Биосинтез высших жирных кислот и его регуляция

Синтез жирных кислот происходит в абсорбтивном периоде при высокой концентрации глюкозы в крови, протекает в цитоплазме на мембранах эндоплазматического ретикулума в печени и жировой ткани. В этот период активируются гликолиз и пентозофосфатный путь распада глюкозы, в результате которых образуются субстраты для синтеза жирных кислот: ацетил -КоА, NADPH₂, АТР.

Образование ацетил-КоА в результате окислительного декарбоксилирования пирувата происходит в матриксе митохондрий, но ацетил-КоА не попа­дает через мембрану митохондрий в цитоплазму, где идет синтез жирных кислот.Поэтому ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом с образованием цитрата и цитрат с помощью транслоказы переносится в цитоплазму (рис.12).

В цитоплазме под действием фермента цитратлиазы идет реакция:

Цитрат + HSKoA + АТР ® Ацетил-КоА + ADP + Р_i + Оксалоацетат

Ацетил -КоА, перенесенный в цитоплазму, является исходным субстратом для синтеза жирных кислот. Оксалоацетат в цитозоле подвергается следующим превращениям: Оксалоацетат ® малат ® пируват. Последняя реакция катализируется малик – ферментом.

Пируват переносится обратно в матрикс митохонд­рий, a NADPH₂, восстановленный в результате дей­ствия малик-фермента, используется как донор во­дорода для последующего синтеза жирных кислот. Другой источник NADPH₂ — пентозофосфатный путь.

Первая реакция синтеза жирных кислот — это пре­вращение ацетил-КоА в малонил-КоА (рис.13).

Фермент, катализирующий эту реакцию, ацетил-КоА-карбоксилаза, является регуляторным в биосин­тезе жирных кислот. Он относится к классу лигаз, кофермент — биотин.

Последующие реакции синтеза жирных кислот происходят на ферменте, который называется синтазой жирных кислот или пальмитатсинтазой, так как основной жирной кислотой в липидах человека является пальмитиновая кислота. Некоторые жирные кислоты могут образовываться в организме из пальмитиновой кислоты.

Рисунок 11

Рис. 12.

Синтаза жирных кислот (фермент фиксирован на мембранах эндоплазматического ретикулума). Синтаза жирных кислот является полифункцио­нальным ферментом, состоящим из 2 идентичных полипептидных цепей, каждая из которых имеет 7 активных центров и ацилпереносящий белок, ко­торый переносит растущую цепь жирной кислоты из одного активного центра в другой. Каждый из белков имеет 2 центра связывания, содержащих SH-группы. Участок, связывающий малонил-КоА, содержит небелковый компонент – витамин B₃ (пантотеновую кислоту).

Синтез жирной кислоты начинается с переноса ацетильного остатка, а затем малонильного с помо­щью ферментов ацетилтрансферазы и малонилтранс-феразы на синтазу жирных кислот. Далее карбоксильная группа малонила вы­деляется в виде СО₂ и по освободившейся валент­ности присоединяется ацетил с образованием ацетоацетил-Е. Последующие реак­ции восстановления, дегидратации, восстановления приводят к образованию радикала бутирила, связанного с ферментом. Затем повторяется такой же цикл реакций и образуется радикал жирной кислоты с 6 углеродными атомами. Цикла повторяются вплоть до образования радикала паль­митиновой кислоты. Фермент тиоэстераза отщепляет от фермента жирную кислоту (рис.13).

Рисунок 13

Биосинтез жирных кислот является процессом, в котором повторяются одни и те же последовательности реакций, поэтому процесс называется цикли­ческим, и в каждом цикле радикал жирной кислоты увеличивается на 2 атома углерода, источником ко­торых является малонил-КоА. В каждом цикле происходят реакции восстановлении с использованием NADPH⁺Н⁺ одним из источни­ков которого является пентозофосфатный пуп окисления глюкозы, другим — малик-фермент.

Другие жирные кислоты в организме человека синтезируются из пальмитиновой кислоты, при эта происходят реакции удлинения углеродного скеле­та также с использованием малонил-КоА и реакции дегидрирования.

В организме человека не синтезируются жирные кислоты с двойными связями, расположенны­ми дистальнее С9-го атома углерода, поэтому человек должен получать незаменимые жирные кислоты с пищей.

Синтезированные жирные кислоты не остаются |в свободном виде, а быстро используются для синтеза жиров и в меньшей степени фосфолипидов.