Механизм синтеза фосфотидилэтаноламина

1. Этаноламин + АТФ → фосфоэтаноламин + АДФ,

2. Фосфоэтаноламин + ЦТФ →этаноламин – ЦДФ + H ₄ P ₂ O ₇,

3. Диглицерид + этаноламин – ЦДФ → ЦМФ +фосфотидилэтаноламин

Это единственный путь синтеза фосфотидилэтаноламина.

Механизм синтеза фосфотидилхолина

Синтез осуществляется двумя путями:

1 путь это метилирование фосфотидилэтаноламина

2 путь аналогичен синтезу фосфотидилэтаноламина:

1. Холин + АТФ → фосфохолин + АДФ

2. Фосфохолин + ЦТФ → холин-ЦДФ + H ₄ P ₂ O ₇

3. Холин-ЦДФ + диглицерид → фосфотидилхолин + ЦМФ

Механизм синтеза фосфотидилсерина

Синтез осуществляется двумя путями:

взаимодействие фосфотидилэтаноламина с серином

фосфотидилэтаноламин + серин → этаноламин + фосфотидилсерин

2 путь:

_1. диглицерид + ЦТФ → диглицерид – ЦДФ + H₃PO₄

2. диглицерид – ЦДФ + серин → ЦМФ + фосфотидилсерин

Фосфотидилсерин легко может декарбоксилироваться и превращаться в фосфотидилэтаноламин, практически все фосфолипиды связаны между собой и могут превращаться друг в друга. Биосинтез протекает при широком участии ацил–и гликозилтрансфераз.

Обмен стеридов

Распад стеридов

Осуществляется на первых этапах гидролитическим путем, в результате гидролиза образуются стеролы и высшие жирные кислоты. Высшие жирные кислоты подвергаются β – окислению. Часть стеролов используется на ресинтез стеридов, а другая часть подвергается изменению. Прежде всего, стеролы восстанавливаются по кратным связям, затем происходит окисление по боковым радикалам. В результате этих процессов образуются холевые (желчные) кислоты, именно они являются конечными продуктами распада большинства стеролов. Соли желчных кислот резко уменьшают поверхность натяжения раздела фаз (вода, жир), в результате чего наблюдается эмульгирование жиров.

Синтез стеролов и стеридов

В 40-60-е годы ХХ в. Бах с сотрудниками установили, что все атомы углерода в стеролах происходят из ацетатов. В дальнейшем благодаря работам Климова, Попьяка были выяснены детали синтеза, как оказалось синтез протекает в 35 ферментативных реакций, которые можно объединить в три основных этапа:

1. Образование мевалоновой кислоты из ацетил – СоА

2. Синтез сквалена

3. Циклизация сквалена с образованием стеролов

Мевалоновая кислота преобразуется в предельный углеводород сквален, состоящий из шести изопреноидных группировок. Молекула сквалена легко принимает пространственную конфигурацию близкую конфигурации стеролов. Образовавшиеся стеролы претерпевают изменения, в результате которых образуются специфические стеролы.

Биосинтез стеридов осуществляется в результате переноса ацила высших жирных карбоновых кислот на гидроксильную группу стеролов.

Источником ацильной группы чаще всего служит фосфотидилхолин. В организме человека первое место среди стероидов занимает ненасыщенный спирт холестерол. Он играет роль ключевого промежуточного продукта в синтезе других стероидов, среди которых важное физиологическое значение имеют желчные кислоты, кортикостероиды, андрогены и эстргены.

Биосинтез холестерола происходит главным образом в печени (50%), кишечнике (15%) и коже.

Задания для самостоятельного изучения

1. Пути распада триглицеридов и глицерина.

2. β-окисление высших жирных кислот.

3. Энергетический выход  β – окисления.

4. Биосинтез высших жирных кислот.

5. Образование ненасыщенных кислот.

6. Биосинтез триглицеридов.

7. Распад фосфолипидов.

8. Синтез фосфолипидов.

9. Обмен стероидов.

Тема: «БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ»

Биологическое окисление – это совокупность реакций окисления органических веществ (субстратов), протекающих во всех живых клетках. Основная функция биологического окисления - обеспечение организма энергией в доступной для использования форме АТФ. Окисление субстратов в биохимических системах сопровождается отщеплением электронов от субстратов (донор электронов), которые при участии промежуточных переносчиков передаются на кислород – конечный (терминальный) акцептор электронов у аэробных организмов. Транспорт высокоэнергетических электронов восстановленных субстратов происходит в сложной системе, состоящей из окислительно – восстановительных ферментов и коферментов, локализованных во внутренней мембране митохондрии. В переносе электронов от субстратов к молекулярному кислороду принимают участие:

– пиридинзависимые дегидрогеназы, для которых коферментами служат НАД или НАДФ.

– флавинзависимые дегидрогеназы, у которых роль простетической группы играют ФАД или ФМН;

– цитохромы, относящиеся к гемопротеинам.

Среди компонентов дыхательной цепи обнаружены также убихинон (коэнзим Q) и белки, содержащие негемовое железо, так называемые железосерные белки.

Существует 2 типа биологического окисления.

1) Свободное окисление. Оно не сопряжено с фосфорилированием АТФ. Высвобождающаяся энергия распада химических связей переходит в тепловую энергию и рассеивается.

2) Окисление, сопряженное с фосфорилированием АТФ. Осуществляется двумя способами:

а) при субстратном фосфорилировании макроэргическая связь возникает в момент непосредственного окисления субстрата, а затем передается на фосфатный остаток, который используется для фосфорилирования АДФ. Примерами сопряжения окисления с фосфорилированием на уровне субстрата могут служить реакции окисления: 3 – фосфоглицеринового альдегида в 1,3 – дифосфоглицериновую кислоту; 2 – фосфоглицериновой кислоты – в 2 – фосфоенолпировиноградную кислоту; α- кетоглутаровой кислоты – в янтарную кислоту.

При субстратном фосфорилировании образуется сравнительно небольшое количество АТФ.

б) окислительным фосфорилированием называют сопряжение двух клеточных процессов: окисления восстановленных молекул и реакции фосфорилирования АДФ. Этот процесс протекает в митохондриях клетки.

Молекулы НАДН и ФАДН₂, образуемые в реакциях окисления углеводов, жирных кислот, спиртов и аминокислот, далее поступают в митохондрии, где ферментами дыхательной цепи осуществляется процесс окислительного фосфорилирования.

Окислительное фосфорилирование – это многоэтапный процесс, происходящий во внутренней мембране митохондрий и заключающийся в окислении восстановленных эквивалентов (НАДН и ФАДН₂) ферментами дыхательной цепи и сопровождающийся синтезом АТФ.

Впервые механизм окислительного фосфорилирования был предложен Питером Митчеллом. Согласно этой гипотезе перенос электронов, происходящий на внутренней митохондриальной мембране, вызывает выкачивание ионов Н⁺ из матрикса митохондрий в межмембранное пространство. Это создает градиент концентрации ионов Н⁺ между цитозолем и замкнутым внутримитохондриальным пространством. Ионы водорода в норме способны возвращаться в матрикс митохондрий только одним способом – через специальный фермент, образующий АТФ – АТФ-синтазу. АТФ- синтаза пронизывает внутреннюю мембрану митохондрий в тех местах дыхательной цепи, где происходит значительное изменение свободной энергии, и аккумулирует энергию путем синтеза АТФ. АТФ – синтаза в зависимости от условий может как синтезировать АТФ, так и гидролизовать ее. При недостаточном количестве АТФ в клетке АТФ – синтаза синтезирует АТФ за счет энергии протонного градиента. Если внезапно падает протонный градиент, то она будет гидролизовать АТФ и усиливать движение протонов через мембрану митохондрий.

При переносе пары электронов окисляемого субстрата к атому поглощенного кислорода воздуха в митохондриях образуются три молекулы АТФ. Такое соотношение получило название коэффициента окислительного фосфорилирования (Р/О)

По современным представлениям внутренняя митохондриальная мембрана содержит ряд мультиферментных комплексов, включающих множество ферментов. Эти ферменты называют дыхательными ферментами, а последовательность их расположения в мембране – дыхательной цепью (англ. electron transport chain ).