Краткое содержание главы

Значительную часть энергии, извлекаемой в процессе окисления, животный организм получает из жирных кислот, входящих в состав липидов. Свободные жирные кислоты сначала активируются путем взаимодействия их с коферментом А, в результате чего на наружной митохондриальной мембране образуются соответствующие СоА-эфиры. Эти СоА-эфиры превращаются затем в эфиры жирной кислоты и карнитина, способные проникать через внутреннюю митохондриальную мембрану в матрикс митохондрии, где из них снова образуются СоА-эфиры жирных кислот. Все последующие этапы окисления жирных кислот, в которых эти жирные кислоты участвуют в форме соответствующих СоА-эфиров, протекают в митохондриальном матриксе. Для того чтобы от карбоксильного конца СоА-эфира насыщенной жирной кислоты могла отщепиться одна молекула ацетил-СоА, требуется четыре ферментативных этапа: 1) дегидрирование 2-го и 3-го атома углерода, катализируемое -зависимыми ацил-СоА—дегидрогеназами; 2) гидратация возникшей в результате дегидрирования транс--двойной связи под действием еноил-СоА—гидратазы; 3) дегидрирование образовавшегося L-3-гидроксиацил-СоА, катализируемое NAD-зависимой 3-гидроксиацил-СоА—дегидрогеназой, и 4) расщепление образовавшегося -кетоацил-СоА, требующее присутствия свободного СоА и осуществляемое тиолазой; эта реакция дает одну молекулу ацетил-СоА и СоА-эфир жирной кислоты. содержащей на два атома углерода меньше, чем исходная жирная кислота. СоА-эфир укороченной жирной кислоты может снова вступить в тот же цикл и утратить в нем еще одну молекулу ацетил-СоА. Из 16-углеродной пальмитиновой кислоты получается таким путем восемь молекул ацетил-СоА, окисляющихся затем до через цикл лимонной кислоты. Значительная часть стандартной свободной энергии окисления пальмитиновой кислоты запасается в процессе окислительного фосфорилирования в виде энергии АТР. В окислении ненасыщенных жирных кислот участвуют два дополнительных фермента - еноил-СоА—изомераза и -гидроксиацил-СоА—эпимераза, превращающая D-стереоизомеры соответствующих 3-гидрок-сиацил-СоА в L-стереоизомеры.

Жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода окисляются по тому же основному пути, но при их окислении получается одна молекула пропионил-СоА, которая затем карбоксилируется с образованием метилмалонил-СоА. Последний превращается в сукцинил-СоА в результате очень сложной реакции изомеризации, катализируемой метилмалонил-СоА — мутазой, для действия которой необходим кофермент В12. Образующиеся в печени кетоновые тела - ацетоацетат, D--гидроксибутират и ацетон доставляются к другим тканям, превращаются здесь в ацетил-СоА и окисляются через цикл лимонной кислоты. Окисление жирных кислот в печени регулируется скоростью поступления ацильных групп в митохондрии. Специфическая регуляция достигается при помощи малонил-СоА, вызывающего аллостерическое ингибирование карнитин-ацилтрансферазы I. Малонил-СоА - первый промежуточный продукт биосинтеза жирных кислот, протекающего в цитозоле. Когда животное получает пищу, богатую углеводами, окисление жирных кислот подавляется, а их синтез усиливается.

ЛИТЕРАТУРА

Книги

Cunningham Е.В. Biochemistry: Mechanisms of Metabolism, McGraw-Hill, New York, 1978. В гл. 12 химизм и энзимология окисления жирных кислот описаны более подробно.

Статьи

Greville D. G., Tubbs P. V. Catabolism of Long-Chain Fatty Acids in Mammalian Tissue, Essays Biochem., 4, 155-212 (1968). Один из первых обзоров; важен как основа для дальнейших работ в этой области.

McGarry J. D., Leatherman G. F., Foster D. W. Carnitine Palmitoyltransferase I. The Site of Inhibition of Hepatic Fatty Acid Oxidation by Malonyl-CoA, J. Biol. Chem., 253, 4128-4136 (1978).

Williamson D.H. Recent Developments in Ketone Body Metabolism, Biochem. Soc. Proc., 7, 1313-1321 (1979).

Recent Progress in (3-Oxidation of Fatty Acids, Biochem. Soc. Trans, 7, 68-88 (1978). Полезная серия: статьи, написанные высококвалифицированными специалистами, затрагивают различные аспекты окисления жирных кислот и обмена кетоновых тел.