Augstāko taukskābju oksidēšana. Taukskābju oksidācijas traucējumi Taukskābju beta oksidācijas enzīmi

2.1. Taukskābju oksidēšana šūnās

Augstākas taukskābes šūnās var oksidēt trīs veidos:

a) ar a-oksidāciju,

b) ar b-oksidāciju,

c) ar w-oksidāciju.

Augstāko taukskābju a- un w-oksidācijas procesi notiek šūnu mikrosomās, piedaloties monooksigenāzes enzīmiem, un tiem ir galvenokārt plastiska funkcija - šo procesu laikā notiek hidroksi skābju, keto skābju un skābju ar nepāra skaitu oglekļa sintēze. rodas šūnām nepieciešamie atomi. Tādējādi a-oksidācijas laikā taukskābe var saīsināties par vienu oglekļa atomu, tādējādi pārvēršoties par skābi ar nepāra skaitu “C” atomu saskaņā ar doto shēmu:

2.1.1. b-Augstāko taukskābju oksidēšana Galvenā augstāko taukskābju oksidēšanas metode, vismaz attiecībā pret kopējo šūnā oksidēto šīs klases savienojumu daudzumu, ir b-oksidācijas process, ko Knops atklāja tālajā 1904. gadā. Šo procesu var definēt kā augstāko taukskābju pakāpeniskas oksidatīvās sadalīšanās procesu, kura laikā notiek secīga divu oglekļa fragmentu šķelšanās acetil-CoA formā no aktivētās augstākās taukskābes molekulas karboksilgrupas. .

Augstākas taukskābes, kas nonāk šūnā, tiek aktivizētas un pārvērstas par acil-CoA (R-CO-SKoA), un taukskābju aktivācija notiek citozolā. Taukskābju b-oksidācijas process notiek mitohondriju matricā. Tajā pašā laikā mitohondriju iekšējā membrāna ir necaurlaidīga pret acil-CoA, kas rada jautājumu par acilatlieku transportēšanas mehānismu no citozola uz mitohondriju matricu.

Acila atlikumi tiek transportēti pa iekšējo mitohondriju membrānu, izmantojot īpašu nesēju, kas ir karnitīns (CN):

Citozolā ar ārējā enzīma acilCoA:karnitīna aciltransferāzes (E1 diagrammā) palīdzību augstāko taukskābju atlikums tiek pārnests no koenzīma A uz karnitīnu, veidojot acilkarnitīnu:

Acilkarnitinīns, piedaloties īpašai karnitīna-acilkarnitīna-translokāzes sistēmai, caur membrānu nonāk mitohondrijā un matricā ar iekšējā acil-CoA: karnitīna aciltransferāzes (E2) enzīma palīdzību tiek pārnests acil atlikums no karnitīns intramitohondriju koenzīmam A. Rezultātā mitohondriju matricas taukskābē parādās aktivēts atlikums acil-CoA formā; atbrīvotais karnitīns, izmantojot to pašu translokāzi, caur mitohondriju membrānu nonāk citozolā, kur to var iekļaut jaunā transporta ciklā. Karnitīna acilkarnitīna translokāze, kas iebūvēta mitohondriju iekšējā membrānā, pārnes acilkarnitīna molekulu mitohondrijā apmaiņā pret karnitīna molekulu, kas izņemta no mitohondrija.

Aktivētās taukskābes mitohondriju matricā tiek pakāpeniski cikliski oksidētas saskaņā ar šādu shēmu:

Viena b-oksidācijas cikla rezultātā taukskābju radikālis tiek saīsināts par 2 oglekļa atomiem, un atšķeltais fragments tiek atbrīvots kā acetil-CoA. Kopsavilkuma cikla vienādojums:

Viena b-oksidācijas cikla laikā, piemēram, stearoil-CoA pārvēršoties par palmitoil-CoA, veidojoties acetil-CoA, atbrīvojas 91 kcal/mol brīvās enerģijas, bet lielākā daļa šīs enerģijas uzkrājas formā. enerģijas no samazinātiem koenzīmiem, un enerģijas zudumi siltuma veidā ir tikai aptuveni 8 kcal/mol.

Iegūtais acetil-CoA var iekļūt Krebsa ciklā, kur tas tiks oksidēts līdz galaproduktiem, vai arī to var izmantot citām šūnu vajadzībām, piemēram, holesterīna sintēzei. Acil-CoA, kas saīsināts par 2 oglekļa atomiem, nonāk jaunā b-oksidācijas ciklā. Vairāku secīgu oksidācijas ciklu rezultātā visa aktivētās taukskābes oglekļa ķēde tiek sadalīta "n" acetil-CoA molekulās, un "n" vērtību nosaka oglekļa atomu skaits sākotnējā taukskābē.

Viena b-oksidācijas cikla enerģētisko efektu var novērtēt, pamatojoties uz to, ka cikla laikā veidojas 1 molekula FADH2 un 1 molekula NADH + H. Kad tie nonāk elpošanas enzīmu ķēdē, tiks sintezētas 5 ATP molekulas (2 + 3). Ja iegūtais acetil-CoA tiek oksidēts Krebsa ciklā, šūna saņems vēl 12 ATP molekulas.

Stearīnskābei tās b-oksidācijas kopējais vienādojums ir šāds:

Aprēķini liecina, ka stearīnskābes oksidēšanās laikā šūnā tiks sintezētas 148 ATP molekulas. Aprēķinot oksidācijas enerģijas bilanci, no šī daudzuma jāizslēdz 2 makroerģiskie ekvivalenti, kas iztērēti taukskābes aktivācijas laikā (aktivācijas laikā ATP sadalās AMP un 2 H3PO4). Tādējādi, kad stearīnskābe tiek oksidēta, šūna saņems 146 ATP molekulas.

Salīdzinājumam: oksidējoties 3 glikozes molekulām, kurās ir arī 18 oglekļa atomi, šūna saņem tikai 114 ATP molekulas, t.i. Augstākas taukskābes ir labvēlīgāka enerģijas degviela šūnām, salīdzinot ar monosaharīdiem. Acīmredzot šis apstāklis ​​ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc organisma enerģijas rezerves galvenokārt tiek pasniegtas triacilglicerīnu, nevis glikogēna veidā.

Kopējais brīvās enerģijas daudzums, kas izdalās oksidējoties 1 molam stearīnskābes, ir aptuveni 2632 kcal, no kuriem aptuveni 1100 kcal uzkrājas sintezēto ATP molekulu augstas enerģijas saišu enerģijas veidā.Tādējādi aptuveni 40% no tiek uzkrāta kopējā atbrīvotā brīvā enerģija.

Augstāko taukskābju b-oksidācijas ātrumu nosaka, pirmkārt, taukskābju koncentrācija šūnā un, otrkārt, ārējās acil-CoA: karnitīna aciltransferāzes aktivitāte. Fermenta aktivitāti kavē malonil-CoA. Pie pēdējā regulējošā mehānisma nozīmes pakavēsimies nedaudz vēlāk, kad apspriedīsim taukskābju oksidācijas un sintēzes procesu koordināciju šūnā.

Apelsīnu mandeles un holesterīna esteru uzkrāšanās citos retikuloendoteliālajos audos. Patoloģija ir saistīta ar apo A-I paātrinātu katabolismu. Lipīdu gremošana un uzsūkšanās. Žults. Nozīme. Mūsdienu doktrīnas par aknu eksokrīno funkciju veidošanās rītausmā, kad dabaszinātniekiem bija tikai pirmais...

Šūnās notiekošo ķīmisko transformāciju dinamiku pēta bioloģiskā ķīmija. Fizioloģijas uzdevums ir noteikt ķermeņa kopējo vielu un enerģijas patēriņu un to, kā tie būtu jāpapildina ar adekvāta uztura palīdzību. Enerģijas vielmaiņa kalpo kā ķermeņa vispārējā stāvokļa un fizioloģiskās aktivitātes indikators. Enerģijas mērvienība, ko parasti izmanto bioloģijā un...

Skābes, kas klasificētas kā neaizstājamās taukskābes (linolskābe, linolēnskābe, arahidonskābe), kuras netiek sintezētas cilvēkiem un dzīvniekiem. Ar taukiem organismā nonāk bioloģiski aktīvo vielu komplekss: fosfolipīdi, sterīni. Triacilglicerīni – to galvenā funkcija ir lipīdu uzglabāšana. Tie ir atrodami citozolā smalku emulģētu eļļainu pilienu veidā. Kompleksie tauki:...

... α,d – glikoze glikoze – 6 – fosfāts Veidojoties glikozei – 6 – fosfātam, glikolīzes un glikogenolīzes ceļi sakrīt. Glikozes-6-fosfāts ieņem galveno vietu ogļhidrātu metabolismā. Tas nonāk šādos vielmaiņas ceļos: glikoze - 6 - fosfāta glikoze + H3PO4 fruktoze - 6 - fosfāta pentozes sadalīšanās ceļš (iekļūst asinīs utt. ...

Un elpošanas ķēde, lai pārvērstu taukskābēs esošo enerģiju ATP saišu enerģijā.

Taukskābju oksidēšana (β-oksidācija)

β-oksidācijas elementārā diagramma.

Šo ceļu sauc par β-oksidāciju, jo taukskābes 3. oglekļa atoms (β-pozīcija) tiek oksidēts par karboksilgrupu, un tajā pašā laikā acetilgrupa, ieskaitot sākotnējās taukskābes C 1 un C 2, tiek atdalīts no skābes.

β-oksidācijas reakcijas notiek lielākajā daļā ķermeņa šūnu (izņemot nervu šūnas) mitohondrijās. Oksidācijai tiek izmantotas taukskābes, kas no asinīm nonāk citozolā vai parādās sava intracelulārā TAG lipolīzes laikā. Kopējais palmitīnskābes oksidācijas vienādojums ir šāds:

Palmitoil-SCoA + 7FAD + 7NAD + + 7H2O + 7HS-KoA → 8Acetil-SCoA + 7FADH2 + 7NADH

Taukskābju oksidēšanās stadijas

Taukskābju aktivācijas reakcija.

1. Pirms iekļūšanas mitohondriju matricā un oksidēšanās, taukskābe ir jāaktivizē citozolā. To panāk, pievienojot tam koenzīmu A, veidojot acil-S-CoA. Acil-S-CoA ir augstas enerģijas savienojums. Reakcijas neatgriezeniskums tiek panākts, hidrolizējot difosfātu divās fosforskābes molekulās.

No karnitīna atkarīga taukskābju transportēšana uz mitohondrijiem.

2. Acil-S-CoA nespēj iziet cauri mitohondriju membrānai, tāpēc ir veids, kā to transportēt kombinācijā ar vitamīniem līdzīgo vielu karnitīnu. Mitohondriju ārējā membrāna satur enzīmu karnitīna aciltransferāzi I.

Karnitīns tiek sintezēts aknās un nierēs un pēc tam tiek transportēts uz citiem orgāniem. Pirmsdzemdību periodā un pirmajos dzīves gados karnitīna nozīme organismā ir ārkārtīgi augsta. Enerģijas padeve bērna ķermeņa nervu sistēmai un jo īpaši smadzenēm tiek veikta, izmantojot divus paralēlus procesus: no karnitīna atkarīgo taukskābju oksidāciju un aerobo glikozes oksidāciju. Karnitīns ir nepieciešams smadzeņu un muguras smadzeņu augšanai, visu par kustību un muskuļu mijiedarbību atbildīgo nervu sistēmas daļu mijiedarbībai. Ir pētījumi, kas saista cerebrālo trieku un "nāves šūpulī" fenomenu ar karnitīna deficītu.

3. Pēc saistīšanās ar karnitīnu taukskābes tiek transportētas cauri membrānai ar translokāzes palīdzību. Šeit, membrānas iekšējā pusē, enzīms karnitīna aciltransferāze II atkal veido acil-S-CoA, kas nonāk β-oksidācijas ceļā.

Taukskābju β-oksidācijas reakciju secība.

4. Pats β-oksidācijas process sastāv no 4 reakcijām, kas atkārtojas cikliski. Tie secīgi tiek pakļauti oksidācijai (acil-SCoA dehidrogenāzei), hidratācijai (enoil-SCoA hidratāzei) un atkal trešā oglekļa atoma oksidēšanai (hidroksiacil-SCoA dehidrogenāzei). Pēdējā transferāzes reakcijā acetil-SCoA tiek atdalīts no taukskābes. HS-CoA pievieno atlikušajai (saīsināta par diviem oglekļa atomiem) taukskābēm, un tā atgriežas pirmajā reakcijā. To atkārto, līdz pēdējais cikls rada divus acetil-SCoA.

β-oksidācijas enerģijas bilances aprēķins

Aprēķinot ATP daudzumu, kas veidojas taukskābju β-oksidācijas laikā, jāņem vērā:

• izveidotā acetil-SCoA daudzumu nosaka, parasto oglekļa atomu skaitu taukskābē dalot ar 2;
• β-oksidācijas ciklu skaits. β-oksidācijas ciklu skaitu ir viegli noteikt, pamatojoties uz taukskābju kā divu oglekļa vienību ķēdes koncepciju. Pārtraukumu skaits starp vienībām atbilst β-oksidācijas ciklu skaitam. To pašu vērtību var aprēķināt, izmantojot formulu (n/2 −1), kur n ir oglekļa atomu skaits skābē;
• dubultsaišu skaits taukskābē. Pirmajā β-oksidācijas reakcijā, piedaloties FAD, veidojas dubultsaite. Ja taukskābē jau ir dubultsaite, tad šī reakcija nav nepieciešama un FADN 2 neveidojas. Neveidotā FADN 2 skaits atbilst dubultsaišu skaitam. Pārējās cikla reakcijas norit bez izmaiņām;
• aktivācijai iztērētās ATP enerģijas daudzums (vienmēr atbilst divām augstas enerģijas saitēm).

Piemērs. Palmitīnskābes oksidēšana

• Tā kā ir 16 oglekļa atomi, β-oksidācija rada 8 acetil-SCoA molekulas. Pēdējais nonāk TCA ciklā, kad tas tiek oksidēts vienā cikla apgriezienā, veidojas 3 NADH molekulas, 1 molekula FADH 2 un 1 molekula GTP, kas ir ekvivalents 12 ATP molekulām (skatīt arī Iegūšanas metodes enerģija šūnā). Tātad 8 acetil-S-CoA molekulas nodrošinās 8 × 12 = 96 ATP molekulu veidošanos.
• palmitīnskābei β-oksidācijas ciklu skaits ir 7. Katrā ciklā veidojas 1 molekula FADH 2 un 1 molekula NADH. Ieejot elpošanas ķēdē, tās kopumā “dod” 5 ATP molekulas. Tādējādi 7 ciklos veidojas 7 × 5 = 35 ATP molekulas.
• Palmitīnskābē nav dubultsaišu.
• Taukskābes aktivizēšanai tiek izmantota 1 ATP molekula, kas tomēr tiek hidrolizēta līdz AMP, tas ir, tiek iztērētas 2 augstas enerģijas saites vai divas ATP.

Tādējādi, summējot, iegūstam 96 + 35-2 = 129 ATP molekulas veidojas palmitīnskābes oksidēšanās laikā.

Lai taukskābēs esošo enerģiju pārvērstu ATP saišu enerģijā, ir vielmaiņas ceļš taukskābju oksidēšanai līdz CO 2 un ūdenim, kas ir cieši saistīts ar trikarbonskābes ciklu un elpošanas ķēdi. Šo ceļu sauc β-oksidācija, jo notiek taukskābes 3. oglekļa atoma (β-pozīcija) oksidēšanās par karboksilgrupu, un tajā pašā laikā no skābes tiek atdalīta acetilgrupa, ieskaitot sākotnējās taukskābes C 1 un C 2.

β-oksidācijas elementārā diagramma

notiek β-oksidācijas reakcijas mitohondriji lielākā daļa ķermeņa šūnu (izņemot nervu šūnas). Oksidācijai tiek izmantotas taukskābes, kas nonāk citozolā no asinīm vai parādās savu intracelulāro TAG lipolīzes laikā. Kopējais palmitīnskābes oksidācijas vienādojums ir šāds:

Palmitoil-SCoA + 7FAD + 7NAD + + 7H2O + 7HS-KoA → 8Acetil-SCoA + 7FADH2 + 7NADH

Taukskābju oksidēšanās stadijas

1. Pirms iekļūšanas mitohondriju matricā un oksidēšanās, taukskābju misa aktivizēt citozolā. To panāk, pievienojot tam koenzīmu A, veidojot acil-SCoA. Acil-SCoA ir augstas enerģijas savienojums. Reakcijas neatgriezeniskums tiek panākts, hidrolizējot difosfātu divās fosforskābes molekulās.

Acil-SCoA sintetāzes ir atrodamas endoplazmatiskajā retikulumā, uz mitohondriju ārējās membrānas un tajās. Ir plašs sintetāžu klāsts, kas raksturīgs dažādām taukskābēm.

Taukskābju aktivācijas reakcija

2. Acil-SCoA nespēj iziet cauri mitohondriju membrānai, tāpēc ir veids, kā to pārnest kombinācijā ar vitamīniem līdzīgu vielu karnitīnu (B11 vitamīnu). Uz mitohondriju ārējās membrānas atrodas enzīms karnitīna aciltransferāze I.

No karnitīna atkarīga taukskābju transportēšana uz mitohondrijiem

Karnitīns tiek sintezēts aknās un nierēs un pēc tam tiek transportēts uz citiem orgāniem. In intrauterīns periodā un iekšā Pirmajos gados Dzīvē karnitīna nozīme organismam ir ārkārtīgi liela. Enerģijas piegāde nervu sistēmai bērnuķermenis un jo īpaši smadzenes tiek veiktas divu paralēlu procesu dēļ: no karnitīna atkarīgās taukskābju oksidācijas un glikozes aerobās oksidācijas. Karnitīns ir nepieciešams smadzeņu un muguras smadzeņu augšanai, visu par kustību un muskuļu mijiedarbību atbildīgo nervu sistēmas daļu mijiedarbībai. Ir pētījumi, kas saista karnitīna deficītu cerebrālā trieka un parādība" nāve šūpulī".

Zīdaiņi, priekšlaicīgi dzimuši bērni un zīdaiņi ar zemu dzimšanas svaru ir īpaši jutīgi pret karnitīna deficītu. To endogēnās rezerves dažādās stresa situācijās (infekcijas slimības, kuņģa-zarnu trakta traucējumi, barošanās traucējumi) ātri izsīkst. Karnitīna biosintēze ir nepietiekama, un uzņemšana no parastajiem pārtikas produktiem nespēj uzturēt pietiekamu līmeni asinīs un audos.

3. Pēc saistīšanās ar karnitīnu taukskābes tiek transportētas cauri membrānai ar translokāzes palīdzību. Šeit, membrānas iekšējā pusē, enzīms karnitīna aciltransferāze II atkal veido acil-SCoA, kas nonāk β-oksidācijas ceļā.

4. Pats process β-oksidācija sastāv no 4 cikliski atkārtotām reakcijām. Tie notiek secīgi oksidēšanās(acil-SCoA dehidrogenāze), hidratācija(enoil-SCoA hidratāze) un vēlreiz oksidēšanās 3. oglekļa atoms (hidroksiacil-SCoA dehidrogenāze). Pēdējā transferāzes reakcijā acetil-SCoA tiek atdalīts no taukskābes. HS-CoA pievieno atlikušajai (saīsināta par diviem oglekļa atomiem) taukskābēm, un tā atgriežas pirmajā reakcijā. To atkārto, līdz pēdējais cikls rada divus acetil-SCoA.

Taukskābju β-oksidācijas reakciju secība

β-oksidācijas enerģijas bilances aprēķins

Iepriekš, aprēķinot oksidācijas efektivitāti, P/O koeficients NADH tika pieņemts vienāds ar 3,0, FADH 2 – 2,0.

Pēc mūsdienu datiem P/O koeficienta vērtība NADH atbilst 2,5, FADH 2 – 1,5.

Aprēķinot ATP daudzumu, kas veidojas taukskābju β-oksidācijas laikā, jāņem vērā:

• izveidotā acetil-SCoA daudzumu nosaka, parasto oglekļa atomu skaitu taukskābē dalot ar 2.
• numuru β-oksidācijas cikli. β-oksidācijas ciklu skaitu ir viegli noteikt, pamatojoties uz taukskābju kā divu oglekļa vienību ķēdes koncepciju. Pārtraukumu skaits starp vienībām atbilst β-oksidācijas ciklu skaitam. To pašu vērtību var aprēķināt, izmantojot formulu (n/2 -1), kur n ir oglekļa atomu skaits skābē.
• dubultsaišu skaits taukskābē. Pirmajā β-oksidācijas reakcijā, piedaloties FAD, veidojas dubultsaite. Ja taukskābē jau ir dubultsaite, tad šī reakcija nav nepieciešama un FADN 2 neveidojas. Zaudēto FADN 2 skaits atbilst dubultsaišu skaitam. Pārējās cikla reakcijas notiek bez izmaiņām.
• aktivācijai iztērētās ATP enerģijas daudzums (vienmēr atbilst divām augstas enerģijas saitēm).

Piemērs. Palmitīnskābes oksidēšana

1. Tā kā ir 16 oglekļa atomi, rodas β-oksidācija 8 acetil-SCoA molekulas. Pēdējais nonāk TCA ciklā; kad tas tiek oksidēts vienā cikla apgriezienā, veidojas 3 molekulas NADH (7,5 ATP), 1 molekula FADH 2 (1,5 ATP) un 1 molekula GTP, kas ir ekvivalents 10 molekulām. no ATP. Tātad 8 acetil-SCoA molekulas nodrošinās 8 × 10 = veidošanos 80 ATP molekulas.
2. Palmitīnskābei β-oksidācijas ciklu skaits ir 7. Katrā ciklā tiek ražota 1 molekula FADH 2 (1,5 ATP) un 1 molekula NADH (2,5 ATP). Ieejot elpošanas ķēdē, tās kopumā “dod” 4 ATP molekulas. Tādējādi 7 ciklos veidojas 7 × 4 = 28 ATP molekulas.
3. Divkāršās saites palmitīnskābē Nē.
4. Taukskābes aktivizēšanai tiek izmantota 1 molekula ATP, kas tomēr tiek hidrolizēta līdz AMP, tas ir, tiek izniekota 2 makroerģiskie savienojumi vai divi ATP.
5. Tādējādi, rezumējot, mēs iegūstam 80+28-2 =106 ATP molekulas veidojas palmitīnskābes oksidēšanās laikā.

Knops 1904. gadā izvirzīja hipotēzi par taukskābju β-oksidāciju, pamatojoties uz eksperimentiem, barojot trušiem dažādas taukskābes, kurās viens ūdeņraža atoms gala metilgrupā (pie ω-oglekļa atoma) tika aizstāts ar fenila radikāli (C 6 H 5 -).

Knoop ierosināja, ka taukskābju molekulas oksidēšanās ķermeņa audos notiek β-pozīcijā; Rezultātā notiek divu oglekļa fragmentu secīga nogriešana no taukskābju molekulas karboksilgrupas pusē.

Taukskābes, kas ir daļa no dzīvnieku un augu dabiskajiem taukiem, pieder virknei ar pāra oglekļa atomu skaitu. Jebkura šāda skābe, atdalot oglekļa atomu pāri, galu galā iziet cauri sviestskābes stadijai, kurai pēc nākamās β-oksidācijas jādod acetoetiķskābe. Pēc tam pēdējo hidrolizē līdz divām etiķskābes molekulām.

Taukskābju β-oksidācijas teorija, ko ierosināja Knoop, nav zaudējusi savu nozīmi līdz mūsdienām un lielā mērā ir pamatā mūsdienu idejām par taukskābju oksidācijas mehānismu.

Mūsdienu idejas par taukskābju oksidēšanu

Ir noskaidrots, ka taukskābju oksidēšanās šūnās notiek mitohondrijās, piedaloties multienzīmu kompleksam. Ir arī zināms, ka taukskābes sākotnēji tiek aktivizētas, piedaloties ATP un HS-KoA; Šo skābju CoA esteri kalpo kā substrāti visos turpmākajos taukskābju fermentatīvās oksidācijas posmos; Ir noskaidrota arī karnitīna loma taukskābju transportēšanā no citoplazmas uz mitohondrijiem.

Taukskābju oksidācijas process sastāv no šādiem galvenajiem posmiem.

Taukskābju aktivizēšana un to iekļūšana no citoplazmas mitohondrijās. Taukskābes (acil-CoA) “aktīvās formas” veidošanās no koenzīma A un taukskābes ir endergonisks process, kas notiek, izmantojot ATP enerģiju:

Reakciju katalizē acil-CoA sintetāze. Ir vairāki šādi fermenti: viens no tiem katalizē taukskābju aktivāciju, kas satur no 2 līdz 3 oglekļa atomiem, otrs - no 4 līdz 12 atomiem, trešais - no 12 un vairāk oglekļa atomiem.

Kā jau minēts, taukskābju (acil-CoA) oksidēšana notiek mitohondrijās. Pēdējos gados ir pierādīts, ka acil-CoA spēja iekļūt no citoplazmas mitohondrijās strauji palielinās slāpekļa bāzes karnitīna (γ-trimetilamino-β-hidroksibutirāta) klātbūtnē. Acil-CoA, savienojoties ar karnitīnu, piedaloties specifiskam citoplazmas enzīmam (karnitīna acil-CoA transferāzei), veido acilkarnitīnu (karnitīna un taukskābes esteri), kam ir spēja iekļūt mitohondrijās:

Pēc tam, kad acilkarnitīns iziet cauri mitohondriju membrānai, notiek apgrieztā reakcija - acilkarnitīna šķelšanās, piedaloties HS-CoA un mitohondriju karnitīna acil-CoA transferāzei:

Šajā gadījumā karnitīns atgriežas šūnu citoplazmā, un acil-CoA tiek oksidēts mitohondrijās.

Pirmais dehidrogenēšanas posms. Acil-CoA mitohondrijās galvenokārt tiek pakļauts enzīmu dehidrogenēšanai;

šajā gadījumā acil-CoA zaudē divus ūdeņraža atomus α un β pozīcijās, pārvēršoties par nepiesātinātās skābes CoA esteri:

Šķiet, ka ir vairākas FAD saturošas acil-CoA dehidrogenāzes, no kurām katrai ir specifiskums noteikta oglekļa ķēdes garuma acil-CoA.

Hidratācijas stadija. Nepiesātinātais acil-CoA (enoil-CoA), piedaloties fermentam enoil-CoA hidratāzei, piesaista ūdens molekulu. Rezultātā veidojas β-hidroksiacil-CoA:

Otrais dehidrogenēšanas posms. Pēc tam iegūtais β-hidroksiacil-CoA tiek dehidrogenēts. Šo reakciju katalizē no NAD atkarīgās dehidrogenāzes. Reakcija notiek saskaņā ar šādu vienādojumu:

Šajā reakcijā β-ketoacil-CoA mijiedarbojas ar koenzīmu A. Rezultātā tiek sadalīts β-ketoacil-CoA un veidojas acil-CoA, kas saīsināts par diviem oglekļa atomiem un divu oglekļa fragments acetil-CoA formā. . Šo reakciju katalizē acetil-CoA aciltransferāze (vai tiolāze):

Iegūtais acetil-CoA tiek oksidēts trikarbonskābes ciklā (Krebsa ciklā), un acil-CoA, kas saīsināts par diviem oglekļa atomiem, atkal atkārtoti iet cauri visam β-oksidācijas ceļam, līdz veidojas butiril-CoA (4-oglekļa savienojums). ), kas savukārt oksidējas līdz divām acetil-CoA molekulām (sk. diagrammu).

Piemēram, palmitīnskābes (C 16) gadījumā atkārtojas 7 oksidācijas cikli. Atcerēsimies, ka taukskābes, kas satur n oglekļa atomus, oksidēšanas laikā notiek n/2 - 1 β-oksidācijas cikls (t.i., par vienu ciklu mazāks par n/2, jo butiril-CoA oksidēšanās rezultātā uzreiz veidojas divas acetilmolekulas -CoA) un kopā tiks iegūtas n/2 acetil-CoA molekulas.

Tāpēc kopējo palmitīnskābes p-oksidācijas vienādojumu var uzrakstīt šādi:

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

Enerģijas līdzsvars. Ar katru β-oksidācijas ciklu veidojas 1 molekula FADH 2 un 1 molekula NADH 2. Pēdējie oksidācijas procesā elpošanas ķēdē un ar to saistītā fosforilēšanās dod: FADH 2 - divas ATP molekulas un NADH 2 - trīs ATP molekulas, t.i., kopumā vienā ciklā veidojas 5 ATP molekulas. Palmitīnskābes oksidēšanās gadījumā notiek 7 β-oksidācijas cikli (16/2 - 1 = 7), kas noved pie 5X7 = 35 ATP molekulu veidošanās. Palmitīnskābes β-oksidācijas procesā veidojas acetil-CoA molekulas, no kurām katra, sadegot trikarbonskābes ciklā, rada 12 ATP molekulas, bet 8 molekulas veidos 12X8 = 96 ATP molekulas.

Tādējādi kopumā, pilnībā oksidējoties palmitīnskābei, veidojas 35 + 96 = 131 ATP molekula. Tomēr, ņemot vērā vienu ATP molekulu, kas pašā sākumā tika iztērēta palmitīnskābes aktīvās formas (palmitoil-CoA) veidošanai, kopējā enerģijas ieguve vienas palmitīnskābes molekulas pilnīgai oksidēšanai dzīvnieku apstākļos būs 131-1. = 130 ATP molekulas (ņemiet vērā, ka ar pilnīgu vienas glikozes molekulas oksidēšanu tiek iegūtas tikai 36 ATP molekulas).

Aprēķināts, ka, ja sistēmas brīvās enerģijas (ΔG) izmaiņas, pilnībā sadegot vienai palmitīnskābes molekulai, ir 9797 kJ un ar enerģiju bagāto ATP terminālo fosfātu saiti raksturo vērtība aptuveni 34,5 kJ, tad izrādās, ka aptuveni 45% no palmitīnskābes kopējās potenciālās enerģijas, oksidējoties organismā, var izmantot ATP resintēzei, bet atlikušā daļa acīmredzot tiek zaudēta kā siltums.

TAUKSKĀBJU- alifātiskās karbonskābes, no kurām daudzas ir atrodamas dzīvnieku un augu taukos; dzīvnieku un augu organismā brīvās taukskābes un taukskābes, kas ir daļa no lipīdiem, veic ārkārtīgi svarīgu funkciju – enerģisku un plastisku. Nepiesātinātās taukskābes piedalās cilvēka un dzīvnieku organismā īpašas bioloģiski aktīvo vielu grupas – prostaglandīnu – biosintēzē (sk.). Brīvo un ar esteriem saistīto taukskābju saturs asins serumā kalpo kā papildu diagnostikas tests vairākām slimībām. Šķidrie savienojumi tiek plaši izmantoti dažādu ziepju pagatavošanai, gumijas un gumijas izstrādājumu, laku, emalju un žāvēšanas eļļu ražošanā.

Atkarībā no karboksilgrupu skaita molekulā izšķir vien-, div- un daudzbāziskus šķidros savienojumus, un pēc ogļūdeņraža radikāļa piesātinājuma pakāpes izšķir piesātinātos (piesātinātos) un nepiesātinātos (nepiesātinātos) šķidros savienojumus. Pamatojoties uz oglekļa atomu skaitu šķidrajā skābju ķēdē Tās iedala zemākās (C1-C3), vidējās (C4-C9) un augstākās (C10-C26) - Piesātinātajām taukskābēm ir vispārīga molekulārā formula C n H 2 n O 2. Nepiesātināto taukskābju vispārējā formula ir atkarīga no tajās esošo dubulto vai trīskāršo saišu skaita.

Mājokļu apzīmēšanai tiek izmantota racionāla un sistemātiska nomenklatūra; Turklāt daudziem dzīvojamo māju kompleksiem ir vēsturiski izveidoti nosaukumi. Saskaņā ar racionālo nomenklatūru visi šķidrie savienojumi tiek uzskatīti par etiķskābes atvasinājumiem, kuros metilgrupas ūdeņraža atoms molekulā ir aizstāts ar ogļūdeņraža radikāli. Saskaņā ar sistemātisko nomenklatūru šķidrā maisījuma nosaukums cēlies no ogļūdeņraža nosaukuma, kura molekula ir veidota no tāda paša oglekļa atomu skaita, ieskaitot karboksilgrupas oglekli, kā šķidrās skābes molekula (piemēram, , propāns - propānskābe, etāns - etānskābe, heksāns - heksānskābe utt.). Nepiesātināto šķidro savienojumu nosaukumā norādīts dubultsaišu skaits (mono-, di-, tri- utt.) un pievienots galotne “ene”. Šķidrā oglekļa atomu numerācija sākas ar karboksilgrupas (COOH-) oglekli, un to norāda ar arābu cipariem. C atoms, kas ir vistuvāk COOH grupai, tiek apzīmēts ar alfa, blakus esošais ir apzīmēts ar beta, un gala oglekļa atoms ogļūdeņraža radikālā tiek apzīmēts ar omega. Šķidrās skābes molekulā dubultsaiti apzīmē ar simbolu Δ vai vienkārši norāda oglekļa atoma numuru, uz kura atrodas dubultā saite, norādot ķēdes cis vai trans konfigurāciju. Daži no visbiežāk sastopamajiem dzīvojamo māju kompleksiem un to triviālie, racionālie un sistemātiskie nosaukumi ir doti 1. tabulā.

Fizikālās īpašības

Zemākās taukskābes ir gaistoši šķidrumi ar asu smaku, vidējas taukskābes ir eļļas ar nepatīkamu sasmakušu smaku, bet augstākās taukskābes ir cietas kristāliskas vielas, kurām praktiski nav smaržas.

Ar ūdeni visos aspektos sajauc tikai skudrskābi (sk.), etiķskābi (sk.) un propionskābi; šķidro skābju sērijas augstākajos veidos šķīdība ātri samazinās un beidzot kļūst vienāda ar nulli. J. savienojumi labi šķīst spirtā un ēterī.

Kušanas temperatūras šķidro kristālu homologajā sērijā palielinās, bet nevienmērīgi. Šķidrie kristāli ar pāra skaitu C atomu kūst augstākā temperatūrā nekā sekojošie šķidrie kristāli, kuros ir par vienu C atomu vairāk (2. tabula). Abās šajās sērijās (ar pāra un nepāra C atomu skaitu) divu secīgu elementu kušanas temperatūru atšķirība pakāpeniski samazinās.

Šī īpatnējā atšķirība starp šķidriem savienojumiem ar pāra un nepāra skaitu C atomu molekulā izpaužas ne tikai kušanas punktos, bet zināmā mērā arī ķīmiskajās īpašībās. un pat to biol, īpašības. Tādējādi skābes ar pāra skaitu C atomu sadalās, pēc G. Embdena, asinsizplūduma laikā aknās līdz acetonam, bet skābes ar nepāra skaitu C atomu nesadalās.

Šķidrie kristāli ir cieši saistīti, un pat temperatūrā, kas pārsniedz to viršanas temperatūru, tie uzrāda divreiz lielāku molu. svaru, nekā liecina to formula. Šī saistība ir izskaidrojama ar ūdeņraža saišu rašanos starp atsevišķām šķidruma molekulām.

Ķīmiskās īpašības

Šķidru savienojumu ķīmiskās īpašības nosaka to COOH grupu un ogļūdeņražu radikāļu īpašības. COOH grupā OH saite ir novājināta elektronu blīvuma nobīdes dēļ dubultajā C=O saitē pret skābekli, un tāpēc protonu var viegli noņemt. Tas noved pie stabila anjona parādīšanās:

Karbonilatlikuma elektronu afinitāti daļēji var apmierināt blakus esošā metilēngrupa; ūdeņraža atomi ir visaktīvākie salīdzinājumā ar pārējiem. Šķidru savienojumu COOH grupas disociācijas konstante ir 10 -4 -10 -5 M, t.i., tās vērtība ir daudz zemāka nekā neorganiskajiem savienojumiem. Spēcīgākā no skābēm ir skudrskābe. Šķidrās skābes COOH grupai ir spēja reaģēt ūdens šķīdumos ar sārmzemju metāliem. Augstāku šķidro savienojumu sāļus ar šiem metāliem sauc par ziepēm (sk.). Ziepēm piemīt virsmaktīvo vielu – mazgāšanas līdzekļu īpašības (sk.). Nātrija ziepes ir cietas, kālija ziepes ir šķidras. Šķidrās skābes hidroksilCOOH grupas var viegli aizstāt ar halogēnu, veidojot skābju halogenīdus, kurus plaši izmanto organiskajā sintēzē. Aizvietojot halogēnu ar citas skābes atlikumu, veidojas šķidrie skābes anhidrīdi, nomainot atlikumu ar spirtu, veidojas to esteri, ar amonjaku - amīdi un ar hidrazīnu - hidrazīdi. Dabā visizplatītākie ir tribāziskā spirta glicerīna un augstāko taukskābju – tauku esteri (sk.). Šķidro kristālu alfa oglekļa atoma ūdeņradi var viegli aizstāt ar halogēnu, veidojot halogēnu saturošus šķidrus savienojumus.Nepiesātinātie šķidrie savienojumi var pastāvēt cis- un trans-izomēru formā. Lielākajai daļai dabisko nepiesātināto taukskābju ir cis konfigurācija (skatīt izomēriju). Šķidruma nepiesātinājuma pakāpi nosaka dubultsaišu jodometriskā titrēšana. Procesu, kurā nepiesātinātās taukskābes pārvērš piesātinātās, sauc par hidrogenēšanu; apgrieztais process ir dehidrogenēšana (skat. Hidrogenēšana).

Dabiskās taukskābes iegūst tauku hidrolīzē (to pārziepjošanā), kam seko atbrīvoto taukskābju frakcionēta destilācija vai hromatogrāfiska atdalīšana.Nedabiskās taukskābes iegūst, oksidējot ogļūdeņražus; reakcija norit hidroperoksīdu un ketonu veidošanās stadijā.

Taukskābju oksidēšana

Kā enerģijas materiāls beta oksidācijas procesā tiek izmantotas šķidrās skābes. 1904. gadā F. Knops izvirzīja hipotēzi, kas izskaidro taukskābju oksidēšanās mehānismu dzīvnieku organismā.

Šī hipotēze tika veidota, pamatojoties uz to vielmaiņas galaproduktu rakstura noteikšanu, kas izdalās ar urīnu pēc kofenilaizvietotu taukskābju ievadīšanas dzīvniekiem. Pāra skaitu C-atomu dzīvniekiem vienmēr pavadīja feniletiķskābes izdalīšanās urīnā, bet tiem, kas satur nepāra skaitu C-atomu, - benzoskābes izdalīšanās. Pamatojoties uz šiem datiem, F. Knūps ierosināja, ka šķidrās skābes molekulas oksidēšanās notiek, secīgi nogriežot no tās divu oglekļa fragmentus no karboksilgrupas (1. shēma):

Mūsdienu priekšstatu par taukskābju oksidēšanās mehānismu pamatā ir F. Knūpa ​​hipotēze, kas saukta par beta oksidācijas teoriju.Šo ideju attīstībā liela nozīme bija šādām metodēm un atklājumiem: 1) ieviešanu par taukskābju oksidēšanās mehānismiem. radioaktīvu marķējumu (14 C) taukskābju molekulā, lai pētītu to apmaiņu; 2) Munoza un L. F. Leluāra konstatējums, ka taukskābju oksidēšanai ar šūnu homogenātiem ir nepieciešami tie paši kofaktori kā piruvāta oksidēšanai (neorganiskais fosfāts, Mg 2+ joni, citohroms c, ATP un kāds substrāts Trikarbonskābes cikls - sukcināts, fumarāts utt.); 3) konstatējot faktu, ka taukskābju, kā arī trikarbonskābes cikla substrātu oksidēšana (sk. Trikarbonskābes ciklu) notiek tikai šūnas mitohondrijās [Lēningers (A. L. Lēningers) un Kenedijs (E. P. Kenedijs)] ; 4) karnitīna lomas noteikšana taukskābju transportēšanā no citoplazmas uz mitohondrijiem; 5) F. Lipmana un F. Linena koenzīma A atklājums; 6) multienzīmu kompleksa, kas ir atbildīgs par tauku oksidēšanu, izolēšana no dzīvnieku audiem attīrītā veidā.

Dzelzsskābes oksidēšanas process kopumā sastāv no šādiem posmiem.

Brīvās taukskābes neatkarīgi no ogļūdeņražu ķēdes garuma ir vielmaiņas ziņā inertas un nevar tikt pakļautas nekādām transformācijām, ieskaitot oksidēšanos, līdz tā tiek aktivizēta.

Taukskābju aktivācija notiek šūnas citoplazmā, piedaloties ATP, reducētajiem CoA (KoA-SH) un Mg 2+ joniem.

Reakciju katalizē enzīms tiokināze:

Šīs reakcijas rezultātā veidojas acil-CoA, kas ir taukskābju aktīvā forma.Izolētas un pētītas vairākas tiokināzes. Viens no tiem katalizē taukskābju aktivāciju ar ogļūdeņraža ķēdes garumu no C2 līdz C3, otra no C4 līdz C12, bet trešā no C10 līdz C22.

Transports mitohondrijās. Taukskābju koenzīma forma, tāpat kā brīvās taukskābes, nespēj iekļūt mitohondrijās, kur faktiski notiek to oksidēšanās.

Ir konstatēts, ka taukskābju aktīvās formas pārnešana mitohondrijās tiek veikta, piedaloties slāpekļa bāzes karnitīnam. Savienojoties ar taukskābēm, izmantojot fermentu acilkarnitīna transferāzi, karnitīns veido acilkarnitīnu, kam ir spēja iekļūt mitohondriju membrānā.

Piemēram, palmitīnskābes gadījumā palmitilkarnitīna veidošanos attēlo šādi:

Mitohondriju membrānas iekšpusē, piedaloties CoA un mitohondriju palmitil-karnitīna transferāzei, notiek reversa reakcija - palmitil-karnitīna šķelšanās; šajā gadījumā karnitīns atgriežas šūnas citoplazmā, un palmitīnskābes aktīvā forma palmitil-CoA nonāk mitohondrijās.

Pirmais oksidācijas posms. Mitohondriju iekšpusē, piedaloties taukskābju dehidrogenāzēm (FAD saturošiem enzīmiem), sākas taukskābju aktīvās formas oksidēšanās saskaņā ar beta oksidācijas teoriju.

Šajā gadījumā acil-CoA zaudē divus ūdeņraža atomus alfa un beta pozīcijās, pārvēršoties nepiesātinātā acil-CoA:

Hidratācija. Nepiesātināts acil-CoA piesaista ūdens molekulu, piedaloties fermentam enoilhidrāzei, kā rezultātā veidojas beta-hidroksiacil-CoA:

Otrais taukskābju oksidācijas posms, tāpat kā pirmais, notiek dehidrogenējot, bet šajā gadījumā reakciju katalizē NAD saturošas dehidrogenāzes. Oksidēšanās notiek beta oglekļa atoma vietā, un šajā pozīcijā veidojas keto grupa:

Viena pilnīga oksidācijas cikla pēdējais posms ir beta-ketoacil-CoA šķelšanās ar tiolīzi (nevis hidrolīzi, kā pieņēmis F. Knūps). Reakcija notiek, piedaloties CoA un enzīmam tiolāzei. Tiek izveidots acil-CoA, kas saīsināts par diviem oglekļa atomiem, un viena etiķskābes molekula tiek atbrīvota acetil-CoA formā:

Acetil-CoA trikarbonskābes ciklā tiek oksidēts līdz CO 2 un H 2 O, un acil-CoA atkal iet cauri visam beta oksidācijas ceļam, un tas turpinās līdz acil-CoA sadalīšanai, kas arvien vairāk saīsinās par diviem. oglekļa atomi novedīs pie pēdējās acetil-CoA daļiņas veidošanās (2. shēma).

Beta oksidācijas laikā, piemēram, palmitīnskābe, atkārtojas 7 oksidācijas cikli. Tāpēc tā oksidācijas kopējo rezultātu var attēlot ar formulu:

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

Sekojošā 7 NAD-H 2 molekulu oksidēšana trikarbonskābes ciklā rada 21 ATP molekulas veidošanos, 7 FAD-H 2 molekulu oksidēšanos - 14 ATP molekulas un 8 acetil-CoA molekulu oksidēšanos. - 96 ATP molekulas. Ņemot vērā vienu ATP molekulu, kas pašā sākumā tika iztērēta palmitīnskābes aktivizēšanai, kopējais enerģijas ieguvums vienas palmitīnskābes molekulas pilnīgai oksidēšanai dzīvnieka organismā būs 130 ATP molekulas (ar pilnīgu glikozes oksidāciju). molekula, veidojas tikai 38 ATP molekulas). Tā kā vienas palmitīnskābes molekulas pilnīgas sadegšanas laikā brīvās enerģijas izmaiņas ir 2338 kcal, bet ar enerģiju bagāto ATP fosfātu saiti raksturo vērtība 8 kcal, ir viegli aprēķināt, ka aptuveni 48% no kopējā potenciāla. palmitīnskābes enerģija tās oksidēšanās laikā organismā tiek izmantota ATP atkārtotai sintezēšanai, un pārējā daļa acīmredzami tiek zaudēta siltuma veidā.

Neliels daudzums taukskābju organismā tiek pakļauts omega-oksidācijai (oksidācija metilgrupas vietā) un alfa-oksidācija (otrā C-atoma vietā). Pirmajā gadījumā veidojas dikarbonskābe, otrajā - par vienu oglekļa atomu saīsināta taukskābe.Šūnas mikrosomās notiek abi oksidēšanās veidi.

Taukskābju sintēze

Tā kā jebkura no taukskābju oksidācijas reakcijām pati par sevi ir atgriezeniska, ir ierosināts, ka taukskābju biosintēze ir process, kas ir pretējs to oksidācijai. Tas tika uzskatīts līdz 1958. gadam, līdz tika noskaidrots, ka baložu aknu ekstraktos taukskābju sintēze no acetāta var notikt tikai ATP un bikarbonāta klātbūtnē. Bikarbonāts izrādījās absolūti nepieciešams komponents, lai gan tas pats nebija iekļauts taukskābju molekulā.

Pateicoties S. F. Vakila, F. Linena un R. V. Vagelosa pētījumiem 60.-70. 20. gadsimts Tika konstatēts, ka faktiskā taukskābju biosintēzes vienība ir nevis acetil-CoA, bet malonil-CoA. Pēdējais veidojas, karboksilējot acetil-CoA:

Tieši acetil-CoA karboksilēšanai bija nepieciešami bikarbonāta, ATP un Mg2+ joni. Enzīms, kas katalizē šo reakciju, acetil-CoA karboksilāze, satur biotīnu kā protezēšanas grupu (sk.). Avidīns, biotīna inhibitors, kavē šo reakciju, kā arī taukskābju sintēzi kopumā.

Kopējo taukskābju, piemēram, palmitīnskābes, sintēzi, piedaloties malonil-CoA, var attēlot ar šādu vienādojumu:

Kā izriet no šī vienādojuma, palmitīnskābes molekulas veidošanai nepieciešamas 7 malonil-CoA molekulas un tikai viena acetil-CoA molekula.

Tauku sintēzes process ir detalizēti pētīts E. coli un dažos citos mikroorganismos. Enzīmu sistēma, ko sauc par taukskābju sintetāzi E. coli, sastāv no 7 atsevišķiem fermentiem, kas saistīti ar t.s. acilpārneses proteīns (APP). AP B tika izolēts tīrā veidā, un tika pētīta tā primārā struktūra. Mol. šī proteīna svars ir 9750. Tas satur fosforilētu panteīnu ar brīvu SH grupu. AP B nav fermentatīvās aktivitātes. Tās funkcija ir saistīta tikai ar acilradikāļu pārnešanu. Reakciju secību taukskābju sintēzei E. coli var attēlot šādi:

Pēc tam reakcijas cikls tiek atkārtots, beta-ketokapronil-S-ACP ar NADP-H2 piedalīšanos tiek reducēts līdz beta-hidroksikapronil-S-ACP, pēdējais tiek dehidratēts, veidojot nepiesātinātu heksenil-S-ACP, kas pēc tam tiek pārveidots. reducēts līdz piesātinātam kapronil-S-ACP, kam ir par diviem atomiem garāka oglekļa ķēde nekā butiril-S-APB utt.

Tādējādi taukskābju sintēzes reakciju secība un raksturs, sākot ar beta-ketoacil-S-ACP veidošanos un beidzot ar viena ķēdes pagarinājuma cikla pabeigšanu ar diviem C-atomiem, ir apgrieztas oksidācijas reakcijas. taukskābes.Tomēr šķidrumu sintēzes ceļi un oksidēšanās nekrustojas pat daļēji.

Dzīvnieku audos nebija iespējams noteikt ĀKK. No aknām izdalīts multienzīmu komplekss, kas satur visus taukskābju sintēzei nepieciešamos enzīmus, kura enzīmi ir tik cieši saistīti viens ar otru, ka visi mēģinājumi tos izolēt atsevišķi ir bijuši neveiksmīgi. Kompleksā ir divas brīvas SH grupas, no kurām viena, tāpat kā ĀKK, pieder fosforilētam panteīnam, otra - cisteīnam. Visas taukskābju sintēzes reakcijas notiek uz šī multienzīmu kompleksa virsmas vai iekšpusē. Kompleksa brīvās SH grupas (un, iespējams, tā sastāvā esošā serīna hidroksilgrupa) piedalās acetil-CoA un malonil-CoA saistīšanā, un visās turpmākajās reakcijās kompleksa panteīna SH grupai ir tāda pati loma. kā SH grupa ACP, t.i., piedalās acila radikāļu saistīšanā un pārnesē:

Turpmākā reakciju gaita dzīvnieku organismā ir tieši tāda pati, kā aprakstīts iepriekš attiecībā uz E. coli.

Līdz 20. gadsimta vidum. tika uzskatīts, ka aknas ir vienīgais orgāns, kurā notiek taukskābju sintēze.Tad tika konstatēts, ka taukskābju sintēze notiek arī zarnu sieniņās, plaušu audos, taukaudos, kaulu smadzenēs, l aktivizējot piena dziedzeri, un pat asinsvadu sieniņās. Kas attiecas uz sintēzes lokalizāciju šūnās, ir pamats uzskatīt, ka tā notiek šūnas citoplazmā. Raksturīgi, ka hl tiek sintezēts aknu šūnu citoplazmā. arr. palmitīnskābe. Runājot par citām taukskābēm, galvenais to veidošanās veids aknās ir ķēdes pagarināšana, pamatojoties uz jau sintezētu palmitīnskābi vai eksogēnas izcelsmes taukskābēm, kas saņemtas no zarnām. Tādā veidā, piemēram, veidojas šķidri savienojumi, kas satur 18, 20 un 22 C atomus. Taukskābju veidošanās ķēdes pagarināšanas rezultātā notiek šūnas mitohondrijās un mikrosomās.

Dzīvnieku audos tiek regulēta taukskābju biosintēze. Jau sen ir zināms, ka izsalkušo dzīvnieku un dzīvnieku ar cukura diabētu aknās lēnām kuņģī tiek iestrādāts 14C-acetāts.Tas pats tika novērots dzīvniekiem, kuriem injicēts pārmērīgs tauku daudzums. Raksturīgi, ka šādu dzīvnieku aknu homogenātos taukskābju sintēzei lēnām tika izmantots acetil-CoA, bet ne malonil-CoA. Tas noveda pie pieņēmuma, ka procesa ātrumu ierobežojošā reakcija kopumā ir saistīta ar acetil-CoA karboksilāzes aktivitāti. Patiešām, F. Linens parādīja, ka CoA garās ķēdes acilatvasinājumi 10-7 M koncentrācijā kavē šīs karboksilāzes aktivitāti. Tādējādi taukskābju uzkrāšanās pati par sevi inhibē to biosintēzi, izmantojot atgriezeniskās saites mehānismu.

Vēl viens regulējošs faktors taukskābju sintēzē acīmredzot ir citronskābe (citrāts). Citrāta darbības mehānisms ir saistīts arī ar tā ietekmi uz acetil-CoA karboksilāzi. Ja nav citrāta, acetil-CoA - aknu karboksilāze ir neaktīva monomēra formā ar mol. kas sver 540 000. Citrāta klātbūtnē ferments pārvēršas par aktīvo trimeru ar molu. svars apm. 1 800 000 un nodrošinot taukskābju sintēzes ātruma palielināšanos 15-16 reizes.Tāpēc var pieņemt, ka citrāta saturam aknu šūnu citoplazmā ir regulējoša ietekme uz taukskābju sintēzes ātrumu.Visbeidzot. tas ir svarīgi taukskābju sintēzei NADPH 2 koncentrācijai šūnā.

Nepiesātināto taukskābju metabolisms

Ir iegūti pārliecinoši pierādījumi, ka dzīvnieku aknās stearīnskābi var pārvērst oleīnskābē, bet palmitīnskābi – palmitooleīnskābē. Šīm transformācijām, kas notiek šūnu mikrosomās, ir nepieciešama molekulārā skābekļa klātbūtne, reducēta piridīna nukleotīdu sistēma un citohroms b5. Mikrosomas var arī pārveidot mononepiesātinātos savienojumus par nepiesātinātajiem, piemēram, oleīnskābi par 6,9-oktadekadiēnskābi. Līdz ar taukskābju piesātinājumu mikrosomās notiek arī to pagarināšanās, un abus šos procesus var kombinēt un atkārtot. Tādā veidā, piemēram, no oleīnskābes veidojas nervonskābes un 5, 8, 11-eikozatetraēnskābes.

Tajā pašā laikā cilvēka audi un vairāki dzīvnieki ir zaudējuši spēju sintezēt dažus polinepiesātinātos savienojumus. Tie ietver linolskābes (9,12-oktadekadiēna), linolēnskābes (6,9,12-oktadekatriēna) un arahidonskābes (5, 8, 11, 14-eikozatetraēnskābes) savienojumus. Šie savienojumi tiek klasificēti kā neaizvietojamās taukskābes.Ilgstošas ​​pārtikas neesamības gadījumā dzīvnieki piedzīvo augšanas aizkavēšanos un attīstās raksturīgi ādas un apmatojuma bojājumi. Ir aprakstīti neaizvietojamo taukskābju nepietiekamības gadījumi cilvēkiem. Linolskābes un linolēnskābes, kas satur attiecīgi divas un trīs dubultsaites, kā arī radniecīgās polinepiesātinātās taukskābes (arahidonskābe utt.) parasti apvieno grupā, ko sauc par “F vitamīnu”.

Biol, neaizvietojamo taukskābju loma kļuva skaidrāka saistībā ar jaunas fizioloģiski aktīvo savienojumu klases - prostaglandīnu - atklāšanu (sk.). Ir konstatēts, ka arahidonskābe un mazākā mērā linolskābe ir šo savienojumu prekursori.

Taukskābes ir daļa no dažādiem lipīdiem: glicerīdi, fosfatīdi (skatīt), holesterīna esteri (skatīt), sfingolipīdi (skatīt) un vaski (sk.).

Taukskābju galvenā plastiskā funkcija ir samazināta līdz to dalībai lipīdu sastāvā biola, membrānu, kas veido dzīvnieku un augu šūnu skeletu, veidošanā. Biol ir sastopamas membrānas hl. arr. šādu taukskābju esteri: stearīnskābes, palmitīnskābes, oleīnskābes, linolskābes, linolēnskābes, arahidonskābes un dokozaheksaēnskābes esteri. Biol lipīdu nepiesātinātās taukskābes, membrānas var oksidēties, veidojoties lipīdu peroksīdiem un hidroperoksīdiem – t.s. nepiesātināto taukskābju peroksidācija.

Dzīvnieku un cilvēku organismā viegli veidojas tikai nepiesātinātās taukskābes ar vienu dubultsaiti (piemēram, oleīnskābe). Daudz lēnāk veidojas polinepiesātinātās taukskābes, no kurām lielākā daļa tiek piegādāta organismam ar pārtiku (neaizstājamās taukskābes). Ir speciāli tauku noliktavas, no kurām pēc tauku hidrolīzes (lipolīzes) var mobilizēt taukskābes, lai apmierinātu organisma vajadzības.

Eksperimentāli ir pierādīts, ka, ēdot taukus, kas satur lielu daudzumu piesātināto taukskābju, tiek veicināta hiperholesterinēmijas attīstība; Lielu nepiesātināto taukskābju daudzumu saturošu augu eļļu lietošana kopā ar pārtiku palīdz samazināt holesterīna līmeni asinīs (sk. Tauku vielmaiņa).

Medicīnā vislielāko uzmanību pievērš nepiesātinātajām taukskābēm, ir konstatēts, ka to pārmērīgai oksidēšanai ar peroksīda mehānismu var būt nozīmīga loma dažādu patolu, stāvokļu attīstībā, piemēram, ar radiācijas bojājumiem, ļaundabīgiem audzējiem, E vitamīna deficītu, hiperoksija un saindēšanās ar oglekļa tetrahlorīdu. Viens no nepiesātināto taukskābju peroksidācijas produktiem lipofuscīns novecošanas laikā uzkrājas audos. Nepiesātināto taukskābju etilēteru maisījums, kas sastāv no oleīnskābes (apm. 15%), linolskābes (apm. 15%) un linolēnskābes (apm. 57%), t.s. linetols (skatīt), tiek izmantots aterosklerozes profilaksei un ārstēšanai (sk.) un ārīgi apdegumu un ādas traumu gadījumos.

Klīnikā visplašāk tiek izmantotas brīvo (neesterificēto) un ar ēteru saistīto taukskābju kvantitatīvās noteikšanas metodes.Ar esteriem saistīto taukskābju kvantitatīvās noteikšanas metodes balstās uz to pārvēršanu atbilstošajās hidroksāmskābēs, kuras , mijiedarbojoties ar Fe 3+ joniem, veido krāsainus kompleksos sāļus.

Parasti asins plazmā ir no 200 līdz 450 mg% esterificēto taukskābju un no 8 līdz 20 mg% neesterificēto taukskābju.Pēdējo satura palielināšanās tiek novērota cukura diabēta, nefrozes gadījumā pēc adrenalīna ievadīšanas. , badošanās laikā, kā arī emocionālā stresa laikā . Neesterificēto taukskābju satura samazināšanās tiek novērota hipotireozes gadījumā, ārstēšanas laikā ar glikokortikoīdiem, kā arī pēc insulīna injekcijas.

Atsevišķas taukskābes – skatiet rakstus pēc to nosaukuma (piemēram, arahidonskābe, arahīnskābe, kaproīnskābe, stearīnskābe utt.). Skatīt arī Tauku vielmaiņa, lipīdi, holesterīna metabolisms.

1. tabula. DAŽU Biežāk sastopamo taukskābju NOSAUKUMS UN FORMULAS

Zinovjevs A. A. Tauku ķīmija, M., 1952; Newsholm E. un Start K. Metabolisma regulēšana, trans. no angļu val., M., 1977; Perekalin V.V. un Sonne S.A. Organic Chemistry, M., 1973; Lipīdu bioķīmija un metodoloģija, red. autors A. R. Jonsons a. J.B.Davenport, N.Y., 1971; Taukskābes, red. autors: K. S. Mārklijs, 1.-3. punkts, N. Y.-L., 1960-1964, bibliogr.; Lipīdu metabolisms, red. S. J. Wakil, N. Y.-L., 1970.

A. N. Klimovs, A. I. Arčakovs.