2.1. Oxidare acizi grașiîn celule

Acizii grași mai mari pot fi oxidați în celule în trei moduri:

a) prin a-oxidare,

b) prin b-oxidare,

c) prin w-oxidare.

Procesele de oxidare a și w a acizilor grași superiori au loc în microzomii celulari cu participarea enzimelor monooxigenaze și joacă în principal o funcție plastică - în timpul acestor procese, sunt sintetizați hidroxiacizi, cetoacizi și acizi cu un număr impar de atomi de carbon. , care sunt necesare pentru celule. Deci, în timpul a-oxidării, un acid gras poate fi scurtat cu un atom de carbon, transformându-se astfel într-un acid cu un număr impar de atomi "C", în conformitate cu următoarea schemă:

2.1.1. b-Oxidarea acizilor grași superiori Principala metodă de oxidare a acizilor grași superiori, cel puțin în raport cu cantitatea totală de compuși din această clasă oxidați în celulă, este procesul de b-oxidare, descoperit de Knoop încă din 1904. Acest proces poate fi definit ca un proces de scindare oxidativă treptată a acizilor grași superiori, acizilor grași, în timpul căruia are loc o scindare secvențială a fragmentelor cu două atomi de carbon sub formă de acetil-CoA din grupa carboxil a acidului gras superior activat. moleculă.

Acizii grași superiori care intră în celulă sunt activați și transformați în acil-CoA (R-CO-SKoA), iar activarea acizilor grași are loc în citosol. Însuși procesul de b-oxidare a acizilor grași are loc în matricea mitocondrială. În același timp, membrana mitocondrială interioară este impermeabilă la acil-CoA, ceea ce ridică problema mecanismului de transport al reziduurilor de acil din citosol la matricea mitocondrială.

Reziduurile de acil sunt transportate prin membrana interioară a mitocondriilor folosind un purtător special, care este carnitina (CN):

În citosol, folosind enzima externă acilCoA:carnitin aciltransferaza (E1 în diagrama de mai jos), restul de acid gras mai mare este transferat din coenzima A în carnitină cu formarea acilcarnitinei:

Acilcarnitinina, cu participarea unui sistem special de carnitină-acilcarnitin-translocază, trece prin membrană în mitocondrii și în matrice, cu ajutorul enzimei interne acil-CoA:carnitin aciltransferaza (E2), reziduul de acil este transferat din carnitină. la coenzima A intramitocondrială. Ca urmare, în acidul gras din matricea mitocondrială apare un reziduu activat sub formă de acil-CoA; Carnitina eliberată, folosind aceeași translocază, trece prin membrana mitocondrială în citosol, unde poate fi inclusă într-un nou ciclu de transfer. Carnitina-acilcarnitina-translocaza, construită în membrana interioară a mitocondriilor, efectuează transferul moleculei de acilcarnitină în mitocondrii în schimbul moleculei de carnitină, care este îndepărtată din mitocondrii.

Acidul gras activat din matricea mitocondrială suferă o oxidare ciclică treptat, conform schemei:

Ca rezultat al unui ciclu de b-oxidare, radicalul de acid gras este scurtat cu 2 atomi de carbon, iar fragmentul scindat este eliberat sub formă de acetil-CoA. Ecuația ciclului total:

În timpul unui ciclu de b-oxidare, de exemplu, când stearoil-CoA este convertit în palmitoil-CoA cu formarea de acetil-CoA, se eliberează 91 kcal/mol de energie liberă, totuși, cea mai mare parte a acestei energie este acumulată în forma de energie a coenzimelor reduse, în timp ce pierderile de energie sub formă de căldură sunt de numai aproximativ 8 kcal/mol.

Acetil-CoA rezultat poate intra în ciclul Krebs, unde va fi oxidat la produse finite, sau poate fi folosit pentru alte nevoi ale celulei, de exemplu, pentru sinteza colesterolului. Acil-CoA scurtat cu 2 atomi de carbon intră într-un nou ciclu de b-oxidare. Ca urmare a mai multor cicluri de oxidare succesive, întregul lanț de carbon al acidului gras activat este scindat la „n” molecule de acetil-CoA, iar valoarea lui „n” este determinată de numărul de atomi de carbon din acidul gras original. .

Efectul energetic al unui ciclu de b-oxidare poate fi estimat pe baza faptului că în timpul ciclului se formează 1 moleculă FADH2 și 1 moleculă NADH+H. Când intră în lanțul de enzime respiratorii, vor fi sintetizate 5 molecule de ATP (2 + 3). Dacă acetil-CoA rezultat este oxidat în ciclul Krebs, celula va primi încă 12 molecule de ATP.

Pentru acidul stearic ecuație rezumativă b-oxidarea sa are forma:

Calculele arată că în timpul oxidării acidului stearic vor fi sintetizate în celulă 148 de molecule de ATP. La calcularea bilanțului energetic al oxidării, din această cantitate trebuie excluși 2 echivalenți macroergici, care sunt cheltuiți în timpul activării acizilor grași (în timpul activării, ATP este descompus în AMP și 2 H3PO4). Astfel, atunci când acidul stearic este oxidat, celula va primi 146 de molecule de ATP.

Spre comparație: când 3 molecule de glucoză, care conțin și 18 atomi de carbon, sunt oxidate, celula primește doar 114 molecule de ATP, adică. acizii grași mai mari sunt combustibil energetic mai benefic pentru celule în comparație cu monozaharidele. Aparent, această circumstanță este unul dintre principalele motive pentru care rezervele de energie ale organismului sunt predominant sub formă de triacilgliceroli, și nu de glicogen.

Cantitatea totală de energie liberă eliberată în timpul oxidării a 1 mol de acid stearic este de aproximativ 2632 kcal, din care aproximativ 1100 kcal se acumulează sub formă de legături macroergice ale moleculelor de ATP sintetizate.Astfel, aproximativ 40% din toată energia liberă eliberată. se acumulează.

Viteza de b-oxidare a acizilor grași superiori este determinată, în primul rând, de concentrația de acizi grași în celulă și, în al doilea rând, de activitatea acil-CoA:carnitina aciltransferazei externe. Activitatea enzimei este inhibată de malonil-CoA. Ne vom opri asupra semnificației ultimului mecanism de reglare puțin mai târziu, când vom discuta despre coordonarea proceselor de oxidare și sinteză a acizilor grași din celulă.

Amigdale portocalii și acumulare de esteri de colesterol în alte țesuturi reticuloendoteliale. Patologia este asociată cu catabolismul accelerat al apo A-I. Digestia și absorbția lipidelor. Bilă. Sens. În zorii formării doctrinei moderne a funcției exocrine a ficatului, când oamenii de știință natural au avut doar primul ...

Dinamica transformărilor chimice care au loc în celule este studiată prin chimie biologică. Sarcina fiziologiei este de a determina consumul total de substanțe și energie de către organism și modul în care acestea ar trebui să fie completate cu ajutorul unei bune nutriții. Metabolismul energetic servește ca un indicator al stării generale și al activității fiziologice a organismului. O unitate de energie folosită în mod obișnuit în biologie și...

Acizi care sunt clasificați ca acizi grași esențiali (linoleic, linolenic, arahidonic), care nu sunt sintetizați la oameni și animale. Cu grăsimile intră în organism un complex de substanțe biologic active: fosfolipide, steroli. Triacilgliceroli - funcția lor principală este stocarea lipidelor. Ele se găsesc în citosol sub formă de picături uleioase emulsionate fine. Grăsimi complexe:...

... α,d - glucoză glucoză - 6 - fosfat Odată cu formarea glucozei - 6 - fosfat, căile de glicoliză și glicogenoliza coincid. Glucoza - 6 - fosfatul ocupa un loc cheie in metabolismul carbohidratilor. Intră pe următoarele căi metabolice: glucoză - 6 - fosfat glucoză + H3PO4 fructoză - 6 - calea de descompunere a fosfatului pentozei (intră în sânge etc...

Țesutul adipos, format din adipocite, joacă un rol specific în metabolismul lipidelor. Aproximativ 65% din masa țesutului adipos este reprezentată de triacilglicerolii (TAG) depuși în acesta - sunt o formă de stocare a energiei și îndeplinesc aceeași funcție în metabolismul grăsimilor ca și glicogenul hepatic în metabolismul carbohidraților. Grăsimile depuse în țesutul adipos servesc ca o sursă de apă endogene și o rezervă de energie pentru corpul uman. TAG este utilizat în organism după defalcare preliminară (lipoliză), în timpul căreia se eliberează glicerol și acizi grași liberi.

În celulele țesutului adipos, cu participarea lipazelor, TAG este degradat. Lipaza este într-o formă inactivă, este activată de hormoni (adrenalină, norepinefrină, glucagon, tiroxină, glucocorticoizi, GH, ACTH) ca răspuns la stres, înfometare, răcire, produșii de reacție sunt monoacilglicerol și VFA.

IVFA sunt transportate de sânge către celulele țesuturilor și organelor cu ajutorul albuminelor, unde sunt oxidate.

Oxidarea acizilor grași superiori.

Surse de FFA:

Lipidele din țesutul adipos

Lipoproteine

Triacilgliceroli

Fosfolipidele biomembranelor celulare

Oxidarea HFA are loc în mitocondriile celulelor și se numește beta oxidare. Livrarea lor către țesuturi și organe are loc cu participarea albuminei și transportul de la citoplasmă la mitocondrii cu participarea carnitinei.

Procesul de beta-oxidare a HFA constă din următoarele etape:

Activarea IVFA pe suprafața exterioară a membranei mitocondriale cu participarea ATP, a conzimei A și a ionilor de magneziu cu formarea formei active de IVFA (acil-CoA).

Transportul acizilor grași în mitocondrii este posibil atunci când forma activă a acidului gras este atașată de carantina situată pe suprafața exterioară a membranei mitocondriale interioare. Se formează acil-carnitina, care are capacitatea de a trece prin membrană. Pe suprafața interioară, complexul se descompune și carnitina revine pe suprafața exterioară a membranei.

Oxidarea intramitocondrială a acizilor grași constă în reacții enzimatice secvențiale. Ca rezultat al unui ciclu de oxidare finalizat, o moleculă de acetil-CoA este scindată din acidul gras, de exemplu. scurtarea lanțului de acizi grași cu doi atomi de carbon Ca urmare a două reacții dehidrogenaze, FAD se reduce la FADH 2 și NAD + la NADH 2.

orez. Oxidarea acizilor grași superiori

Acea. finalizarea unui ciclu de rulare - oxidarea HFA, în urma căreia HFA a fost scurtat cu 2 unități de carbon. În timpul beta-oxidării, 5ATP a fost eliberat și 12ATP a fost eliberat în timpul oxidării ACETIL-COA în TCA și enzimele lanțului respirator asociat cu acesta. Oxidarea HFA va avea loc ciclic în același mod, dar numai până la ultima etapă - etapa de conversie a acidului butiric (BUTYRYL-KOA), care are propriile caracteristici care trebuie luate în considerare la calcularea efectului energetic total al HFA. oxidare, când se formează 2 molecule de ACETYL-KOA ca rezultat al unui ciclu, una dintre ele a suferit beta-oxidare cu eliberarea de 5ATP, iar cealaltă nu.

orez. Ultimul pas în oxidarea acizilor grași superiori

OXIDAREA HFA CU UN NUMĂR IMPAR DE UNITĂȚI DE CARBON ÎN LANȚ

Astfel de acizi grași intră în corpul uman ca parte a alimentelor cu carnea rumegătoarelor, a plantelor și a organismelor marine. Oxidarea unor astfel de acizi grași cu conținut ridicat de acizi grași are loc în același mod ca acizii grași mari care au un număr par de unități de carbon în lanț, dar numai până la ultima etapă - etapa conversiei PROPIONIL-COA. care are propriile sale caracteristici.

Acea. Se formează SUCCINIL-KOA, care este oxidat în continuare în MITOCONDRIE cu participarea enzimelor KREBS TCA și a enzimelor asociate lanțului respirator.

Trigliceridele sub formă de chilomicroni din celulele epiteliale ale intestinului subțire intră în ficat, plămâni, inimă, mușchi și alte organe, unde sunt hidrolizate în glicerol și acizi grași. Acesta din urmă poate fi oxidat într-o cale metabolică extrem de exergonic cunoscută sub numele de)