А. Метаболизм жиров: общие сведения.
Метаболизм жиров в жировой ткани (на схеме сверху)
Жиры (триацилглицерины) — наиболее
важный резерв энергии в организме животных. Они хранятся главным образом в
клетках жировой ткани, адипоцитах. Там же они участвуют в постоянно
происходящих процессах образования и деградации.
Жирные кислоты, необходимые для синтеза жиров (липогенеза),
в составе триацилглицеринов переносятся из печени и кишечника в виде липопротеиновых
комплексов (ЛОНП и хиломикроны). Липопротеин-липаза [1],
находящаяся на поверхности эндотелиальных клеток кровеносных капилляров, отщепляет
от этих липопротеинов жирные кислоты (см. рис. 273).
В адипоцитах деградация жиров (липолиз)
катализируется гормонзависимой липазой [2]. Уровень свободных жирных
кислот, поступающих из жировой ткани, зависит от активности этой липазы —
фермент регулирует таким образом уровень жирных кислот в плазме.
Жирные кислоты из жировой ткани
транспортируются в плазму крови в неэтерифицированной форме. При этом растворимы
только короткоцепочечные жирные кислоты, а жирные кислоты с более длинными
цепями, менее растворимые в воде, переносятся в комплексе с
альбумином.
Деградация жирных кислот в печени (на схеме слева)
Жирные кислоты поступают из плазмы крови
в ткани; здесь из них синтезируются жиры или за счет окисления получается
энергия. Особенно интенсивен метаболизм жирных кислот в клетках печени
(гепатоцитах).
Наиболее сажным процессом деградации жирных кислот является
β-окисление (см. рис. 167) в митохондриях. При
этом жирные кислоты вначале активируются в цитоплазме, присоединяясь к коферменту
А [3]. Затем они с помощью транспортной системы
(карнитинового челнока [4]; см. рис. 215)
попадают в митохондриальный матрикс, где разрушаются в результате β-окисления
до ацетил-КоА. Образующиеся ацетильные остатки полностью окисляются до
СО2 в цитратном цикле с освобождением энергии в виде АТФ (АТР). Если
количество образовавшегося ацетил-КоА превосходит энергетическую потребность
гепатоцитов, что наблюдается при высоком содержании жирных кислот в плазме крови
(типичные случаи — голодание и сахарный диабет), то в гепатоцитах синтезируются
кетоновые тела (см. рис. 305), снабжающие энергией уже другие
ткани.
Синтез жирных кислот в печени (на
схеме справа)
Биосинтез жирных кислот протекает в
цитоплазме, в основном в печени, жировой ткани, почках, легких и молочных
железах. Главным источником атомов углерода является глюкоза, однако
возможны и другие предшественники ацетил-КоА, например
аминокислоты.
Первая стадия — карбоксилирование ацетил-КоА с образованием
малонил-СоА — катализируется ацетил-КоА-карбоксилазой [5],
ключевым ферментом биосинтеза жирных кислот. Создание длинноцепочечных жирных
кислот осуществляется синтазой жирных кислот [6]
(см. рис. 171). Исходя из молекулы ацетил-КоА под действием
этого полифункционального фермента, цепь удлиняется (процесс включает семь реакций)
путем добавления малонильных групп и отщепления СО2 (в каждой реакции)
с образованием пальмитата. Таким образом, в результате каждой реакции молекула
удлиняется на два углеродных атома. В качестве восстановителя используется НАДФН
+ Н+, образующийся в гексозомонофосфатном пути (см. рис. 155)
или в реакциях, катализируемых изоцитратдегидрогеназой и «малатферментом».
Удлинение цепи жирной кислоты на
синтазе жирных кислот заканчивается на C16, т.е. на
пальмитиновой кислоте (16:0). В последующих реакциях пальмитат
используется в качестве предшественника для получения ненасыщенных или более
длинноцепочечных жирных кислот.
Дальнейший биосинтез жиров протекает с участием активированных
жирных кислот (ацил-КоА) и 3-глицерофосфата (см. рис. 173).
Для обеспечения других тканей жиры в гепацитах упаковываются в липопротеиновые
комплексы типа ЛОНП (VLDL) и поступают в кровь (см. рис.
273).
