Метаболизм Получение энергии из пищи II. Образование энергии

Метаболизм Получение энергии из пищи II. Образование энергии при окислении жиров

Жиры – • основной источник энергии для синтеза ATФ • обеспечивают образование ½ энергии, потребляемой сердцем и покоящимися скелетными мышцами • Жиры – более компактная форма хранения энергии

Сходство обменов глюкозы и жиров • Образуется АТP • Участвуют цикл Кребса и дыхательная цепь • Образуется ацетил-Co. A • Образуются NADH и FADH 2, которые затем окисляются • Пути окисления различаются лишь начальными стадиями, а в цикле Кребса они сливаются в общий поток

Окисление жирных кислот

Основной путь – -окисление • Жирные кислоты естественных жиров принадлежат к ряду с четным числом атомов С • Протекает в митохондриях при участии мультиферментного комплекса

1. Активация жирных кислот и их проникновение из цитоплазмы в митохондрии R–СН 2–СН 2–СООН + НS–Ко. А + АТФ ⇄ ⇄ R–СН 2–СН 2–СО S–Ко. А + АМФ + Н 4 Р 2 О 7 ацил-Ко. А • G = – 0, 9 к. Дж/моль • ацил-Ко. А-синтетазы (3 фермента, специфичные к кислотам с короткими, средними и длинными цепями) Н 4 Р 2 О 7 + Н 2 О → 2 Н 3 РО 4 неорганическая пирофосфатаза • G (сумм. процесса) = – 32, 5 к. Дж/моль

• Активация ЖК – в цитоплазме • Затем ацил-Ко. А проникает через мембрану мтх с участием карнитина (вит. ВТ) Ацилкарнитин карнитин-ацилтрансфераза I Ацилкарнитин способен проникать в мтх с участием карнитинацилкарнитинтранслоказы в качестве транспортной системы; после чего – обратная реакция под действием фермента карнитин-ацилтрансферазы II

2. Первая стадия дегидрирования (окисление ацил-Ко. А) ацил-Ко. А-дегидрогеназа 2 -транс-еноил-Ко. А

3. Гидратация двойной связи 2 -еноил-Ко. А-гидратаза -гидроксиацил-Ко. А

4. Вторая стадия дегидрирования (новое окисление) НАД-зависимые 3 -гидроксиацил-Ко. А-дегидрогеназы -кетоацил-Ко. А

5. Тиолазная реакция (тиолиз) – перенос новой ацильной группы на Ко. А ацетил-Ко. А-ацилтрансфераза (3 -кетоацил-Ко. А-тиолаза) ацил-Ко. А ацетил-Ко. А

• Итак, молекула жирной кислоты укорачивается на 2 атома С • Ацетил-Ко. А… – в цикл Кребса • Новый ацил-Ко. А… – многократно проходит весь путь -окисления до образования бутирил-Ко. А 2 молекулы ацетил-Ко. А

Энергетический баланс -окисления • Пусть ЖК содержит в молекуле 2 n атомов С образуется: – n молекул ацетил-Ко. А ? • в цикле Кребса и дыхательной цепи – 12 n АТФ – (n– 1) молекул ФАДН 2 ? – (n– 1) молекул НАДН 2 ? • 2·(n– 1) + 3·(n– 1) = 5(n– 1) АТФ – 1 молекула АТФ – на активирование кислоты. • Таким образом… 5(n– 1) + 12 n – 1 = (17 n – 6) АТФ

Пример • Пальмитиновая кислота: (17· 8 – 6) = 130 АТФ – при окислении 1 молекулы глюкозы – 36 АТФ • G с(С 15 Н 31 СООН) = 9797 к. Дж/моль • 1 концевая макроэргическая связь АТФ – ~32, 5 к. Дж/моль • 130 связей – 4225 к. Дж • Таким образом, КПД ~43% • Оставшаяся часть энергии… (? )

Окисление ненасыщенных ЖК ? • С=С-связи природных ненасыщенных ЖК (? ) – в цис- конфигурации (в Ко. А-эфирах ненасыщенных кислот, образующихся при -окислении насыщенных ЖК) – транс- конфигурация • Последовательное удаление С 2 -фрагментов при окислении ненасыщенных ЖК до первой двойной связи дает 3 -еноил-Ко. А (при -окислении насыщенных ЖК – 2 -еноил-Ко. А)

В тканях есть ферменты, осуществляющие перемещение С=С-связи и изменяющие ее конфигурацию • Ко. А-производные ненасыщенных ЖК атакуются ферментами -окисления до образования… 3 -цис-еноил-Ко. А или 4 -цис-еноил-Ко. А • 3 -цис-еноил-Ко. А • 4 -цис-еноил-Ко. А 2 -транс-еноил-Ко. А 2 -транс- 4 -цис-диеноил-Ко. А ( 3 -цис- 2 -транс-еноил- (ацил-Ко. А-дегидрогеназа) Ко. А-изомераза) • 3 -транс-еноил-Ко. А • Далее – обычная (НАДФ-зависимая 2 -транс- 4 последовательность -цис-диеноил-Ко. А- реакций -окисления редуктазы) • 2 -транс-еноил-Ко. А ( 3 -цис- 2 -транс-еноил-Ко. А- изомераза) • Далее – обычная последовательность реакций -окисления

Всегда ли ацетил-Ко. А, образующийся при -окислении, поступает в цикл Кребса? • Иногда метаболизм жиров становится основным источником энергии – при голоде – у диабетиков • Торможение гликолиза побуждает жировые клетки высвобождать жирные кислоты, а печень – использовать их для синтеза избытка ацетил-Ко. А • Прекращение углеводного метаболизма приводит к недостатку оксалоацетата, необходимого для производства цитрата из ацетил-Ко. А • В этой ситуации в клетках печени два ацетильных остатка соединяются в ацетоацетат (СН 3 СОСН 2 СОО–), который частично восстанавливается в -гидроксибутират (СН 3 СН(ОН)СН 2 СОО–) – кетоновые тела

-Окисление ЖК с нечетным числом атомов С • Заканчивается образованием пропионил-Ко. А

Распад глицерина

• Глицерин прежде всего фосфорилируется • Глицеролкиназа

• -Глицерофосфат на синтез новых молекул триглицеридов • НО часть его окисляется до ДОАФ – глицерол-3 -фосфатдегидрогеназа

• ДОАФ 3 -ФГА окислительная стадия гликолиза, где… – в аэробных условиях ПВК – при недостатке О 2 молочная кислота

Энергетический эффект распада глицерина • Анаэробные условия 1 молекула глицерина (2– 1) = 1 АТФ (? )

Энергетический эффект распада глицерина • Аэробные условия Фосфорилирование: – АТФ НАДН 2 + 3 АТФ ДОАФ ПВК: НАДН 2 + 3 АТФ Субстратное фосфорилирование + 2 АТФ ПВК ацетил-Ко. А: НАДН 2 + 3 АТФ Цикл Кребса: 3 НАДН 2 + 9 АТФ ФАДН 2 + 2 АТФ Субстратное фосфорилирование + АТФ • Итого: + 22 АТФ