Биосинтез жирных кислот

Биосинтез жирных кислот и липидов играет важную роль в жизнедеятельности организмов. Именно в виде жирных кислот и триацилглицеринов откладываются основные количества энергетических ресурсов организмов животных, в то время как энергоресурсы, откладываемые в форме углеводов, незначительны.

В клетках организма жирные кислоты синтезируются из ацетил-КоА, образующегося из избыточной глюкозы пищи, которая не была использована организмом на энергетические нужды. В качестве восстановителя в биосинтезе жирных кислот принимает участие НАДФН, синтезируемый, в основном, в пентофосфатном пути распада углеводов. Нужно отметить, что хотя все реакции β-окисления жирных кислот обратимы, этот путь не используется организмом с целью их синтеза. Биосинтез жирных кислот осуществляется в цитоплазме клеток и катализируется целым полиферментным надмолекулярным ансамблем - пальмитилсинтетазой, состоящей из семи ферментов.

Суммарная реакция биосинтеза жирных кислот в цитоплазме имеет следующий вид (Е - пальмитилсинтетаза):

Из данного уравнения можно видеть, что для синтеза жирной кислоты требуется всего одна молекула ацетил-КоА, служащая «затравкой». Непосредственным источником синтеза является малонил-КоА, который образуется из ацетил-КоА по реакции:

Эта реакция катализируется биотинзависимым ферментом - ацетил-КоА- карбоксилазой. Функция биотина сводится к переносу диоксида углерода на субстрат.

Пальмитилсинтетаза представляет собой многофункциональный ансамбль белков: в центре полиферментного ансамбля находится ацилпереносящий белок (АПБ), содержащий свободную SH-группу; шесть остальных ферментов располагаются по периметру, причем один из них также содержит SH- группу.

Процесс синтеза жирной кислоты описывается рядом последовательных реакций:

1. Перенос ацетила с ацетил-КоА на синтетазу:

2. Перенос малонила с малонил-КоА на синтетазу:

3. Конденсация ацетила с малонилом и декарбоксилирование образовавшегося продукта:

4. Первое восстановление промежуточного продукта с участием НАДФН:

5. Дегидратация промежуточного продукта:

6. Второе восстановление промежуточного продукта с участием НАДФН:

Затем синтезированный бутирил перемещается на ту SH-группу, с которой был связан затравочный ацетил, а на освободившуюся SH-группу поступает новый малонильный остаток из малонил-КоА. Далее цикл повторяется снова; после семи оборотов цикла синтезируется пальмитил-Е, который при участии пальмитилдеацилазы гидролизуется до пальмитиновой кислоты и фермента (Е). Пальмитиновая кислота - это основной продукт биосинтеза, однако в небольших количествах могут образовываться и другие жирные кислоты.

Жирные кислоты с разветвленной углеродной цепью синтезируются из продуктов метаболизма аминокислот с разветвленной цепью (валин, изолейцин и лейцин) через ацильные производные КоА путем удлинения цепи и при участии АПБ. Особенности биосинтеза полиненасыщенных жирных кислот представляют интерес в связи с их витаминоподобными функциями. Некоторые полиеновые кислоты могут синтезироваться из олеиновой кислоты с помощью ряда последовательных реакций. Однако, синтез полиненасыщенных кислот, содержащих двойные связи, расположенные между конечным метилом и седьмым атомом углерода, невозможен, поэтому они и являются незаменимыми в пищевом рационе.

Таким образом, биосинтез и поступление с пищей - два основных источника жирных кислот для организма человека и животных.