Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Транспорт ацил-КоА в митохондрии



Процесс окисления жирных кислот в клетках эукариот происходит внутри митохондрий. Однако внутренняя митохондриальная мембрана для них непроницаема. Поэтому в процесс эволюции была сформирована особая система транспорта активной формы жирной кислоты из цитозоля в митохондриальный матрикс. Важным компонентом этой системы является витаминоподобное вещество карнитин. Будучи гидрофобным соединением, он локализуется в липидном бислое внутренней митохондриальной мембраны.

 

Карнитин

 

Рассмотрим механизм транспорта в митохондрии активной формы пальмитиновой кислоты (пальмитоил-коэнзима А). Из цитоплазмы пальмитоил – КоА путем диффузии проникает через наружную митохондриальную мембрану в межмембранное пространство. Здесь он получает возможность взаимодействовать с молекулой карнитина, находящейся во внутренней митохондриальной мембране. Эта реакция протекает на внешней поверхности мембраны, где располагается фермент карнитинацилтрансфераза I:

 

 

Молекула пальмитоилкарнитина имеет положительный заряд. За счет этого она электрофоретически перемещается через липидный бислой мембраны на его матриксную сторону и попадает на активный центр карнитинацилтрансферазы II. Этот энзим располагается на внутренней поверхности мембраны. При его участии пальмитоилкарнитин подвергается распаду на карнитин и пальмитоил-КоА. Пальмитоил-КоА при этом освобождается в матрикс, а свободный карнитин вновь используется для переноса молекулы активной жирной кислоты через мембрану.

Карнитинацетилтрансфераза I является регуляторным ферментом активность которого определяет скорость поступления жирных кислот в митохондрии и, следовательно, скорость процесса β-окисления.

3.Внутримитохондриальное окисление жирных кислот

В процессе окисления жирных кислот в митохондриях происходит их распад на двухуглеродные фрагменты – остатки уксусной кислоты, связанные с коэнзимом А (ацетил-КоА). Каждый двухуглеродный фрагмент отщепляется от молекулы жирной кислоты (ацил-коэнзима А) в результате одного цикла ферментативных реакций. Для полного распада 16-угле-родной молекулы пальмитиновой кислоты требуется семь таких повторяющихся циклов (рис. 101).

Цикл распада жирной кислоты в процессе β-окисления представляет собой последовательность ферментативных реакций, в результате которой от ацил-коэнзима А отщепляется молекула ацетил-коэнзима А.

Рассмотрим процесс β-окисления пальмитоил-коэнзима А. В первой реакции цикла β-окисления, пальмитоил – КоА подвергается окислению с помощью ФАД-зависимого фермента – ацил-КоА дегидрогеназы. Продуктом реакции является ненасыщенное производное жирной кислоты – еноил-КоА. Заместители по месту двойной связи в этом промежуточном продукте находятся в trans-положении. В то же время природные ненасыщенные жирные кислоты представляют собой cis-изомеры.



В следующей реакции еноильное производное коэнзима А подвергается гидратации под действием фермента еноил-КоА-гидратазы. В качестве продукта реакции при этом образуется 3-гидроксиацил-КоА. Этот метаболит далее подвергается окислению под действием НАД-зависимого фермента 3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназы с образованием следующего промежуточного продукта – 3-кетоацил-КоА. В заключительной реакции цикла β-окисления 3-кетоацил-КоА под действием фермента тиолазы распадается на два продукта – ацетил-КоА и миристоил-КоА.

 

 

 

Рисунок 101 – Цикл β-окисления пальмитоил-КоА в митохондриях

 

Далее в аналогичный цикл превращений вступает миристоил-КоА. В результате он распадается с образованием в качестве продуктов реакции молекулы ацетил-КоА и тиоэфирлауриновой кислоты с коэнзимом А (лаурил-КоА). Процесс продолжается до тех пор, пока углеводородная цепь остатка теперь уже лауриновой кислоты окончательно не распадется на шесть молекул ацетил-КоА. Таким образом, в результате распада пальмитиновой кислоты в процессе β-окисления, в качестве продукта образуются 8 молекул ацетил-коэнзима А (рис. 102).

 

 

 

Рисунок 102 – Схема последовательного распада пальмитиновой

кислоты (C16) до 8 остатков ацетил-КоА (C2)

 

Балансовое уравнение β-окисления пальмитиновой кислоты может быть представлено в следующем виде:



 

Образующиеся в процессе β-окисления в митохондриальном матриксе молекулы ацетил-КоА далее подвергаются распаду до конечных продуктов в цикле трикарбоновых кислот. Учитывая это, можно рассчитать энергетичес-кий баланс распада жирных кислот в митохондриях (на примере пальмитиновой кислоты):

В процессе семи циклов β-окисления образуется по семь молекул восстановленного НАД и ФАД. При их окислении в дыхательной цепи образуются по 21 и 14 молекул АТФ соответственно. Окисление в ЦТК восьми молекул ацетил-КоА сопровождается образованием еще (8 × 12) = = 96 молекул АТФ. Итого полное аэробное окисление пальмитиновой кислоты в митохондриях сопровождается образованием (21 + 14 + 96) =

= 131 АТФ. Учитывая, что активация жирной кислоты связана с использованием одной молекулы АТФ в ацил-КоА-синтазной реакции, общий энергетический выход при полном окислении молекулы пальмитиновой кислоты составляет 130 АТФ.

Процесс β-окисления предполагает распад высших жирных кислот с четным числом углеродных атомов. Однако в клетках живых организмов в определенных количествах содержатся и жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов. Их окисление имеет некоторые особенности. Подобно этому некоторые особенности характерны и для ненасыщенных жирных кислот.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!