jednom ciklusu nastaje ukupno 5 ATP molekula. U slučaju oksidacije palmitinske kiseline dolazi do 7 ciklusa β-oksidacije (16/2 - 1 = 7), što dovodi do stvaranja 5X7 = 35 ATP molekula. U procesu β-oksidacije palmitinske kiseline nastaju molekuli acetil-CoA, od kojih svaki, sagorijevanjem u ciklusu trikarboksilne kiseline, proizvodi 12 molekula ATP-a, a 8 molekula će proizvesti 12X8 = 96 molekula ATP-a.

Dakle, ukupno, uz potpunu oksidaciju palmitinske kiseline, nastaje 35 + 96 = 131 ATP molekula. Međutim, uzimajući u obzir jednu molekulu ATP-a utrošenu na samom početku na formiranje aktivnog oblika palmitinske kiseline (palmitoil-CoA), ukupan energetski prinos za potpunu oksidaciju jednog molekula palmitinske kiseline u životinjskim uvjetima bit će 131-1 = 130 ATP molekula (imajte na umu da kompletnom oksidacijom jednog molekula glukoze nastaje samo 36 molekula ATP-a).

Izračunato je da ako promjena slobodne energije sistema (ΔG) pri potpunom sagorijevanju jednog molekula palmitinske kiseline iznosi 9797 kJ, a energetski bogatu terminalnu fosfatnu vezu ATP-a karakteriše vrijednost od oko 34,5 kJ, tada ispada da se otprilike 45% ukupne potencijalne energije palmitinske kiseline pri njenoj oksidaciji u tijelu može iskoristiti za resintezu ATP-a, a preostali dio se očigledno gubi kao toplina.

MASNA KISELINA- alifatske karboksilne kiseline, od kojih se mnoge nalaze u životinjskim i biljnim mastima; u organizmu životinja i biljaka slobodne masne kiseline i masne kiseline koje su dio lipida obavljaju izuzetno važnu funkciju – energetsku i plastičnu. Nezasićene masne kiseline sudjeluju u ljudskom i životinjskom tijelu u biosintezi posebne grupe biološki aktivnih supstanci - prostaglandina (vidi). Sadržaj slobodnih i estersko vezanih masnih kiselina u krvnom serumu služi kao dodatni dijagnostički test za niz bolesti. Tečna jedinjenja se široko koriste za pripremu raznih sapuna, u proizvodnji gume i proizvoda od gume, lakova, emajla i ulja za sušenje.

U zavisnosti od broja karboksilnih grupa u molekulu razlikuju se jedno-, dvo- i višebazna tečna jedinjenja, a prema stepenu zasićenosti ugljovodoničnog radikala razlikuju se zasićena (zasićena) i nezasićena (nezasićena) tečna jedinjenja. Na osnovu broja atoma ugljenika u lancu tečne kiseline dele se na niže (C1-C3), srednje (C4-C9) i više (C10-C26) - Zasićene masne kiseline imaju opštu molekulsku formulu C n H 2 n O 2. Opća formula nezasićenih masnih kiselina ovisi o broju dvostrukih ili trostrukih veza koje sadrže.

Racionalna i sistematska nomenklatura se koristi za označavanje stanovanja; Osim toga, mnogi stambeni kompleksi imaju istorijski utvrđena imena. Prema racionalnoj nomenklaturi, sva tečna jedinjenja smatraju se derivatima octene kiseline, u kojima je atom vodika metilne grupe u molekulu zamenjen ugljikovodični radikalom. Prema sistematskoj nomenklaturi, naziv tečne mješavine dolazi od naziva ugljovodonika, čija je molekula izgrađena od istog broja atoma ugljika, uključujući ugljik karboksilne grupe, kao i molekul tekuće kiseline (npr. , propan - propan kiselina, etan - etan kiselina, heksan - heksanska kiselina, itd.). Naziv nezasićenih tečnih spojeva ukazuje na broj dvostrukih veza (mono-, di-, tri-, itd.) i dodaje završetak "ene". Numeracija tekućih atoma ugljika počinje ugljikom karboksilne (COOH-) grupe i označena je arapskim brojevima. C-atom najbliži COOH grupi označen je kao alfa, onaj do njega je označen kao beta, a krajnji atom ugljika u ugljikovodičnom radikalu označen je kao omega. Dvostruka veza u molekulu tekuće kiseline označava se simbolom Δ ili jednostavno daje broj atoma ugljika na kojem se nalazi dvostruka veza, što ukazuje na cis ili trans konfiguraciju lanca. Neki od najčešćih stambenih kompleksa i njihovi trivijalni, racionalni i sistematski nazivi dati su u tabeli 1.

Fizička svojstva

Niže masne kiseline su hlapljive tekućine oštrog mirisa, srednje masne kiseline su ulja neugodnog užeglog mirisa, a više masne kiseline su čvrste kristalne tvari koje su praktički bez mirisa.

Samo mravlja kiselina (vidi), sirćetna kiselina (vidi) i propionska kiselina se miješaju s vodom u svakom pogledu; u višim članovima serije tečnih kiselina, rastvorljivost se brzo smanjuje i konačno postaje jednaka nuli. Jedinjenja J. su visoko rastvorljiva u alkoholu i eteru.

Tačke topljenja u homolognom nizu tečnih kristala se povećavaju, ali neravnomjerno. Tečni kristali s parnim brojem C atoma tope se na višoj temperaturi od sljedećih tekućih kristala, koji imaju još jedan C atom (tablica 2). U oba ova niza (sa parnim i neparnim brojem C atoma) razlika u temperaturama topljenja dva uzastopna člana postepeno se smanjuje.

Ova posebna razlika između tečnih jedinjenja sa parnim i neparnim brojem C-atoma u molekulu se manifestuje ne samo u tačkama topljenja, već donekle i u hemijskim svojstvima. pa čak iu njihovim biološkim svojstvima. Tako se kiseline sa parnim brojem C-atoma raspadaju, prema G. Embdenu, prilikom krvarenja u jetri do acetona, ali kiseline sa neparnim brojem C-atoma se ne razgrađuju.

Tečni kristali su snažno povezani i čak i na temperaturama koje prelaze njihovu tačku ključanja, pokazuju dvostruko mol. težine nego što njihova formula sugerira. Ova povezanost se objašnjava pojavom vodikovih veza između pojedinačnih molekula tekućine.

Hemijska svojstva

Hemijska svojstva tečnih spojeva određena su svojstvima njihovih COOH grupa i ugljikovodičnih radikala. U COOH grupi, O-H veza je oslabljena zbog pomaka u gustoći elektrona u dvostrukoj C=O vezi prema kisiku, te se stoga proton može lako ukloniti. To dovodi do pojave stabilnog anjona:

Elektronski afinitet karbonilnog ostatka može se djelomično zadovoljiti susjednom metilenskom grupom; atomi vodika su najaktivniji u odnosu na ostale. Konstanta disocijacije COOH grupe tečnih jedinjenja je 10 -4 -10 -5 M, odnosno njena vrednost je mnogo niža od vrednosti neorganskih jedinjenja. Najjača od kiselina je mravlja kiselina. COOH grupa tečne kiseline ima sposobnost da reaguje u vodenim rastvorima sa zemnoalkalnim metalima. Soli viših tečnih spojeva s ovim metalima nazivaju se sapuni (vidi). Sapuni imaju svojstva surfaktanata - deterdženata (vidi). Natrijum sapuni su čvrsti, a kalijum tečni. Hidroksilne COOH grupe tečne kiseline mogu se lako zamijeniti halogenom kako bi se formirali kiseli halogenidi, koji se široko koriste u organskim sintezama. Prilikom zamjene halogena ostatkom druge kiseline nastaju tekući anhidridi kiseline, pri zamjeni ostatka alkoholom nastaju njihovi esteri, s amonijakom - amidi, a s hidrazinom - hidrazidi. Najčešći u prirodi su estri trobaznog alkohola glicerola i više masne kiseline - masti (vidi). Vodik alfa atoma ugljenika tečnih kristala može se lako zameniti halogenom da bi se formirali tečni kristali koji sadrže halogen.Nezasićeni tečni kristali mogu postojati u obliku cis- i trans-izomera. Većina prirodnih nezasićenih masnih kiselina ima cis konfiguraciju (vidi Izomerizam). Stepen nezasićenosti tečnosti određuje se jodometrijskom titracijom dvostrukih veza. Proces pretvaranja nezasićenih masnih kiselina u zasićene naziva se hidrogenacija; obrnuti proces je dehidrogenacija (vidi Hidrogenacija).

Prirodne masne kiseline se dobijaju hidrolizom masti (njihova saponifikacija) nakon čega sledi frakciona destilacija ili hromatografsko odvajanje oslobođenih masnih kiselina.Ne-prirodne masne kiseline se dobijaju oksidacijom ugljovodonika; reakcija se odvija kroz fazu formiranja hidroperoksida i ketona.

Oksidacija masnih kiselina

Kao energetski materijal, tekuće kiseline se koriste u procesu beta oksidacije. Godine 1904. F. Knoop je iznio hipotezu koja objašnjava mehanizam oksidacije masnih kiselina u životinjskom tijelu.

Ova hipoteza je izgrađena na osnovu utvrđivanja prirode konačnih metaboličkih produkata izlučenih u urinu nakon davanja ko-fenil supstituiranih masnih kiselina životinjama.U eksperimentima F. Knoopa, primjena fenil supstituiranih masnih kiselina koje sadrže paran broj C-atoma životinjama je uvijek bio praćen oslobađanjem fenil octene kiseline u urinu, a oni koji sadrže neparan broj C-atoma - oslobađanjem benzojeve kiseline. Na osnovu ovih podataka, F. Knoop je sugerirao da se oksidacija tekućeg molekula kiseline događa uzastopnim odsijecanjem fragmenata sa dva ugljika iz nje iz karboksilne grupe (Shema 1):

Hipoteza F. Knoopa, nazvana teorija beta oksidacije, je osnova modernih ideja o mehanizmu oksidacije masnih kiselina.Sljedeće metode i otkrića su odigrala važnu ulogu u razvoju ovih ideja: 1) uvođenje radioaktivnu oznaku (14 C) u molekulu masnih kiselina za proučavanje njihove izmjene; 2) utvrđivanje od strane Munoza i L. F. Leloira činjenice da su za oksidaciju masnih kiselina ćelijskim homogenatima potrebni isti kofaktori kao i za oksidaciju piruvata (anorganski fosfat, ioni Mg 2+, citokrom c, ATP i koji supstrat Ciklus trikarboksilne kiseline - sukcinat, fumarat, itd.); 3) utvrđivanje činjenice da se oksidacija masnih kiselina, kao i supstrata ciklusa trikarboksilne kiseline (vidi ciklus trikarboksilne kiseline), odvija samo u mitohondrijima ćelije [Lehninger (A. L. Lehninger) i Kennedy (E. P. Kennedy)] ; 4) utvrđivanje uloge karnitina u transportu masnih kiselina iz citoplazme u mitohondrije; 5) otkriće koenzima A od strane F. Lipmanna i F. Linena; 6) izolacija iz životinjskih tkiva u prečišćenom obliku multienzimskog kompleksa odgovornog za oksidaciju masti.

Proces oksidacije željezne kiseline općenito se sastoji od sljedećih faza.

Slobodna masna kiselina, bez obzira na dužinu lanca ugljikovodika, je metabolički inertna i ne može se podvrgnuti bilo kakvoj transformaciji, uključujući oksidaciju, sve dok se ne aktivira.

U citoplazmi ćelije dolazi do aktivacije masnih kiselina, uz učešće ATP-a, redukovanog CoA (KoA-SH) i jona Mg 2+.

Reakciju katalizira enzim tiokinaza:

Kao rezultat ove reakcije nastaje acil-CoA, koji je aktivni oblik masnih kiselina.Izolovano je i proučavano nekoliko tiokinaza. Jedna od njih katalizuje aktivaciju masnih kiselina sa dužinom lanca ugljikovodika od C2 do C3, druga od C4 do C12, a treća od C10 do C22.

Transport u mitohondrije. Koenzimski oblik masnih kiselina, poput slobodnih masnih kiselina, nema sposobnost prodiranja u mitohondrije, gdje zapravo dolazi do njihove oksidacije.

Utvrđeno je da se prijenos aktivnog oblika masnih kiselina u mitohondrije vrši uz sudjelovanje dušične baze karnitina. Kombinacijom sa masnim kiselinama pomoću enzima acilkarnitin transferaze, karnitin formira acilkarnitin, koji ima sposobnost prodiranja u mitohondrijalnu membranu.

U slučaju palmitinske kiseline, na primjer, formiranje palmitil-karnitina je predstavljeno na sljedeći način:

Unutar mitohondrijske membrane, uz sudjelovanje CoA i mitohondrijalne palmitil-karnitin transferaze, dolazi do obrnute reakcije - cijepanje palmitil-karnitina; u ovom slučaju, karnitin se vraća u citoplazmu ćelije, a aktivni oblik palmitinske kiseline, palmitil-CoA, prelazi u mitohondrije.

Prva faza oksidacije. Unutar mitohondrija, uz sudjelovanje dehidrogenaza masnih kiselina (enzimi koji sadrže FAD), počinje oksidacija aktivnog oblika masnih kiselina u skladu s teorijom beta oksidacije.

U ovom slučaju, acil-CoA gubi dva atoma vodika na alfa i beta pozicijama, pretvarajući se u nezasićeni acil-CoA:

Hidratacija. Nezasićeni acil-CoA vezuje molekulu vode uz učešće enzima enoil hidrataze, što rezultira stvaranjem beta-hidroksiacil-CoA:

Druga faza oksidacije masnih kiselina, kao i prva, odvija se dehidrogenacijom, ali u ovom slučaju reakciju kataliziraju dehidrogenaze koje sadrže NAD. Oksidacija se događa na mjestu beta atoma ugljika s formiranjem keto grupe na ovoj poziciji:

Završna faza jednog kompletnog oksidacionog ciklusa je cijepanje beta-ketoacil-CoA tiolizom (a ne hidrolizom, kako je pretpostavio F. Knoop). Reakcija se odvija uz učešće CoA i enzima tiolaze. Formira se acil-CoA skraćen za dva atoma ugljika i oslobađa se jedan molekul octene kiseline u obliku acetil-CoA:

Acetil-CoA prolazi kroz oksidaciju u ciklusu trikarboksilne kiseline do CO 2 i H 2 O, a acil-CoA ponovo prolazi cijelim putem beta-oksidacije, a to se nastavlja do razgradnje acil-CoA, koji se sve više skraćuje za dva atomi ugljika će dovesti do formiranja posljednje acetil-CoA čestice (Shema 2).

Tokom beta oksidacije, na primjer, palmitinske kiseline, ponavlja se 7 ciklusa oksidacije. Stoga se ukupni rezultat njegove oksidacije može predstaviti formulom:

C 15 H 31 COOH + ATP + 8KoA-SH + 7NAD + 7FAD + 7H 2 O -> 8CH 3 CO-SKOA + AMP + 7NAD-H 2 + 7FAD-H 2 + pirofosfat

Naknadna oksidacija 7 molekula NAD-H 2 daje formiranje 21 molekula ATP-a, oksidacija 7 molekula FAD-H 2 - 14 molekula ATP-a i oksidacija 8 molekula acetil-CoA u ciklusu trikarboksilne kiseline - 96 molekula ATP-a. Uzimajući u obzir jednu molekulu ATP-a potrošenu na samom početku na aktivaciju palmitinske kiseline, ukupan prinos energije za potpunu oksidaciju jednog molekula palmitinske kiseline u životinjskom organizmu iznosit će 130 molekula ATP-a (sa potpunom oksidacijom glukoze). molekula, formira se samo 38 ATP molekula). Budući da je promjena slobodne energije pri potpunom sagorijevanju jednog molekula palmitinske kiseline 2338 kcal, a energetski bogatu fosfatnu vezu ATP-a karakterizira vrijednost od 8 kcal, lako je izračunati da otprilike 48% ukupnog potencijala energija palmitinske kiseline tokom njene oksidacije u tijelu se koristi za ponovnu sintetizaciju ATP-a, a ostatak se očigledno gubi kao toplina.

Mala količina masnih kiselina u tijelu prolazi kroz omega-oksidaciju (oksidacija na mjestu metil grupe) i alfa-oksidaciju (na mjestu drugog C-atoma). U prvom slučaju nastaje dikarboksilna kiselina, u drugom - masna kiselina skraćena za jedan atom ugljika.Obje vrste oksidacije se javljaju u mikrosomima ćelije.

Sinteza masnih kiselina

Budući da je bilo koja od reakcija oksidacije masnih kiselina sama po sebi reverzibilna, sugerirano je da je biosinteza masnih kiselina proces obrnut od njihove oksidacije. U to se vjerovalo sve do 1958. godine, dok nije ustanovljeno da se u ekstraktima jetre golubova sinteza masnih kiselina iz acetata može dogoditi samo u prisustvu ATP-a i bikarbonata. Pokazalo se da je bikarbonat apsolutno neophodna komponenta, iako sam nije bio uključen u molekulu masne kiseline.

Zahvaljujući istraživanju S. F. Wakila, F. Linena i R. V. Vagelosa 60-70-ih godina. 20ti vijek Utvrđeno je da stvarna jedinica biosinteze masnih kiselina nije acetil-CoA, već malonil-CoA. Potonji nastaje karboksilacijom acetil-CoA:

Za karboksilaciju acetil-CoA bili su potrebni bikarbonatni, ATP i Mg2+ joni. Enzim koji katalizuje ovu reakciju, acetil-CoA karboksilaza, sadrži biotin kao prostetičku grupu (vidi). Avidin, inhibitor biotina, inhibira ovu reakciju, kao i sintezu masnih kiselina općenito.

Ukupna sinteza masnih kiselina, na primjer, palmitinske kiseline, uz učešće malonil-CoA može se predstaviti sljedećom jednadžbom:

Kao što slijedi iz ove jednačine, za formiranje molekula palmitinske kiseline potrebno je 7 molekula malonil-CoA i samo jedan molekul acetil-CoA.

Proces sinteze masti je detaljno proučavan kod E. coli i nekih drugih mikroorganizama. Enzimski sistem koji se zove sintetaza masnih kiselina u E. coli sastoji se od 7 pojedinačnih enzima povezanih sa tzv. acil transfer protein (APP). AP B je izoliran u čistom obliku i proučavana je njegova primarna struktura. Mol. težina ovog proteina je 9750. Sadrži fosforilirani pantein sa slobodnom SH grupom. AP B nema enzimsku aktivnost. Njegova funkcija je povezana samo s prijenosom acil radikala. Redoslijed reakcija za sintezu masnih kiselina u E. coli može se predstaviti na sljedeći način:

Zatim se ciklus reakcije ponavlja, beta-ketokapronil-S-ACP uz učešće NADP-H 2 reducira se u beta-hidroksikapronil-S-ACP, potonji podvrgava dehidraciji da nastane nezasićeni heksenil-S-ACP, koji se zatim reduciran u zasićeni kapronil-S-ACP, koji ima ugljikov lanac dva atoma duži od butiril-S-APB, itd.

Dakle, slijed i priroda reakcija u sintezi masnih kiselina, počevši od formiranja beta-ketoacil-S-ACP pa do završetka jednog ciklusa produžetka lanca sa dva C-atoma, predstavljaju reverzne reakcije oksidacije masne kiseline.Međutim, putevi sinteze i oksidacije tečnosti se čak ni djelimično ne ukrštaju.

Nije bilo moguće otkriti ACP u životinjskim tkivima. Iz jetre je izolovan multienzimski kompleks koji sadrži sve enzime neophodne za sintezu masnih kiselina, enzimi ovog kompleksa su toliko čvrsto vezani jedni za druge da su svi pokušaji da se izoluju pojedinačno propali. Kompleks sadrži dvije slobodne SH grupe, od kojih jedna, kao u ACP, pripada fosforilisanom panteinu, a druga cisteinu. Sve reakcije sinteze masnih kiselina odvijaju se na površini ili unutar ovog multienzimskog kompleksa. Slobodne SH grupe kompleksa (i eventualno hidroksilna grupa serina koja je uključena u njegov sastav) učestvuju u vezivanju acetil-CoA i malonil-CoA, a u svim narednim reakcijama panteteinska SH grupa kompleksa igra istu ulogu kao SH grupa ACP, tj. učestvuje u vezivanju i prenosu acil radikala:

Dalji tok reakcija u životinjskom organizmu je potpuno isti kao što je gore prikazano za E. coli.

Sve do sredine 20. veka. verovalo se da je jetra jedini organ gde se odvija sinteza masnih kiselina.Tada je ustanovljeno da se sinteza masnih kiselina dešava i u crevnom zidu, u plućnom tkivu, u masnom tkivu, u koštanoj srži, u aktiviranje mliječne žlijezde, pa čak i u vaskularnom zidu. Što se tiče stanične lokalizacije sinteze, postoji razlog za vjerovanje da se ona događa u citoplazmi stanice. Karakteristično je da se hl sintetiše u citoplazmi ćelija jetre. arr. palmitinska kiselina. Što se tiče ostalih masnih kiselina, glavni način njihovog stvaranja u jetri je produžavanje lanca na bazi već sintetizirane palmitinske kiseline ili masnih kiselina egzogenog porijekla, primljenih iz crijeva. Na taj način, na primjer, nastaju tečna jedinjenja koja sadrže 18, 20 i 22 C atoma. Stvaranje masnih kiselina produžavanjem lanca događa se u mitohondrijima i mikrosomima ćelije.

Regulisana je biosinteza masnih kiselina u životinjskim tkivima. Odavno je poznato da jetra izgladnjelih životinja i životinja sa dijabetesom polako ugrađuje 14C-acetat u želudac.Ista stvar je uočena i kod životinja kojima su ubrizgane suvišne količine masti. Karakteristično je da se u homogenatima jetre takvih životinja acetil-CoA, ali ne i malonil-CoA, polako koristio za sintezu masnih kiselina. To je dovelo do pretpostavke da je reakcija koja ograničava brzinu procesa u cjelini povezana s aktivnošću acetil-CoA karboksilaze. Zaista, F. Linen je pokazao da dugolančani acil derivati ​​CoA u koncentraciji od 10 -7 M inhibiraju aktivnost ove karboksilaze. Dakle, samo nakupljanje masnih kiselina ima inhibitorni učinak na njihovu biosintezu putem povratnog mehanizma.

Još jedan regulacijski faktor u sintezi masnih kiselina, očigledno, je limunska kiselina (citrat). Mehanizam djelovanja citrata također je povezan s njegovim djelovanjem na acetil-CoA karboksilazu. U nedostatku citrata, acetil-CoA - jetrena karboksilaza je u obliku neaktivnog monomera sa mol. težine 540 000. U prisustvu citrata, enzim se pretvara u aktivni trimer sa mol. težina cca. 1.800.000 i obezbjeđuje 15-16 puta povećanje brzine sinteze masnih kiselina.Stoga se može pretpostaviti da sadržaj citrata u citoplazmi ćelija jetre regulatorno utiče na brzinu sinteze masnih kiselina. važan je za sintezu masnih kiselina koncentracija NADPH 2 u ćeliji.

Metabolizam nezasićenih masnih kiselina

Dobiveni su uvjerljivi dokazi da se u jetri životinja stearinska kiselina može pretvoriti u oleinsku kiselinu, a palmitinska kiselina u palmitolnu kiselinu. Ove transformacije, koje se dešavaju u mikrozomima ćelije, zahtevaju prisustvo molekularnog kiseonika, redukovanog sistema piridin nukleotida i citokroma b5. Mikrosomi također mogu pretvoriti mononezasićena jedinjenja u dinezasićena, na primjer, oleinsku kiselinu u 6,9-oktadekadiensku kiselinu. Uz desaturaciju masnih kiselina u mikrosomima dolazi i do njihovog elongacije, a oba se ova procesa mogu kombinovati i ponavljati. Na taj način, na primjer, iz oleinske kiseline nastaju nervonska i 5, 8, 11-eikozatetraenska kiselina.

Istovremeno, ljudska tkiva i brojne životinje izgubile su sposobnost sintetiziranja nekih višestruko nezasićenih spojeva. Tu spadaju linolna (9,12-oktadekadienska), linolenska (6,9,12-oktadekatrienska) i arahidonska (5, 8, 11, 14-eikozatetraenska) jedinjenja. Ova jedinjenja su klasifikovana kao esencijalne masne kiseline, a njihovim dugotrajnim odsustvom iz hrane, životinje usporavaju rast i razvijaju se karakteristične lezije kože i dlake. Opisani su slučajevi insuficijencije esencijalnih masnih kiselina kod ljudi. Linolna i linolenska kiselina, koje sadrže dvije odnosno tri dvostruke veze, kao i srodne višestruko nezasićene masne kiseline (arahidonska kiselina, itd.) konvencionalno se kombiniraju u grupu koja se naziva "vitamin F".

Biol, uloga esencijalnih masnih kiselina postala je jasnija u vezi s otkrićem nove klase fiziološki aktivnih spojeva - prostaglandina (vidi). Utvrđeno je da su prekursori ovih jedinjenja arahidonska kiselina i, u manjoj meri, linolna kiselina.

Masne kiseline su dio niza lipida: glicerida, fosfatida (vidi), estera holesterola (vidi), sfingolipida (vidi) i voskova (vidi).

Glavna plastična funkcija masnih kiselina svodi se na njihovo učešće u sastavu lipida u izgradnji biola, membrana koje čine skelet životinjskih i biljnih ćelija. U biolu se nalaze membrane hl. arr. estri sljedećih masnih kiselina: stearinska, palmitinska, oleinska, linolna, linolenska, arahidonska i dokozaheksaenska. Nezasićene masne kiseline biol lipida, membrane se mogu oksidirati stvaranjem lipidnih peroksida i hidroperoksida - tzv. peroksidacija nezasićenih masnih kiselina.

U tijelu životinja i ljudi lako se stvaraju samo nezasićene masne kiseline s jednom dvostrukom vezom (na primjer, oleinska kiselina). Mnogo sporije nastaju polinezasićene masne kiseline, od kojih se većina u organizam unosi hranom (esencijalne masne kiseline). Postoje posebni depoi masti, iz kojih se, nakon hidrolize (lipolize) masti, mogu mobilizirati masne kiseline kako bi se zadovoljile potrebe organizma.

Eksperimentalno je pokazano da konzumacija masti koje sadrže velike količine zasićenih masnih kiselina doprinosi razvoju hiperholesterolemije; Upotreba biljnih ulja koja sadrže velike količine nezasićenih masnih kiselina u hrani pomaže u smanjenju kolesterola u krvi (vidi Metabolizam masti).

Medicina najveću pažnju posvećuje nezasićenim masnim kiselinama.Ustanovljeno je da njihova prekomjerna oksidacija peroksidnim mehanizmom može imati značajnu ulogu u nastanku raznih patola, stanja, npr. radijacijskih oštećenja, malignih neoplazmi, manjka vitamina E, hiperoksija i trovanje ugljičnim tetrahloridom. Jedan od proizvoda peroksidacije nezasićenih masnih kiselina, lipofuscin, akumulira se u tkivima tokom starenja. Smjesa etil etera nezasićenih masnih kiselina, koja se sastoji od oleinske kiseline (cca. 15%), linolne kiseline (cca. 15%) i linolenske kiseline (cca. 57%), tzv. linetol (vidi), koristi se u prevenciji i liječenju ateroskleroze (vidi) i spolja kod opekotina i radijacijskih ozljeda kože.

U klinici se najviše koriste metode za kvantitativno određivanje slobodnih (neesterifikovanih) i eter vezanih masnih kiselina Metode kvantitativnog određivanja estersko vezanih masnih kiselina zasnivaju se na njihovoj transformaciji u odgovarajuće hidroksamske kiseline koje , u interakciji sa Fe 3+ jonima, formiraju obojene kompleksne soli.

Normalno, krvna plazma sadrži od 200 do 450 mg% esterifikovanih masnih kiselina i od 8 do 20 mg% neesterifikovanih masnih kiselina.Povećan sadržaj ovih poslednjih se primećuje kod dijabetesa, nefroze, nakon primene adrenalina. , tokom posta, kao i tokom emocionalnog stresa. Smanjenje sadržaja neesterifikovanih masnih kiselina opaženo je kod hipotireoze, tokom terapije glukokortikoidima, kao i nakon injekcije insulina.

Pojedinačne masne kiseline - pogledajte članke po njihovom nazivu (na primjer, arahidonska kiselina, arahinska kiselina, kaproinska kiselina, stearinska kiselina, itd.). Vidi također Metabolizam masti, Lipidi, Metabolizam holesterola.

Tabela 1. NAZIVI I FORMULE NEKIH OD NAJČEŠĆIH MASNIH KISELINE

Zinovjev A. A. Hemija masti, M., 1952; Newsholm E. i Start K. Regulacija metabolizma, trans. sa engleskog, M., 1977; Perekalin V.V. i Sonne S.A. Organska hemija, M., 1973; Biohemija i metodologija lipida, ur. od A. R. Jonsona a. J.B. Davenport, N.Y., 1971; Masne kiseline, ur. K. S. Markley, pt 1-3, N. Y.-L., 1960-1964, bibliogr.; Metabolizam lipida, ur. od S. J. Wakila, N. Y.-L., 1970.

A. N. Klimov, A. I. Arčakov.