Magasabb zsírsavak oxidációja. Zsírsav oxidációs zavar Zsírsav béta oxidációs enzimek

2.1. A zsírsavak oxidációja a sejtekben

A magasabb zsírsavak háromféleképpen oxidálhatók a sejtekben:

a) a-oxidációval,

b) b-oxidációval,

c) w-oxidációval.

A magasabb zsírsavak a- és w-oxidációs folyamatai a sejt mikroszómáiban monooxigenáz enzimek részvételével zajlanak, és főként plasztikus funkciót töltenek be - ezek során hidroxisavak, ketosavak és páratlan szénatomszámú savak szintézise. A sejtekhez szükséges atomok keletkeznek. Így az a-oxidáció során egy zsírsav egy szénatommal lerövidül, így páratlan számú „C” atomos savvá alakul, a megadott séma szerint:

2.1.1. b-A magasabb zsírsavak oxidációja A magasabb zsírsavak oxidációjának fő módszere, legalábbis a sejtben oxidált ebbe az osztályba tartozó vegyületek teljes mennyiségéhez viszonyítva, a b-oxidáció folyamata, amelyet Knoop fedezett fel 1904-ben. Ez a folyamat a magasabb zsírsavak fokozatos oxidatív lebontásának folyamataként definiálható, amelynek során az aktivált magasabb zsírsavmolekula karboxilcsoportjából acetil-CoA formájában két szénből álló fragmensek egymás után lehasadnak. .

A sejtbe jutó magasabb zsírsavak aktiválódnak és acil-CoA-vá (R-CO-SKoA) alakulnak, a zsírsavak aktiválódása pedig a citoszolban történik. A zsírsavak b-oxidációja a mitokondriális mátrixban megy végbe. Ugyanakkor a mitokondriumok belső membránja áthatolhatatlan az acil-CoA számára, ami felveti az acilmaradékok citoszolból a mitokondriális mátrixba történő transzportjának mechanizmusát.

Az acilmaradékok a belső mitokondriális membránon keresztül egy speciális hordozóanyag, a karnitin (CN) segítségével kerülnek szállításra:

A citoszolban a külső acilCoA:karnitin-aciltranszferáz enzim (az alábbi ábrán E1) segítségével a magasabb zsírsavmaradék a koenzim-A-ból karnitinbe kerül, így acilkarnitin keletkezik:

Az acilkarnitinin egy speciális karnitin-acilkarnitin-transzlokáz rendszer közreműködésével a membránon keresztül a mitokondriumba jut, és a mátrixban a belső acil-CoA: karnitin-aciltranszferáz (E2) enzim segítségével az acilmaradék átkerül karnitin intramitokondriális koenzim A-vá. Ennek eredményeként egy aktivált maradék jelenik meg a mitokondriális mátrix zsírsavában acil-CoA formájában; a felszabaduló karnitin ugyanazt a transzlokázt felhasználva a mitokondriális membránon keresztül a citoszolba jut, ahol egy új transzportciklusba kerülhet. A mitokondriumok belső membránjába épített karnitin acilkarnitin transzlokáz egy acilkarnitin molekulát visz át a mitokondriumba a mitokondriumból eltávolított karnitin molekuláért cserébe.

A mitokondriális mátrixban lévő aktivált zsírsav fokozatos ciklikus oxidáción megy keresztül a következő séma szerint:

Egy b-oxidációs ciklus eredményeként a zsírsav gyök 2 szénatommal rövidül, és a hasított fragmens acetil-CoA formájában szabadul fel. Összefoglaló ciklusegyenlet:

A b-oxidáció egyik ciklusa során például a sztearoil-CoA palmitoil-CoA-vá történő átalakítása során acetil-CoA képződéssel 91 kcal/mol szabad energia szabadul fel, de ennek az energia nagy része a formában halmozódik fel. a redukált koenzimekből származó energia, és a hő formájában jelentkező energiaveszteség csak körülbelül 8 kcal/mol.

A keletkező acetil-CoA bejuthat a Krebs-ciklusba, ahol végtermékekké oxidálódik, vagy más sejtszükségletekre, például koleszterinszintézisre is felhasználható. A 2 szénatommal lerövidült acil-CoA új b-oxidációs ciklusba lép. Több egymást követő oxidációs ciklus eredményeként az aktivált zsírsav teljes szénlánca "n" acetil-CoA molekulára hasad, az "n" értékét az eredeti zsírsavban lévő szénatomok száma határozza meg.

Egy b-oxidációs ciklus energiahatását az alapján lehet értékelni, hogy a ciklus során 1 molekula FADH2 és 1 molekula NADH + H keletkezik. Amikor belépnek a légzési enzimek láncába, 5 ATP molekula (2 + 3) szintetizálódik. Ha a keletkező acetil-CoA a Krebs-ciklusban oxidálódik, a sejt 12 további ATP-molekulát kap.

A sztearinsav esetében a b-oxidáció általános egyenlete a következő:

A számítások azt mutatják, hogy a sztearinsav sejtben történő oxidációja során 148 ATP-molekula szintetizálódik. Az oxidáció energiamérlegének kiszámításakor ebből a mennyiségből ki kell zárni egy zsírsav aktiválása során elhasznált 2 makroerg ekvivalenst (az aktiválás során az ATP AMP-ra és 2 H3PO4-re bomlik). Így, amikor a sztearinsav oxidálódik, a sejt 146 ATP-molekulát kap.

Összehasonlításképpen: 3, szintén 18 szénatomot tartalmazó glükózmolekula oxidációja során a sejt mindössze 114 ATP-molekulát kap, i.e. A magasabb zsírsavak hasznosabb energiahordozók a sejtek számára, mint a monoszacharidok. Nyilvánvalóan ez a körülmény az egyik fő oka annak, hogy a szervezet energiatartalékai túlnyomórészt triacilglicerinek, nem pedig glikogén formájában jelennek meg.

1 mól sztearinsav oxidációja során felszabaduló szabad energia teljes mennyisége körülbelül 2632 kcal, amelyből körülbelül 1100 kcal szintetizált ATP-molekulák nagy energiájú kötéseinek energiája formájában halmozódik fel. a teljes felszabaduló szabad energia felhalmozódik.

A magasabb zsírsavak b-oxidációjának sebességét egyrészt a zsírsavak sejtbeli koncentrációja, másrészt a külső acil-CoA: karnitin-aciltranszferáz aktivitása határozza meg. Az enzim aktivitását a malonil-CoA gátolja. Az utolsó szabályozó mechanizmus jelentésére kicsit később térünk ki, amikor a zsírsavak oxidációs és szintézise folyamatainak koordinációjáról lesz szó a sejtben.

Narancssárga mandulák és koleszterin-észterek felhalmozódása más retikuloendoteliális szövetekben. A patológia az apo A-I felgyorsult katabolizmusához kapcsolódik. A lipidek emésztése és felszívódása. Epe. Jelentése. A máj exokrin funkciójáról szóló modern doktrína kialakulásának hajnalán, amikor a természettudósok még csak az első...

A sejtekben végbemenő kémiai átalakulások dinamikáját a biológiai kémia vizsgálja. Az élettan feladata, hogy meghatározza a szervezet összes anyag- és energiafelhasználását, és azt, hogy a megfelelő táplálkozás segítségével hogyan kell pótolni azokat. Az energia-anyagcsere a szervezet általános állapotának és élettani aktivitásának mutatója. A biológiában és a...

Esszenciális zsírsavak közé sorolt ​​savak (linolénsav, linolénsav, arachidonsav), amelyek emberben és állatban nem szintetizálódnak. A zsírokkal biológiailag aktív anyagok komplexe kerül a szervezetbe: foszfolipidek, szterinek. Triacilglicerinek – fő funkciójuk a lipid tárolás. A citoszolban finom emulgeált olajos cseppek formájában találhatók meg. Összetett zsírok:...

... α,d – glükóz glükóz – 6 – foszfát A glükóz – 6 – foszfát képződésével a glikolízis és a glikogenolízis útja egybeesik. A glükóz-6-foszfát kulcsszerepet játszik a szénhidrát-anyagcserében. A következő anyagcsere utakon lép be: glükóz - 6 - foszfát glükóz + H3PO4 fruktóz - 6 - foszfát-pentóz lebontási útvonal (bejut a vérbe stb. ...

És a légzési lánc, hogy a zsírsavak energiáját az ATP kötések energiájává alakítsa.

Zsírsav-oxidáció (β-oxidáció)

A β-oxidáció elemi diagramja.

Ezt az utat β-oxidációnak nevezik, mivel a zsírsav 3. szénatomja (β-helyzet) karboxilcsoporttá oxidálódik, míg ezzel egyidejűleg az eredeti zsírsav C 1 és C 2 acetilcsoportja, lehasad a savtól.

A β-oxidációs reakciók a test legtöbb sejtjének mitokondriumában fordulnak elő (kivéve az idegsejteket). Az oxidációhoz olyan zsírsavakat használnak, amelyek a vérből jutnak be a citoszolba, vagy saját intracelluláris TAG-juk lipolízise során jelennek meg. A palmitinsav oxidációjának általános egyenlete a következő:

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

A zsírsav-oxidáció szakaszai

Zsírsav aktiválási reakció.

1. A mitokondriális mátrixba való behatolás és az oxidáció előtt a zsírsavat aktiválni kell a citoszolban. Ezt úgy érik el, hogy koenzim-A-t adnak hozzá, hogy acil-S-CoA-t képezzenek. Az Acyl-S-CoA egy nagy energiájú vegyület. A reakció visszafordíthatatlansága a difoszfát két foszforsavmolekulává történő hidrolízisével érhető el.

A zsírsavak karnitinfüggő transzportja a mitokondriumba.

2. Az Acyl-S-CoA nem képes átjutni a mitokondriális membránon, így a karnitin vitaminszerű anyaggal kombinálva van mód a szállítására. A mitokondriumok külső membránja a karnitin-aciltranszferáz I enzimet tartalmazza.

A karnitint a májban és a vesében szintetizálják, majd más szervekbe szállítják. A szülés előtti időszakban és az első életévekben a karnitin jelentősége rendkívül magas a szervezet számára. A gyermek testének és különösen az agyának energiaellátása két párhuzamos folyamaton keresztül történik: a zsírsavak karnitinfüggő oxidációján és a glükóz aerob oxidációján keresztül. A karnitin szükséges az agy és a gerincvelő növekedéséhez, az idegrendszer minden mozgásért és izomkölcsönhatásért felelős részének kölcsönhatásához. Vannak tanulmányok, amelyek összefüggésbe hozzák az agyi bénulást és a „bölcsőben való halál” jelenségét a karnitinhiánnyal.

3. A karnitinhez való kötődés után a zsírsavat a transzlokáz a membránon keresztül szállítja. Itt, a membrán belső oldalán a karnitin-aciltranszferáz II enzim ismét acil-S-CoA-t képez, amely belép a β-oxidációs útvonalba.

A zsírsavak β-oxidációjának reakciósorozata.

4. Maga a β-oxidáció folyamata 4, ciklikusan ismétlődő reakcióból áll. Sorban mennek keresztül oxidáción (acil-SCoA-dehidrogenáz), hidratálódáson (enoil-SCoA-hidratáz) és ismét a 3. szénatom oxidációján (hidroxi-acil-SCoA-dehidrogenáz). Az utolsó transzferáz reakcióban az acetil-SCoA lehasad a zsírsavról. A maradék (két szénatommal rövidített) zsírsavhoz HS-CoA-t adnak, és visszatér az első reakcióhoz. Ezt addig ismételjük, amíg az utolsó ciklus két acetil-SCoA-t nem termel.

A β-oxidáció energiamérlegének kiszámítása

A zsírsavak β-oxidációja során képződött ATP mennyiségének kiszámításakor figyelembe kell venni:

• a képződött acetil-SCoA mennyiségét a zsírsavban lévő szénatomok számának szokásos 2-vel való osztása határozza meg;
• β-oxidációs ciklusok száma. A β-oxidációs ciklusok száma könnyen meghatározható a zsírsav mint két szénatomos egységek láncolata alapján. Az egységek közötti szünetek száma megfelel a β-oxidációs ciklusok számának. Ugyanez az érték kiszámítható az (n/2 −1) képlettel, ahol n a szénatomok száma a savban;
• a kettős kötések száma egy zsírsavban. Az első β-oxidációs reakcióban kettős kötés jön létre a FAD részvételével. Ha egy kettős kötés már jelen van a zsírsavban, akkor nincs szükség erre a reakcióra, és nem képződik FADN 2. A formálatlan FADN 2 száma megfelel a kettős kötések számának. A ciklus többi reakciója változás nélkül megy végbe;
• az aktiválásra fordított ATP energia mennyisége (mindig két nagy energiájú kötésnek felel meg).

Példa. A palmitinsav oxidációja

• Mivel 16 szénatom van, a β-oxidáció 8 molekula acetil-SCoA-t termel. Ez utóbbi belép a TCA-ciklusba, amikor egy ciklusban oxidálódik, 3 molekula NADH, 1 molekula FADH 2 és 1 molekula GTP képződik, ami 12 molekula ATP-nek felel meg (lásd még: Előállítási módszerek energia a sejtben). Tehát 8 molekula acetil-S-CoA 8 × 12 = 96 molekula ATP képződését biztosítja.
• palmitinsav esetében a β-oxidációs ciklusok száma 7. Minden ciklusban 1 molekula FADH 2 és 1 molekula NADH képződik. A légzőláncba belépve összesen 5 ATP-molekulát „adnak”. Így 7 ciklus alatt 7 × 5 = 35 ATP molekula keletkezik.
• A palmitinsavban nincsenek kettős kötések.
• 1 molekula ATP-t használnak a zsírsav aktiválására, amely azonban AMP-vé hidrolizálódik, azaz 2 nagy energiájú kötés vagy két ATP költ el.

Így összegezve 96 + 35-2 = 129 ATP molekula keletkezik a palmitinsav oxidációja során.

A zsírsavak energiájának ATP-kötések energiájává történő átalakításához a zsírsavak CO 2 -dá és vízzé történő oxidációjának metabolikus útvonala van, amely szorosan összefügg a trikarbonsavciklussal és a légzési lánccal. Ezt az utat hívják β-oxidáció, mert a zsírsav 3. szénatomja (β-helyzet) karboxilcsoporttá oxidálódik, és ezzel egyidejűleg az eredeti zsírsav C 1 és C 2 acetilcsoportja is lehasad a savról.

A β-oxidáció elemi diagramja

β-oxidációs reakciók mennek végbe mitokondriumok a legtöbb sejt a szervezetben (az idegsejtek kivételével). Azokat a zsírsavakat, amelyek a vérből kerülnek a citoszolba, vagy saját intracelluláris TAG-jaik lipolízise során jelennek meg, oxidációra használják fel. A palmitinsav oxidációjának általános egyenlete a következő:

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

A zsírsav-oxidáció szakaszai

1. Mielőtt behatol a mitokondriális mátrixba és oxidálódik, a zsírsav must aktiválja a citoszolban. Ezt úgy érik el, hogy koenzim-A-t adnak hozzá, hogy acil-SCoA-t képezzenek. Az acil-SCoA egy nagy energiájú vegyület. A reakció visszafordíthatatlansága a difoszfát két foszforsavmolekulává történő hidrolízisével érhető el.

Az acil-SCoA szintetázok az endoplazmatikus retikulumban, a mitokondriumok külső membránján és azon belül találhatók. A különböző zsírsavakra specifikus szintetázok széles skálája létezik.

Zsírsav aktiválási reakció

2. Az Acyl-SCoA nem képes átjutni a mitokondriális membránon, így egy vitaminszerű anyaggal, karnitinnel (B11-vitamin) kombinálva van mód annak átvitelére. A mitokondriumok külső membránján egy enzim található karnitin-aciltranszferáz I.

A zsírsavak karnitinfüggő transzportja a mitokondriumba

A karnitint a májban és a vesében szintetizálják, majd más szervekbe szállítják. Ban ben méhen belüli időszakban és in korai évek Az életben a karnitin jelentősége rendkívül nagy a szervezet számára. Az idegrendszer energiaellátása gyerekeknek A test és különösen az agy működését két párhuzamos folyamat végzi: a zsírsavak karnitinfüggő oxidációja és a glükóz aerob oxidációja. A karnitin szükséges az agy és a gerincvelő növekedéséhez, az idegrendszer minden mozgásért és izomkölcsönhatásért felelős részének kölcsönhatásához. Vannak tanulmányok, amelyek összefüggésbe hozzák a karnitinhiányt agyi bénulásés jelenség" halál a bölcsőben".

A csecsemők, a koraszülöttek és az alacsony születési súlyú csecsemők különösen érzékenyek a karnitinhiányra. Endogén készleteik gyorsan kimerülnek különféle stresszhelyzetekben (fertőző betegségek, gyomor-bélrendszeri betegségek, táplálkozási zavarok). A karnitin bioszintézise nem elegendő, és a szokásos élelmiszerekből történő bevitel nem képes megfelelő szintet fenntartani a vérben és a szövetekben.

3. A karnitinhez való kötődés után a zsírsavat a transzlokáz a membránon keresztül szállítja. Itt, a membrán belső oldalán a karnitin-aciltranszferáz II enzim ismét acil-SCoA-t képez, amely belép a β-oxidációs útvonalba.

4. Maga a folyamat β-oxidáció 4 ciklikusan ismétlődő reakcióból áll. Sorban történnek oxidáció(acil-SCoA dehidrogenáz), hidratáció(enoil-SCoA hidratáz) és újra oxidáció 3. szénatom (hidroxiacil-SCoA dehidrogenáz). Az utolsó transzferáz reakcióban az acetil-SCoA lehasad a zsírsavról. A maradék (két szénatommal rövidített) zsírsavhoz HS-CoA-t adnak, és visszatér az első reakcióhoz. Ezt addig ismételjük, amíg az utolsó ciklus két acetil-SCoA-t nem termel.

A zsírsavak β-oxidációjának reakciósorozata

A β-oxidáció energiamérlegének kiszámítása

Korábban az oxidációs hatásfok számításakor a NADH P/O együtthatóját 3,0-nak vettük, a FADH 2 esetében pedig 2,0-nak.

A modern adatok szerint a P/O együttható értéke NADH esetén 2,5, FADH 2 esetén 1,5.

A zsírsavak β-oxidációja során képződött ATP mennyiségének kiszámításakor figyelembe kell venni:

• a képződött acetil-SCoA mennyiségét a zsírsavban lévő szénatomok számának szokásos 2-vel való osztása határozza meg.
• szám β-oxidációs ciklusok. A β-oxidációs ciklusok száma könnyen meghatározható a zsírsav mint két szénatomos egységek láncolata alapján. Az egységek közötti szünetek száma megfelel a β-oxidációs ciklusok számának. Ugyanez az érték kiszámítható az (n/2 -1) képlettel, ahol n a szénatomok száma a savban.
• a kettős kötések száma egy zsírsavban. Az első β-oxidációs reakcióban kettős kötés jön létre a FAD részvételével. Ha egy kettős kötés már jelen van a zsírsavban, akkor nincs szükség erre a reakcióra, és nem képződik FADN 2. Az elveszett FADN 2 száma megfelel a kettős kötések számának. A ciklus többi reakciója változtatás nélkül megy végbe.
• az aktiválásra fordított ATP energia mennyisége (mindig két nagy energiájú kötésnek felel meg).

Példa. A palmitinsav oxidációja

1. Mivel 16 szénatom van, β-oxidáció jön létre 8 acetil-SCoA molekula. Ez utóbbi belép a TCA-ciklusba, a ciklus egy körében oxidálva 3 molekula NADH (7,5 ATP), 1 molekula FADH 2 (1,5 ATP) és 1 molekula GTP képződik, ami 10 molekulának felel meg. az ATP-ből. Tehát 8 molekula acetil-SCoA biztosítja a 8 × 10 = képződést 80 ATP molekulák.
2. Palmitinsavhoz a β-oxidációs ciklusok száma 7. Minden ciklusban 1 molekula FADH 2 (1,5 ATP) és 1 molekula NADH (2,5 ATP) termelődik. A légzőláncba belépve összesen 4 ATP molekulát „adnak”. Így 7 ciklus alatt 7 × 4 = 28 ATP molekula keletkezik.
3. Kettős kötések a palmitinsavban Nem.
4. 1 molekula ATP-t használnak fel a zsírsav aktiválására, amely azonban AMP-vé hidrolizálódik, azaz elpazarol 2 makroerg kapcsolat vagy két ATP.
5. Így összegezve azt kapjuk 80+28-2 =106 Az ATP-molekulák a palmitinsav oxidációja során keletkeznek.

Knoop 1904-ben a zsírsavak β-oxidációjának hipotézisét terjesztette elő nyulak különböző zsírsavakkal való takarmányozásában végzett kísérletek alapján, amelyekben a terminális metilcsoport egyik hidrogénatomját (az ω-szénatomnál) fenilgyökkel (C 6) helyettesítették. H 5 -).

Knoop azt javasolta, hogy a testszövetekben a zsírsavmolekula oxidációja a β-helyzetben történik; Ennek eredményeként a karboxilcsoport oldalán a zsírsavmolekulából a két szénből álló fragmensek egymás után leválnak.

A zsírsavak, amelyek az állatok és növények természetes zsírjainak részét képezik, egy páros szénatomszámú sorozatba tartoznak. Minden ilyen sav, egy pár szénatom eltávolításával, végül átmegy a vajsav szakaszán, amely a következő β-oxidáció után acetecetsavat ad. Ez utóbbit ezután két molekula ecetsavvá hidrolizálják.

A zsírsavak β-oxidációjának Knoop által javasolt elmélete a mai napig nem veszítette el jelentőségét, és nagyrészt a zsírsav-oxidáció mechanizmusával kapcsolatos modern elképzelések alapja.

Modern ötletek a zsírsav-oxidációról

Megállapítást nyert, hogy a zsírsavak oxidációja a sejtekben a mitokondriumokban történik egy multienzim komplex részvételével. Az is ismert, hogy a zsírsavak kezdetben az ATP és a HS-KoA részvételével aktiválódnak; E savak CoA-észterei szubsztrátként szolgálnak a zsírsavak enzimatikus oxidációjának minden további szakaszában; Tisztázták a karnitin szerepét a zsírsavak citoplazmából a mitokondriumokba történő szállításában is.

A zsírsav-oxidáció folyamata a következő fő szakaszokból áll.

A zsírsavak aktiválása és behatolásuk a citoplazmából a mitokondriumokba. A zsírsav „aktív formájának” (acil-CoA) kialakulása koenzim-A-ból és zsírsavból endergonikus folyamat, amely ATP-energia felhasználásával megy végbe:

A reakciót az acil-CoA szintetáz katalizálja. Számos ilyen enzim létezik: az egyik a 2-3 szénatomos zsírsavak aktiválását katalizálja, a másik - 4-12 atomos, a harmadik - a 12 vagy több szénatomos zsírsavak aktiválását.

Mint már említettük, a zsírsavak (acil-CoA) oxidációja a mitokondriumokban megy végbe. Az elmúlt években kimutatták, hogy az acil-CoA képessége, hogy a citoplazmából a mitokondriumokba behatoljon, meredeken megnövekszik egy nitrogéntartalmú bázis, a karnitin (γ-trimetilamino-β-hidroxi-butirát) jelenlétében. Az acil-CoA karnitinnel kombinálva egy specifikus citoplazmatikus enzim (karnitin-acil-CoA transzferáz) részvételével acilkarnitint (karnitin és zsírsav észterét) képez, amely képes behatolni a mitokondriumokba:

Miután az acilkarnitin áthalad a mitokondriális membránon, fordított reakció következik be - az acilkarnitin hasítása a HS-CoA és a mitokondriális karnitin acil-CoA transzferáz részvételével:

Ebben az esetben a karnitin visszatér a sejt citoplazmájába, és az acil-CoA oxidáción megy keresztül a mitokondriumokban.

A dehidrogénezés első szakasza. A mitokondriumokban lévő acil-CoA elsősorban enzimatikus dehidrogénezésnek van kitéve;

ebben az esetben az acil-CoA két hidrogénatomot veszít az α- és β-helyzetben, és egy telítetlen sav CoA-észterévé alakul:

Úgy tűnik, hogy számos FAD-tartalmú acil-CoA dehidrogenáz létezik, amelyek mindegyike meghatározott szénlánchosszúságú acil-CoA-ra specifikus.

Hidratációs szakasz. A telítetlen acil-CoA (enoil-CoA) az enoil-CoA-hidratáz enzim részvételével vízmolekulát köt. Ennek eredményeként β-hidroxi-acil-CoA képződik:

A dehidrogénezés második szakasza. A kapott β-hidroxi-acil-CoA-t ezután dehidrogénezzük. Ezt a reakciót NAD-függő dehidrogenázok katalizálják. A reakció a következő egyenlet szerint megy végbe:

Ebben a reakcióban a β-ketoacil-CoA kölcsönhatásba lép az A koenzimmel. Ennek eredményeként a β-ketoacil-CoA lehasad, és egy két szénatommal lerövidült acil-CoA, valamint egy két szénatomos fragmens képződik acetil-CoA formájában. . Ezt a reakciót acetil-CoA aciltranszferáz (vagy tioláz) katalizálja:

A keletkező acetil-CoA a trikarbonsav körfolyamatban (Krebs-ciklus) oxidáción megy keresztül, és a két szénatommal lerövidült acil-CoA ismételten végigmegy a teljes β-oxidációs úton, amíg butiril-CoA (4 szénatomos vegyület) képződik. ), amely viszont két acetil-CoA molekulává oxidálódik (lásd az ábrát).

Például a palmitinsav (C 16) esetében 7 oxidációs ciklus ismétlődik. Emlékezzünk arra, hogy egy n szénatomos zsírsav oxidációja során n/2-1 β-oxidációs ciklus megy végbe (azaz egy ciklussal kevesebb, mint n/2, mivel a butiril-CoA oxidációja azonnal két acetilmolekulát eredményez). -CoA) és összesen n/2 molekula acetil-CoA-t kapunk.

Ezért a palmitinsav p-oxidációjának általános egyenlete a következőképpen írható fel:

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

Energia egyensúly. A β-oxidáció minden egyes ciklusával 1 molekula FADH 2 és 1 molekula NADH 2 képződik. Ez utóbbiak a légzőláncban történő oxidáció és a kapcsolódó foszforiláció során a következőket adják: FADH 2 - két ATP molekula és NADH 2 - három ATP molekula, azaz összesen 5 ATP molekula képződik egy ciklusban. Palmitinsav oxidáció esetén 7 β-oxidációs ciklus (16/2 - 1 = 7) megy végbe, ami 5X7 = 35 ATP molekula képződéséhez vezet. A palmitinsav β-oxidációja során acetil-CoA molekulák képződnek, amelyek mindegyike a trikarbonsav ciklusban égve 12 ATP-molekulát termel, 8 molekula pedig 12X8 = 96 ATP-molekulát termel.

Így összesen a palmitinsav teljes oxidációjával 35 + 96 = 131 ATP-molekula képződik. Figyelembe véve azonban egy ATP-molekulát, amelyet kezdetben a palmitinsav aktív formájának (palmitoil-CoA) képződésére költöttek, a teljes energiahozam egy palmitinsavmolekula teljes oxidációjához állati körülmények között 131-1 lesz. = 130 ATP-molekula (megjegyzendő, hogy egy glükózmolekula teljes oxidációjával csak 36 ATP-molekula keletkezik).

Kiszámítások szerint ha a rendszer szabadenergia-változása (ΔG) egy palmitinsavmolekula teljes elégetésekor 9797 kJ, és az ATP energiában gazdag terminális foszfátkötését körülbelül 34,5 kJ érték jellemzi, akkor Kiderült, hogy a palmitinsav teljes potenciális energiájának körülbelül 45%-a a szervezetben oxidációja során felhasználható az ATP újraszintézisére, a fennmaradó rész pedig láthatóan hőként elvész.

ZSÍRSAV- alifás karbonsavak, amelyek közül sok megtalálható az állati és növényi zsírokban; az állatok és növények szervezetében a szabad zsírsavak és a lipidek részét képező zsírsavak rendkívül fontos – energikus és képlékeny – funkciót töltenek be. A telítetlen zsírsavak részt vesznek az emberi és állati szervezetben a biológiailag aktív anyagok egy speciális csoportjának - a prosztaglandinoknak - bioszintézisében (lásd). A vérszérum szabad és észterhez kötött zsírsavtartalma további diagnosztikai tesztként szolgál számos betegség esetében. A folyékony vegyületeket széles körben használják különféle szappanok készítéséhez, gumi- és gumitermékek, lakkok, zománcok és szárítóolajok előállításához.

A molekulában lévő karboxilcsoportok számától függően megkülönböztetünk egy-, két- és többbázisú folyékony vegyületeket, a szénhidrogén gyök telítettségi foka szerint pedig telített (telített) és telítetlen (telítetlen) folyékony vegyületeket. A folyékony savlánc szénatomjainak száma alapján Alacsonyabb (C1-C3), középső (C4-C9) és magasabb (C10-C26) csoportokra oszthatók - A telített zsírsavak általános molekulaképlete C n H 2 n O 2. A telítetlen zsírsavak általános képlete a kettős vagy hármas kötések számától függ.

A lakások kijelölésére racionális és szisztematikus nómenklatúrát használnak; Ezen túlmenően sok lakóparknak történelmi neve van. A racionális nómenklatúra szerint minden folyékony vegyületet az ecetsav származékának tekintenek, amelyekben a molekulában a metilcsoport hidrogénatomját szénhidrogén gyök helyettesíti. A szisztematikus nómenklatúra szerint a folyékony keverék neve annak a szénhidrogénnek a nevéből származik, amelynek molekulája ugyanannyi szénatomból épül fel, beleértve a karboxilcsoport szénatomját is, mint a folyékony savmolekula (pl. , propán - propánsav, etán - etánsav, hexán - hexánsav stb.). A telítetlen folyékony vegyületek neve a kettős kötések számát jelzi (mono-, di-, tri- stb.), és hozzáadja az „ene” végződést. A folyékony szénatomok számozása a karboxilcsoport (COOH-) szénatomjával kezdődik, és arab számokkal jelöljük. A COOH-csoporthoz legközelebbi C-atomot alfa-nak, a mellette lévőt béta-nak, a szénhidrogéngyökben lévő terminális szénatomot pedig omegának jelöljük. A folyékony savmolekulában lévő kettős kötést Δ szimbólummal jelöljük, vagy egyszerűen megadjuk annak a szénatomnak a számát, amelyen a kettős kötés található, jelezve a lánc cisz vagy transz konfigurációját. A leggyakoribb lakóépületek közül néhányat, valamint ezek triviális, racionális és szisztematikus elnevezéseit az 1. táblázat tartalmazza.

Fizikai tulajdonságok

Az alacsonyabb zsírsavak szúrós szagú illékony folyadékok, a közepes zsírsavak a kellemetlen avas szagú olajok, a magasabb zsírsavak pedig szilárd kristályos anyagok, amelyek gyakorlatilag szagtalanok.

Vízzel minden tekintetben csak hangyasavat (lásd), ecetsavat (lásd) és propionsavat kevernek össze; a folyékony sav sorozat magasabb tagjaiban az oldhatóság gyorsan csökken, és végül nullával egyenlővé válik. A J. vegyületek alkoholban és éterben jól oldódnak.

A folyadékkristályok homológ sorozatában az olvadáspont emelkedik, de egyenetlenül. A páros számú C atomot tartalmazó folyadékkristályok magasabb hőmérsékleten olvadnak meg, mint a következő, eggyel több szénatomot tartalmazó folyadékkristályok (2. táblázat). Mindkét sorozatban (páros és páratlan szénatomszámú) két egymást követő tag olvadási hőmérsékletének különbsége fokozatosan csökken.

Ez a különös különbség a molekulában páros és páratlan számú C-atomot tartalmazó folyékony vegyületek között nemcsak az olvadáspontokban, hanem bizonyos mértékig a kémiai tulajdonságokban is megnyilvánul. sőt biol, tulajdonságaikban is. Így a páros számú C-atomot tartalmazó savak G. Embden szerint a máj vérzése során acetonná bomlanak, de a páratlan számú C-atomot tartalmazó savak nem bomlanak le.

A folyadékkristályok erősen kapcsolódnak egymáshoz, és még a forráspontjukat meghaladó hőmérsékleten is kétszeres mol-értéket mutatnak. tömeg, mint amennyit a képletük sugall. Ezt az összefüggést az egyes folyadékmolekulák közötti hidrogénkötések előfordulása magyarázza.

Kémiai tulajdonságok

A folyékony vegyületek kémiai tulajdonságait COOH csoportjaik és szénhidrogén gyökök tulajdonságai határozzák meg. A COOH csoportban az O-H kötés gyengül a kettős C=O kötés elektronsűrűségének oxigén felé történő eltolódása miatt, és ezért a proton könnyen eltávolítható. Ez stabil anion megjelenéséhez vezet:

A karbonilcsoport elektronaffinitását részben kielégítheti a szomszédos metiléncsoport, a hidrogénatomok a legaktívabbak a többihez képest. A folyékony vegyületek COOH csoportjának disszociációs állandója 10 -4 -10 -5 M, azaz értéke jóval alacsonyabb, mint a szervetlen vegyületeké. A savak közül a legerősebb a hangyasav. A folyékony sav COOH csoportja képes vizes oldatokban reagálni alkáliföldfémekkel. A magasabb folyékony vegyületek e fémekkel alkotott sóit szappanoknak nevezzük (lásd). A szappanok a felületaktív anyagok - mosószerek tulajdonságaival rendelkeznek (lásd). A nátrium-szappanok szilárdak, a kálium-szappanok folyékonyak. A folyékony savak hidroxil-COOH csoportjai könnyen helyettesíthetők halogénnel, így savhalogenidek képződnek, amelyeket széles körben használnak a szerves szintézisekben. Ha egy halogént egy másik sav maradékával helyettesítünk, folyékony savanhidridek képződnek; ha egy maradékot alkohollal helyettesítünk, ezek észterei képződnek, ammónia-amidokkal és hidrazin-hidrazidokokkal. A természetben a legelterjedtebbek a hárombázisú alkohol-glicerin és a magasabb zsírsavak - zsírok észterei (lásd). A folyadékkristályok alfa-szénatomjának hidrogéne könnyen helyettesíthető halogénnel, így halogéntartalmú folyékony vegyületek képződnek A telítetlen folyékony vegyületek cisz- és transz-izomerek formájában létezhetnek. A legtöbb természetes telítetlen zsírsav cisz-konfigurációjú (lásd Izomerizmus). A folyadék telítetlenségének mértékét a kettős kötések jodometriás titrálásával határozzuk meg. A telítetlen zsírsavak telített zsírsavakká történő átalakításának folyamatát hidrogénezésnek nevezzük; a fordított folyamat a dehidrogénezés (lásd: Hidrogénezés).

A természetes zsírsavakat zsírok hidrolízisével (elszappanosításával), majd a felszabaduló zsírsavak frakcionált desztillációjával vagy kromatográfiás elválasztásával állítják elő. A nem természetes zsírsavakat szénhidrogének oxidációjával állítják elő; a reakció a hidroperoxidok és ketonok képződési szakaszán keresztül megy végbe.

Zsírsav oxidáció

Energiaanyagként folyékony savakat használnak a béta-oxidáció folyamatában. 1904-ben F. Knoop hipotézist terjesztett elő, amely megmagyarázza a zsírsav-oxidáció mechanizmusát az állati szervezetben.

Ez a hipotézis a ko-fenil szubsztituált zsírsavak állatoknak történő beadása után a vizelettel kiürülő végső anyagcseretermékek természetének megállapítására épült F. Knoop kísérletei során a fenil-szubsztituált zsírsavak bevitelét tartalmazó A páros számú C-atom állatoknál mindig fenil-ecetsav, a páratlan számú C-atomot tartalmazóknál pedig benzoesav felszabadulásával járt. Ezekre az adatokra alapozva F. Knoop azt javasolta, hogy a folyékony savmolekula oxidációja úgy megy végbe, hogy a karboxilcsoportból szekvenciálisan levágják a két szénatomos fragmenseket (1. ábra):

F. Knoop béta-oxidáció elméletének nevezett hipotézise a zsírsavak oxidációjának mechanizmusával kapcsolatos modern elképzelések alapja, melyek kidolgozásában a következő módszerek és felfedezések játszottak fontos szerepet: 1) a zsírsavak oxidációjának elmélete. radioaktív jelölést (14 C) a zsírsavak molekulájába, azok cseréjének tanulmányozására; 2) Munoz és L. F. Leloir megállapította, hogy a zsírsavak sejthomogenizátumok általi oxidációjához ugyanazok a kofaktorok szükségesek, mint a piruvát oxidációja (szervetlen foszfát, Mg 2+ ionok, citokróm c, ATP és milyen szubsztrát Trikarbonsav ciklus - szukcinát, fumarát stb.); 3) annak megállapítása, hogy a zsírsavak, valamint a trikarbonsavciklus szubsztrátjainak oxidációja (lásd Trikarbonsav ciklus) csak a sejt mitokondriumaiban fordul elő [Lehninger (A. L. Lehninger) és Kennedy (E. P. Kennedy)] ; 4) a karnitin szerepének meghatározása a zsírsavak citoplazmából a mitokondriumokba történő szállításában; 5) F. Lipmann és F. Linen felfedezte a koenzim A-t; 6) a zsír oxidációjáért felelős multienzim komplex izolálása az állati szövetekből tisztított formában.

A vassav oxidációs folyamata általában a következő szakaszokból áll.

A szabad zsírsav, függetlenül a szénhidrogénlánc hosszától, metabolikusan inert, és nem mehet át semmilyen átalakuláson, beleértve az oxidációt sem, amíg aktiválódik.

A zsírsavak aktiválódása a sejt citoplazmájában történik, ATP, redukált CoA (KoA-SH) és Mg 2+ ionok részvételével.

A reakciót a tiokináz enzim katalizálja:

A reakció eredményeként acil-CoA képződik, amely a zsírsavak aktív formája, számos tiokinázt izoláltak és tanulmányoztak. Az egyik C2-C3, a másik C4-C12, a harmadik pedig C10-C22 szénhidrogénláncú zsírsavak aktiválását katalizálja.

Szállítás a mitokondriumokba. A zsírsavak koenzimformája a szabad zsírsavakhoz hasonlóan nem képes behatolni a mitokondriumokba, ahol ténylegesen megtörténik az oxidációjuk.

Megállapítást nyert, hogy a zsírsavak aktív formájának átvitele a mitokondriumokba a nitrogéntartalmú karnitin bázis részvételével történik. Az acilkarnitin transzferáz enzim segítségével zsírsavakkal kombinálva a karnitin acilkarnitint képez, amely képes behatolni a mitokondriális membránba.

A palmitinsav esetében például a palmitil-karnitin képződése a következőképpen történik:

A mitokondriális membránon belül a CoA és a mitokondriális palmitil-karnitin transzferáz részvételével fordított reakció történik - a palmitil-karnitin hasítása; ilyenkor a karnitin visszakerül a sejt citoplazmájába, és a palmitinsav aktív formája, a palmitil-CoA a mitokondriumokba kerül.

Az első oxidációs szakasz. A mitokondriumokon belül a zsírsav-dehidrogenázok (FAD-tartalmú enzimek) részvételével megindul a zsírsavak aktív formájának oxidációja a béta-oxidáció elméletének megfelelően.

Ebben az esetben az acil-CoA két hidrogénatomot veszít alfa és béta pozícióban, és telítetlen acil-CoA-vá alakul:

Hidratáció. A telítetlen acil-CoA az enoil-hidratáz enzim részvételével vízmolekulát köt, ami béta-hidroxi-acil-CoA képződését eredményezi:

A zsírsav-oxidáció második szakasza az elsőhöz hasonlóan dehidrogénezéssel megy végbe, de ebben az esetben a reakciót NAD-tartalmú dehidrogenázok katalizálják. Az oxidáció a béta-szénatom helyén megy végbe, és ezen a helyen egy ketocsoport képződik:

Egy teljes oxidációs ciklus utolsó szakasza a béta-ketoacil-CoA tiolízissel történő hasítása (és nem hidrolízis, ahogy F. Knoop feltételezte). A reakció a CoA és a tioláz enzim részvételével megy végbe. Két szénatommal rövidített acil-CoA képződik, és egy molekula ecetsav szabadul fel acetil-CoA formájában:

Az acetil-CoA a trikarbonsav körfolyamatban oxidáción megy keresztül CO 2 -vé és H 2 O-vá, az acil-CoA pedig ismét végigmegy a béta-oxidáció teljes útján, és ez folytatódik az acil-CoA lebomlásáig, ami egyre inkább kettővel lerövidül. szénatomok az utolsó acetil-CoA részecske kialakulásához vezetnek (2. ábra).

A béta-oxidáció során, például palmitinsavnál, 7 oxidációs ciklus ismétlődik. Ezért oxidációjának teljes eredménye a következő képlettel ábrázolható:

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

Az ezt követő 7 molekula NAD-H 2 oxidációja 21 molekula ATP képződéséhez vezet, 7 molekula FAD-H 2 oxidációja - 14 molekula ATP és 8 molekula acetil-CoA oxidációja a trikarbonsav ciklusban. - 96 molekula ATP. Figyelembe véve egy molekula ATP-t, amelyet kezdetben a palmitinsav aktiválására fordítottak, a teljes energiahozam egy palmitinsavmolekula teljes oxidációjához egy állati szervezetben 130 ATP molekula lesz (a glükóz teljes oxidációjával). csak 38 ATP molekula képződik). Mivel egy palmitinsavmolekula teljes égése során a szabadenergia változása 2338 kcal, az ATP energiában gazdag foszfátkötését pedig 8 kcal érték jellemzi, könnyen kiszámítható, hogy a teljes potenciál kb. 48%-a. A palmitinsav energiáját a szervezetben történő oxidációja során az ATP újraszintetizálására használják fel, a maradék pedig láthatóan hőként elvész.

A szervezetben kis mennyiségű zsírsav omega-oxidáción (oxidáció a metilcsoport helyén) és alfa-oxidáción (a második C-atom helyén) megy keresztül. Az első esetben egy dikarbonsav képződik, a másodikban - egy szénatommal rövidített zsírsav.Mindkét típusú oxidáció fordul elő a sejt mikroszómáiban.

Zsírsav szintézis

Mivel a zsírsavak bármelyik oxidációs reakciója önmagában reverzibilis, felvetődött, hogy a zsírsavak bioszintézise az oxidációjukkal ellentétes folyamat. 1958-ig ezt hitték, egészen addig, amíg megállapították, hogy a galambmájkivonatokban a zsírsavak szintézise acetátból csak ATP és bikarbonát jelenlétében mehet végbe. A bikarbonát feltétlenül szükséges komponensnek bizonyult, bár maga nem szerepelt a zsírsavmolekulában.

S. F. Wakil, F. Linen és R. V. Vagelos kutatásainak köszönhetően a 60-70-es években. 20. század Azt találták, hogy a zsírsav-bioszintézis tényleges egysége nem az acetil-CoA, hanem a malonil-CoA. Ez utóbbi az acetil-CoA karboxilezésével jön létre:

Az acetil-CoA karboxilezéséhez bikarbonát, ATP és Mg2+ ionokra volt szükség. Az ezt a reakciót katalizáló enzim, az acetil-CoA karboxiláz protéziscsoportként biotint tartalmaz (lásd). Az avidin, egy biotin inhibitor gátolja ezt a reakciót, valamint általában a zsírsavak szintézisét.

A zsírsavak, például a palmitinsav teljes szintézise malonil-CoA részvételével a következő egyenlettel ábrázolható:

Amint ebből az egyenletből következik, egy palmitinsavmolekula kialakításához 7 molekula malonil-CoA és csak egy molekula acetil-CoA szükséges.

A zsírszintézis folyamatát részletesen tanulmányozták E. coliban és néhány más mikroorganizmusban. Az E. coli zsírsav-szintetáz nevű enzimrendszere 7 egyedi enzimből áll, amelyek az ún. acil transzfer fehérje (APP). Az AP B-t tiszta formájában izoláltuk, és elsődleges szerkezetét tanulmányoztuk. Mol. ennek a fehérjének a tömege 9750. Foszforilezett pantheint tartalmaz szabad SH csoporttal. Az AP B-nek nincs enzimaktivitása. Funkciója csak az acilgyökök átviteléhez kapcsolódik. A zsírsavak E. coli-ban történő szintézisének reakciósorozata a következőképpen mutatható be:

Ezután a reakcióciklust megismételjük, a béta-ketocapronyl-S-ACP NADP-H2 részvételével béta-hidroxi-kapronil-S-ACP-vé redukálódik, ez utóbbi dehidratálódik, így telítetlen hexenil-S-ACP keletkezik. telített kapronil-S-ACP-vé redukálva, amelynek szénlánca két atommal hosszabb, mint a butiril-S-APB stb.

Így a zsírsavak szintézisében zajló reakciók sorrendje és jellege, kezdve a béta-ketoacil-S-ACP képződésétől és egy ciklus két szénatomos lánchosszabbításának befejezéséig, a zsírsavak oxidációjának fordított reakciói. zsírsavak.A folyadékok szintézisútjai és oxidációi azonban még csak részben sem metszik egymást.

Az ACP-t állati szövetekben nem lehetett kimutatni. A májból izoláltak egy, a zsírsavak szintéziséhez szükséges összes enzimet tartalmazó multienzim komplexet, melynek enzimjei olyan szorosan kötődnek egymáshoz, hogy minden kísérlet, amellyel külön-külön izolálták őket, kudarcot vallott. A komplex két szabad SH-csoportot tartalmaz, amelyek közül az egyik az ACP-hez hasonlóan a foszforilált panteteinhez, a másik a ciszteinhez tartozik. A zsírsavak szintézisének minden reakciója ennek a multienzim komplexnek a felületén vagy belsejében megy végbe. A komplex szabad SH-csoportjai (és esetleg az összetételében lévő szerin hidroxilcsoportja) részt vesznek az acetil-CoA és malonil-CoA megkötésében, és minden további reakcióban a komplex pantetein SH-csoportja ugyanazt a szerepet játszik. mint az ACP SH csoport, azaz részt vesz az acil gyök megkötésében és átvitelében:

A reakciók további lefolyása az állati szervezetben pontosan megegyezik az E. coli esetében bemutatotttal.

A 20. század közepéig. azt hitték, hogy a máj az egyetlen szerv, ahol a zsírsavak szintézise zajlik, majd kiderült, hogy a zsírsavak szintézise a bélfalban, a tüdőszövetben, a zsírszövetben, a csontvelőben, a l aktiválja az emlőmirigyet, sőt az érfalban is. Ami a szintézis sejtes lokalizációját illeti, okkal feltételezhető, hogy a sejt citoplazmájában fordul elő. Jellemző, hogy a hl a májsejtek citoplazmájában szintetizálódik. arr. palmitinsav. Ami a többi zsírsavat illeti, a májban történő képződésük fő módja a lánc meghosszabbítása a már szintetizált palmitinsav vagy a belekből származó, külső eredetű zsírsavak alapján. Ilyen módon például 18, 20 és 22 szénatomot tartalmazó folyékony vegyületek keletkeznek. A zsírsavak képződése a lánc megnyúlásával a sejt mitokondriumaiban és mikroszómáiban történik.

A zsírsavak bioszintézise az állati szövetekben szabályozott. Régóta ismert, hogy az éhező és a cukorbeteg állatok mája lassan beépíti a 14C-acetátot a gyomorba.Ugyanezt figyelték meg a túlzott mennyiségű zsírt injektált állatoknál is. Jellemző, hogy az ilyen állatok májhomogenizátumaiban az acetil-CoA-t, de a malonil-CoA-t nem, lassan alkalmazták zsírsavak szintézisére. Ez ahhoz a feltételezéshez vezetett, hogy a folyamat egészének sebességkorlátozó reakciója az acetil-CoA karboxiláz aktivitásával függ össze. Valójában F. Linen kimutatta, hogy a CoA hosszú láncú acilszármazékai 10-7 M koncentrációban gátolják ennek a karboxiláznak az aktivitását. Így maga a zsírsavak felhalmozódása is visszacsatolási mechanizmuson keresztül gátló hatással van azok bioszintézisére.

Egy másik szabályozó tényező a zsírsavak szintézisében nyilvánvalóan a citromsav (citrát). A citrát hatásmechanizmusa az acetil-CoA karboxilázra gyakorolt ​​hatásával is összefügg. Citrát hiányában az acetil-CoA-máj karboxiláz inaktív monomer formájában van jelen, mol. súlya 540 000. Citrát jelenlétében az enzim aktív trimerré alakul egy mol. súlya kb. 1 800 000, és 15-16-szoros növekedést biztosít a zsírsavak szintézisének sebességében Ezért feltételezhető, hogy a májsejtek citoplazmájának citráttartalma szabályozó hatással van a zsírsavak szintézisének sebességére. fontos a zsírsavak szintéziséhez, a NADPH 2 koncentrációjához a sejtben.

A telítetlen zsírsavak metabolizmusa

Meggyőző bizonyítékot kaptak arra vonatkozóan, hogy az állatok májában a sztearinsav olajsavvá, a palmitinsav pedig palmitooleinsavvá alakulhat át. Ezek a sejtmikroszómákban végbemenő átalakulások molekuláris oxigén jelenlétét, redukált piridin-nukleotid-rendszert és citokróm b5-öt igényelnek. A mikroszómák az egyszeresen telítetlen vegyületeket is átalakíthatják kétszeresen telítetlen vegyületekké, például az olajsavat 6,9-oktadekadiénsavvá. A mikroszómákban a zsírsavak deszaturációjával együtt azok megnyúlása is bekövetkezik, és mindkét folyamat kombinálható és megismételhető. Ilyen módon például az olajsavból idegsav és 5, 8, 11-eikozatetraénsav keletkezik.

Ugyanakkor az emberi szövetek és számos állat elvesztette képességét néhány többszörösen telítetlen vegyület szintézisére. Ide tartoznak a linolsav (9,12-oktadekadién), linolénsav (6,9,12-oktadekatrién) és arachidonsav (5, 8, 11, 14-eikozatetraén) vegyületek. Ezeket a vegyületeket az esszenciális zsírsavak közé sorolják, hosszú távú táplálékhiányukkal az állatok növekedési késleltetést tapasztalnak, és jellegzetes bőr- és szőrkárosodások alakulnak ki. Leírták az esszenciális zsírsavak elégtelenségének eseteit emberekben. A két, illetve három kettős kötést tartalmazó linolsav és linolénsav, valamint a rokon többszörösen telítetlen zsírsavak (arachidonsav stb.) hagyományosan „F-vitaminnak” nevezett csoportba kerülnek.

Biol, az esszenciális zsírsavak szerepe világosabbá vált a fiziológiailag aktív vegyületek új osztályának, a prosztaglandinoknak a felfedezése kapcsán (lásd). Megállapítást nyert, hogy az arachidonsav és kisebb mértékben a linolsav e vegyületek prekurzorai.

A zsírsavak számos lipid részét képezik: gliceridek, foszfatidok (lásd), koleszterin-észterek (lásd), szfingolipidek (lásd) és viaszok (lásd).

A zsírsavak fő plasztikus funkciója a lipidek összetételében való részvételükre korlátozódik a biol, az állati és növényi sejtek vázát alkotó membránok felépítésében. A biolban membránok hl találhatók. arr. a következő zsírsavak észterei: sztearinsav, palmitinsav, olajsav, linolsav, linolénsav, arachidonsav és dokozahexaénsav. A biol lipidek, membránok telítetlen zsírsavai lipid-peroxidok és hidroperoxidok képződésével oxidálódhatnak - az ún. telítetlen zsírsavak peroxidációja.

Az állatok és az emberek szervezetében csak egy kettős kötéssel rendelkező telítetlen zsírsavak (például olajsav) képződnek könnyen. A többszörösen telítetlen zsírsavak sokkal lassabban képződnek, melyek nagy része táplálékkal kerül a szervezetbe (esszenciális zsírsavak). Léteznek speciális zsírraktárak, ahonnan a zsírok hidrolízise (lipolízise) után a zsírsavak mobilizálhatók a szervezet szükségleteinek kielégítésére.

Kísérletileg kimutatták, hogy a nagy mennyiségű telített zsírsavat tartalmazó zsírok fogyasztása hozzájárul a hiperkoleszterinémia kialakulásához; A nagy mennyiségű telítetlen zsírsavat tartalmazó növényi olajok élelmiszerekkel történő használata segít csökkenteni a koleszterinszintet a vérben (lásd: Zsíranyagcsere).

Az orvostudomány a legnagyobb figyelmet a telítetlen zsírsavakra fordítja, amelyek peroxidmechanizmusú túlzott oxidációja jelentős szerepet játszhat különböző kórképek, állapotok kialakulásában, például sugárkárosodás, rosszindulatú daganatok, E-vitamin-hiány, hiperoxia és szén-tetraklorid mérgezés. A telítetlen zsírsavak peroxidációjának egyik terméke, a lipofuscin az öregedés során felhalmozódik a szövetekben. Telítetlen zsírsavak etil-étereinek keveréke, amely olajsavból (kb. 15%), linolsavból (kb. 15%) és linolénsavból (kb. 57%) áll, az ún. A linetol (lásd), az érelmeszesedés megelőzésére és kezelésére (lásd) és külsőleg a bőr égési és sugársérülései esetén használatos.

A klinikán a szabad (nem észterezett) és az éterhez kötött zsírsavak mennyiségi meghatározására szolgáló módszereket alkalmazzák a legelterjedtebben Az észterhez kötött zsírsavak mennyiségi meghatározására szolgáló módszerek a megfelelő hidroxámsavakká történő átalakuláson alapulnak, amelyek Fe 3+ ionokkal kölcsönhatásba lépve színes komplex sókat képeznek.

Normális esetben a vérplazma 200-450 mg% észterezett zsírsavat és 8-20 mg% nem észterezett zsírsavat tartalmaz, utóbbi tartalom növekedése figyelhető meg cukorbetegségben, nephrosisban, adrenalin adása után. , böjt közben és érzelmi stressz idején is. A nem észterezett zsírsavak tartalmának csökkenése a pajzsmirigy alulműködésében, a glükokortikoid kezelés során és az inzulin injekciója után is megfigyelhető.

Egyedi zsírsavak – lásd a cikkeket nevük szerint (például arachidonsav, arachinsav, kapronsav, sztearinsav stb.). Lásd még: Zsíranyagcsere, Lipidek, Koleszterin-anyagcsere.

1. táblázat A LEGGYAKORIBB ZSÍRSAVAK NEVE ÉS FORMULÁJA

Zinovjev A. A. Zsírok kémiája, M., 1952; Newsholm E. és Start K. Az anyagcsere szabályozása, ford. angolból, M., 1977; Perekalin V.V. és Sonne S.A. Organic Chemistry, M., 1973; A lipidek biokémiája és módszertana, szerk. írta: A. R. Jonson a. J. B. Davenport, N. Y., 1971; Zsírsavak, szerk. szerző: K. S. Markley, 1-3. pont, N. Y.-L., 1960-1964, bibliogr.; Lipid metabolizmus, szerk. S. J. Wakil, N. Y.-L., 1970.

A. N. Klimov, A. I. Archakov.