Образование глицерина из липидов

Биосинтез триглицеридов

Биосинтез липидов в виде триацилглицеридов (ТАГ) имеет важное биологическое значение, так как обеспечивает живые организмы запасом энергетического материала на длительный срок.

Возможны два пути биосинтеза липидов:

  • 1) моноглицеридный — локализован в слизистой кишечника (иначе 1-й ресинтез жира);
  • 2) а-глицерофосфатный — локализован в цитозоле клеток разных тканей кроме клеток мозга.

В обоих случаях для биосинтеза липидов нужны активные формы глицерина и жирных кислот.

Образование активированного глицерина

Может осуществляться двумя путями: во-первых, активацией глицерина (см. рис. 11.16), во-вторых, восстановлением диоксиацетопфосфата, образующегося при распаде глюкозы в процессе гликолиза (рис. 11.34).

Рис. 11.34. Восстановление диоксиацетонфосфата:

катализируется а-глицеролфосфат:НАД + -дегидрогеназой

Синтез жирных кислот (малоновый цикл)

Синтез жирных кислот — это циклический процесс. Каталитическую роль в нем играет малоновая кислота.

Субстратом для синтеза ВЖК служит ацетил-КоА. Это ключевой метаболит, который может использоваться как в анаболических, так и в катаболи- ческих процессах. Он образуется в матриксе митохондрии, а синтез ВЖК идет в цитоплазме на мембранах эндоплазматического ретикулума. Самостоятельно преодолеть мембраны митохондрии ацетил-КоА не может. Поэтому для транспорта ацетил-КоА из митохондрий в цитоплазму существует определенный механизм, регуляторами которого служат АТФ и АДФ.

Если АТФ в клетке мало, то ацетил-КоА остается в митохондрии и расщепляется до С02 и Н20 в ЦТК.

Если клетка хорошо обеспечена энергией, АТФ ингибирует ключевые ферменты ЦТК — цитратсиптазу и изоцитратдегидрогеиазу. Причем изо- цитратдегидрогеназа угнетается сильнее, чем цитратсинтаза. В результате в матриксе митохондрии накапливается лимонная кислота (цитрат), а затем выходит из митохондрии в цитоплазму (рис. 11.35). В цитоплазме есть фермент цитратлиаза, который расщепляет цитрат на ЩУК и ацетил-КоА.

При биосинтезе жирных кислот в каждом цикле происходит удлинение цепочки на два атома углерода, но это реакции, принципиально отличные от реакций, обратных р-окислению (табл. 11.12).

Рис. 11.35. Расхождение путей синтеза и распада ВЖК

Различия в циклах синтеза и окисления жирных кислот

Связаны с ацил-переносящим белком (АПБ)

Окислители (ФАД и НАД)

Используется не сам ацетил- КоА, а его производное — ма- лонил-КоА

Укорочение происходит за счет отщепления двух атомов углерода в виде ацетил-КоА

Малонил-КоА синтезируется из ацетил-Ко А, как показано на рис. 11.36.

Реакцию катализирует фермент а це т ил -Ко А- кар во к с ил аза. Это ключевой фермент в процессе синтеза жирных кислот. Его активность регулируется по типу отрицательной обратной связи. Ингибитором является продукт синтеза — пальмитоил-КоА, а активатором — лимонная кислота.

Рис. 11.36. Образование активной малоновой кислоты

После образования малонил-КоА синтез жирных кислот катализируется одним мультиферментным комплексом — синтетазой жирных кислот или коротко — синтаза ВЖК. Он фиксирован па мембранах эндоплазматического ретикулума.

В составе синтазы ВЖК находится семь ферментов (рис. 11.37). АПБ — сложный белок, который в составе небелковой части содержит тиоэтапол- амин, витамин В3 и фосфорный остаток. Благодаря SH-группам АПБ передает кислотные остатки от одного фермента к другому.

За каждый цикл углеводородная цепочка будущей жирной кислоты растет па два углеродных атома. Это происходит до момента, пока она не приобретет нужную длину. Вслед за этим происходит тиолиз, и образуется в готовом виде активная форма жирной кислоты ацил-КоА.

Рис. 11.37. Одна стадия малонового цикла:

Читайте также:  Аюрведа снижаем холестерин

1 — ацетилтраисфераза; 2 — малонилтрансфераза; 3 — р-кетоаци л синтаза; 4 — р-кето- ацилредуктаза; 5 — p-оксиацилдегидратаза; б — еноилредуктаза; 7 — ацил-переносящий

Синтез высших жирных кислот возможен, если выполняются условия:

  • • поступают углеводы, при окислении которых образуются необходимые субстраты (ацетил-КоА) и НАДФН + Н* (из ПФЦ);
  • • высокий энергетический статус клетки, так как только при достаточном содержании АТФ осуществляется выход лимонной кислоты из митохондрий в цитоплазму.

Обмен углеводов и обмен жиров очень тесно связаны. Углеводы легко могут превращаться в жиры, а вот превращение жиров в углеводы невозможно. Жиры не могут превращаться в углеводы, так как ацетил-КоА не может превращаться в ПВК. Обмен жиров и углеводов объединяется как энергетический обмен, который находится под контролем гормонов [23].

При наличии активных форм глицерина и жирных кислот синтез липидов в тканях протекает по схеме, представленной на рис. 11.38.

Рис. 11.38. Схема биосинтеза триглицеридов

Источник: studme.org

Образование глицерина из липидов

§ 5. ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНЫ И ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

Триацилглицерины – самые распространенные липиды в природе. Их принято делить на жиры и масла. Жиры при комнатной температуре находятся в твердом состоянии. При нагревании они плавятся и переходят в жидкое состояние. Масла же при комнатной температуре имеют жидкую консистенцию. Жиры и масла не растворяются в воде. При интенсивном перемешивании с водой они образуют эмульсии.

В современных развитых странах на долю жиров в рационе питания людей приходится до 45 % суммарного потребления энергии. Столь большая доля жиров при ограниченном движении нежелательна. Причиной многих все шире распространяющихся болезней, в первую очередь болезней сердечно-сосудистой системы, является избыточное содержание жиров в пище. В то же время во многих развивающихся странах, наоборот, жиров в пище недостаточно, в суммарном потреблении энергии на их долю приходится не более 10 %.

Триацилглицерины играют важную роль в организме животного или растения. Так, например, на долю триацилглицеринов в человеческом организме приходится около 10 % массы тела (рис 4).

Рис. 4. Химический состав человеческого тела.

Жиры являются наиболее эффективным средством запасания энергии, так как обладают особыми преимуществами перед другими соединениями. Они не растворяются в воде, поэтому не меняют существенно физико-химические свойства цитоплазмы; кроме того, они химически инертны. И самое главное, их энергоемкость значительно выше энергоемкости других веществ, например, углеводов и белков. Ограниченное количество энергии может запасаться и в виде углеводов (гликоген), но основная избыточная энергия, поступающая в организм, запасается главным образом в виде жиров. Практически все пищевые продукты содержат жиры, хотя их содержание колеблется в широких пределах (табл. 1).

Среднее содержание жиров в некоторых пищевых продукта.

100 гпищевого продукта, г

100 гпищевого продукта, г

Триацилглицерины

Триацилглицерины (жиры и жирные масла природного происхождения) представляют собой сложные эфиры, образованные глицерином и жирными кислотами. Жирные кислоты – это общее название одноосновных алифитических карбоновых кислот RCOOH. При гидролизе триацилглицеринов образуются глицерин и жирные кислоты:

В состав триацилглицерина могут входить остатки как одной и той же кислоты – такие жиры называются простыми, – так и разных (смешанные жиры). Жирные кислоты в зависимости от строения радикала можно подразделить на насыщенные, ненасыщенные, а также разветвленные и циклические.

Насыщенные жирные кислоты имеют общую формулу CH3(CH2)nCOOH, в которой n может изменяться от 2 до 20 и несколько выше. В качестве примера короткоцепочечной кислоты можно привести масляную кислоту CH3(CH2)2COOH, которая содержится в молочном жире и сливочном масле. Примерами длинноцепочечных кислот являются пальмитиновая CH3(CH2)14COOH и стеариновая CH3(CH2)16COOH. Они входят в состав триацилглицеринов почти всех жиров и масел животного и растительного происхождения.

Читайте также:  Корень лопуха при атеросклерозе

Ненасыщенные жирные кислоты содержат одну или несколько двойных связей в алифитической цепи, которая тоже может быть короткой либо длинной. Одной из наиболее распространенных кислот в живой природе является олеиновая кислота. Она содержится в оливковом масле, от которого и произошло ее название, а также в свином жире CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH. Двойная связь в олеиновой кислоте имеет цис-конфигурацию. В природе встречаются жирные кислоты и с большим числом двойных связей, например, линолевая (две двойные связи), линоленовая (три двойные связи), арахидоновая (четыре двойные связи).

Триацилглицерины, в состав которых входят жирные кислоты с короткими цепями либо с высокой степенью ненасыщенности, как правило, имеют более низкие температуры плавления. Поэтому при комнатной температуре они находятся в виде масел. Это свойственно триацилглицеринам растительного происхождения, которые содержат большую долю ненасыщенных кислот. В отличие от этого животные жиры характеризуются высоким содержанием насыщенных жирных кислот и являются, как правило, твердыми. В этом можно убедиться, сравнивая состав оливкового масла (растительное масло) и сливочного масла (животный жир) (табл.2).

Распределение жирных кислот в оливковом и сливочном маслах

Источник: ebooks.grsu.by

Образование глицерина из липидов

Углеводы — это органические соединения, образованные тремя химическими элемента­ ми — углеродом, водородом и кислородом. Некоторые содержат также азот или серу. Общая формула углеводов — Сm(H2O)n.

Их делят на три основных класса: моносахариды, олигосахариды(дисахариды) и полисахариды.

Моносахариды — это простейшие углеводы, имеющие 3–10 атомов углерода. Большинство атомов углерода в молекуле моносахарида связано со спиртовыми группами, а один — с аль­дегидной или кетогруппой.

Глюкоза (виноградный сахар) встречается во всех организмах, в том числе в крови человека, поскольку является энергетическим резервом, входит в состав саха­розы, лактозы, мальтозы, крахмала, целлюлозы и других углеводов. Фруктоза (плодовый сахар) в наибольших кон­ центрациях содержится в плодах, меде, корнеплодах са­харной свеклы. Она не только принимает активное участие в процессах обмена веществ, но и входит в состав сахарозы.

Моносахариды — кристаллические вещества, сладкие на вкус и хорошо растворимые в воде.

К олигосахаридам относят углеводы, образованные не­ сколькими остатками моносахаридов. Они в основном так­ же кристаллические, хорошо растворимы в воде и сладки на вкус. В зависимости от количества этих остатков разли­ чают дисахариды (два остатка моносахаридов), трисахари­ ды (три) и т.д.

К дисахаридам относятся сахароза, лактоза и мальтоза. Сахароза (свекловичный или тростниковый са­ хар) состоит из остатков глюкозы и фруктозы , она в стречается в запасающих органах некоторых растений. Особенно много сахарозы в корне­ плодах сахарной свеклы и сахарного тростника, откуда их получают промышленным спосо­бом. Лактоза, или молочный сахар, образована остатками глюкозы и галактозы, содержится в материнском и коровьем молоке. Мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух остатков глюкозы. Она образуется в процессе рас­щепления крахмала в семенах растений и в пи­щеварительной системе человека.

Полисахариды — это биополимеры, мономе­ рами которых являются остатки моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюло­ за, хитин и др. Мономером этих полисахаридов является глюкоза.

Читайте также:  Кальмары польза и вред холестерин

Крахмал является основ­ ным запасным веществом растений, которое накапливается в семенах, плодах, клубнях, корневищах и других запасающих органах. Качественной реакцией на крахмал является реакция с йодом, при которой крахмал окрашивается в сине­фиолетовый цвет.

Гликоген (животный крахмал) — это запасной полисахарид животных и грибов, кото­рый у человека в наибольших количествах накапливается в мышцах и печени. Молекулы гликогена имеют более высокую степень ветвления, чем молекулы крахмала.

Целлюлоза, или клетчатка, — основной опорный полисахарид растений. Неразветвленные молекулы целлюлозы образуют пучки, которые входят в состав клеточ­ных стенок растений. Она используется в производстве тканей, бумаги, спирта и других органических веществ.

Хитин — это полисахарид, мономером которого является азотсодержащий моносахарид на основе глюкозы. Он входит в состав клеточных стенок грибов и панцирей членистоногих.

Полисахариды представляют собой порошкообразные вещества, которые несладки на вкус и нерастворимы в воде.

Видео YouTube


Источник: www.sites.google.com

БИОСИНТЕЗ ТРИГЛИЦЕРИДОВ

Известно, что скорость биосинтеза жирных кислот во многом определяется скоростью образования триглицеридов и фосфолипидов, так как свободные жирные кислоты присутствуют в тканях и плазме крови в небольших количествах и в норме не накапливаются.

Синтез триглицеридов происходит из глицерина и жирных кислот (главным образом стеариновой, пальмитиновой и олеиновой). Путь биосинтеза триглицеридов в тканях протекает через образование α-глице-рофосфата (глицерол-3-фосфата) как промежуточного соединения.

В почках, а также в стенке кишечника, где активность фермента глицеролкиназы высока, глицерин фосфорилируется за счет АТФ с образованием глицерол-3-фосфата:

В жировой ткани и мышцах вследствие очень низкой активности глицеролкиназы образование глицерол-3-фосфата в основном связано с процессами гликолиза и гликогенолиза. Известно, что в процессе гли-колитического распада глюкозы образуется дигидроксиацетонфосфат (см. главу 10). Последний в присутствии цитоплазматической глицерол-3-фосфатдегидрогеназы способен превращаться в глицерол-3-фосфат:

Отмечено, что если содержание глюкозы в жировой ткани понижено (например, при голодании), то образуется лишь незначительное количество глицерол-3-фосфата и освободившиеся в ходе липолиза свободные жирные кислоты не могут быть использованы для ресинтеза триглицеридов, поэтому жирные кислоты покидают жировую ткань. Напротив, активация гликолиза в жировой ткани способствует накоплению в ней триглицеридов, а также входящих в их состав жирных кислот. В печени наблюдаются оба пути образования глицерол-3-фосфата.

Образовавшийся тем или иным путем глицерол-3-фосфат последовательно ацилируется двумя молекулами КоА-производного жирной кислоты (т.е. «активными» формами жирной кислоты – ацил-КоА). В результате образуется фосфатидная кислота (фосфатидат):

Как отмечалось, ацилирование глицерол-3-фосфата протекает последовательно, т.е. в 2 этапа. Сначала глицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза катализирует образование лизофосфатидата (1-ацилглицерол-3-фосфата, а затем 1-ацилглицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза катализирует образование фосфатидата (1,2-диацилглицерол-3-фосфата) .

Далее фосфатидная кислота гидролизуется фосфатидат-фосфогидро-лазой до 1,2-диглицерида (1,2-диацилглицерола):

Затем 1,2-диглицерид ацилируется третьей молекулой ацил-КоА и превращается в триглицерид (триацилглицерол). Эта реакция катализируется диацилглицерол-ацилтрансферазой:

Синтез триглицеридов (триацилглицеролов) в тканях происходит с учетом двух путей образования глицерол-3-фосфата и возможности синтеза триглицеридов в стенке тонкой кишки из β-моноглицеридов, поступающих из полости кишечника в больших количествах после расщепления пищевых жиров. На рис. 11.6 представлены глицерофосфатный, дигидроксиацетон-фосфатный и β-моноглицеридный (моноацилглицероловый) пути синтеза триглицеридов.

Рис. 11.6. Биосинтез триглицеридов (триацилглицеролов).

Установлено, что большинство ферментов, участвующих в биосинтезе триглицеридов, находятся в эндоплазматическом ретикулуме, и только некоторые, например глицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза,– в митохондриях.

Источник: www.xumuk.ru