Катаболизм липидов

Автор: Григорий Чиж
Редакция: Рита Савицкая
Оформление: Никита Родионов, Майя Половицкая
Публикация: 31.01.2022

Глава 1 | Метаболизм азотистых оснований
Глава 2 | Биосинтез макромолекул
Глава 3 | Катаболизм и биоэнергетика

Внешний обмен липидов

Источник липидов в пище тебе тоже хорошо известен. Это все, что вкусно и вредно. Ну и рыба еще. Расщепление липидов происходит в двенадцатиперстной кишке, но тут уже есть чуть больше нюансов, чем с глюкозой. Липиды очень гидрофобны и собираются, как бабули на скамейке, в мицеллы, обращаясь кнаружи гидрофильными участками молекул. И в этот интимный круг никак не пробиться, если предварительно не эмульгировать их. Для этого в организме придуманы желчные кислоты. Они способствуют распаду липидных капель на миллиарды еще более мелких капель, что делает их доступными для действия панкреатических ферментов [1–3].

В панкреатическом соке, если долго вглядываться, можно найти липазу. Она расщепляет боковые жирные кислоты ТАГ, оставляя после себя 2-моноацилглицерол (2-МАГ).
 

Хотя в ряде случаев все это разрезается до жирных кислот и глицерина.

Продукты расщепления просто превосходно всасываются в энтероциты. Но выбросить жирные кислоты в кровь просто так нельзя. В энтероцитах происходит их ресинтез. Во многом (как ни странно) он повторяет процесс расщепления.

Ресинтез. Чтобы присоединить жирную кислоту к глицерину/2-МАГ, необходимо навести на кислоту марафет. Косметическим элементом для нее служит S-KoA-группа.
 

В энтероците собираются еще и фосфолипиды — не менее важные для организма (я бы сказал, самые важные) липиды. Их синтез происходит просто: к диацилглицеролу присоединяется холин.
 

Весь этот комок липидов сбивается в кучу под названием хиломикроны.

Путешествие липидов от кишки до клеток

Липиды, всосавшиеся в кишке, достигают системы верхней полой вены. Но если ты помнишь анатомию, это для тебя не должно быть сюрпризом. Все объясняется просто: хиломикроны всасываются в систему лимфатических капилляров и сосудов. Выбросить их в воротную вену будет насилием над печенью, поэтому мы насилуем лимфатическую дренажную систему. Путь хиломикронов в анатомическом отношении принимает следующий характер. Лимфатические капилляры кишки → лимфатические сосуды брюшной полости → левый грудной лимфатический проток → венозный угол (место слияния левой внутренней яремной и левой подключичной вен, а также место впадения грудного лимфатического протока) → плечеголовная вена → система верхней полой вены [1].

Попадая в систему легочных сосудов, а затем в малый круг, хиломикроны разносятся по тканям. Во многих тканях (особенно в жировой) присутствует фермент липопротеидлипаза. Этот товарищ расщепляет хиломикроны, вычленяя оттуда триглицериды, фосфолипиды, жирные кислоты и вот это вот все. Те благополучно достигают клеток и спокойно попадают внутрь, в цитозоль. Важно отметить, что для активации липопротеинлипазы тканей необходим апопротеин С - II [2].

Хиломикроны приобретают его при взаимодействии с липопротеидами высокой плотности (ЛПВП) в плазме крови.

P. S. Oбмен липопротеидов мы пока опустим и подробно разберем его в другой лекции. А заодно узнаем о биохимических предпосылках атеросклероза — настоящей чумы нашего времени.


Распад триацилглицеридов в тканях

Триацилглицериды (ТАГ) являются запасной формой энергии в силу того, что при окислении жирных кислот получается просто огромнейшее ее количество. Но чтобы окислить, их нужно достать из лап глицерина.
 

ТАГ-липаза является гормон-чувствительным ферментом, которая очень остро реагирует на критику и на действие контринсулярных гормонов — в первую очередь, адреналина и глюкагона. Он связан с активацией внутриклеточной протеинкиназы А. К слову, с активацией протеинкиназы А сопряжена и активация процесса распада гликогена в печени и мышечной ткани, идущая по аналогичному с активацией ТАГ-липазы механизму [3]:
 

Не для зубрежки. Литературная минутка

* Большой и неуютный цитозоль. Здесь кипит жизнь, ничего не стоит на месте. Туда-сюда шныряют тРНК, унося с собой несчастную аминокислоту. А вот там можно заметить убиквитинлигазу, которая поймала нарушителя понятий и упаковывает его в протеасомы.

Здесь у каждого есть свое место. Это биологический мегаполис, в водоворот которого случайным образом (хотя что в нашей жизни вообще случайно?) попала жирная кислота. Одинокая, потерянная и несчастная. Слоняясь по клетке и зайдя не в тот угол, она встречается с ацил-КоА-синтетазой. Это встреча не проходит для нее бесследно. Теперь она жирная кислота, но с клеймом в виде S-KoA-группы, и способна вступать в неприличные связи с обитателями цитозоля клетки. Но ей хочется большего, и, как и в макромире, это не всегда приводит к добру…»

Ацил-КоА встречает на своем пути карнитин. Пообщавшись, жирная кислота узнает о существовании чрезвычайно увлекательного места под названием «митохондрия». Будучи легкомысленной и наивной, и в то же время чрезвычайно (в химическом отношении) активной, она недолго ломается и принимает предложение карнитина вписаться в эту удивительную семейную вечеринку.
 


Карнитин — «свой» на этой вечеринке и проносит с собой жирную кислоту, кружась с ней в карнитинацилтрансферазном I танце. Достигая пика любви, карнитин увлекает жирную кислоту через транслоказу в митохондрию. Но на этом их ожидания начинают разниться и карнитин, оставив жирную кислоту с багажом воспоминаний (о котором стыдно рассказывать, но который приятно поворошить), уходит. Преодолев карнитинацилтрансферазу II, ацилкарнитин перестает существовать как пара и распадается на карнитин и ацил-КоА.


β-окисление жирных кислот

Комментарии:

  • Сверху представлена схема расщепления насыщенных жирных кислот, т. е. тех кислот, которые исходно не имеют в своей структуре двойных (ненасыщенных) ковалентых связей. Если мы имеем дело с исходно ненасыщенной кислотой, для нее первый цикл начнется со второй реакции.
  • Конечный продукт — молекулы ацетил-КоА — необходимый субстрат для цикла трикарбоновых кислот.
  • Получение энергии обусловлено восстановлением ФАД до ФАДН2 и НАД до НАДН + Н+. Эти восстановительные эквиваленты играют роль доноров электронов в электрон-транспортной цепи, и, в конечном счете, для получения энергии.
  • В целом, окислением одной жирной кислоты можно получить в среднем 90–130 молекул АТФ. Это очень много, особенно для одной молекулы.
  • На последней стадии окисления образуется не ацетил-КоА, а пропионил-КоА. Путем нехитрых превращений она станет сукцинил-КоА — активным участником того же ЦТК.

Метаболизм углеводов и липидов характеризуется наличием еще и сложных анаболических реакций, которыми я пока не хочу нагромождать и без того огромнейшую главу. Какие-то моменты по анаболизму я поясню чуть позже, когда коснусь проблемы заболеваний.

Глава 5 | Окислительное фосфорилирование и электрон-транспортная цепь

Источники:

  1. Я. Кольман, К.-Г. Рём. Наглядная биохимия, 5-е издание, 2018 г., с. 154–168.
  2. Тимин О. А. Основы биологической химии, 2018 г., с. 232–257.
  3. Портал «Биохимия для студента»:, раздел «Липиды».
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.