Материал: Biokhimia_v_risunkakh
VIII. Липопротеиды – транспортные формы липидов |
фосфолипиды |
||
|
|
апоВ-100 |
|
Все липиды попадают в плазму в форме |
|||
|
|||
макромолекулярных комплексов, называемых |
|
||
липопротеидами. Липопротеиды (ЛП) - это сферические |
|
||
частицы, состоящие из гидрофобного ядра и амфифильной |
|
||
оболочки. Ядро содержит неполярные |
триацилглицериды |
|
|
(ТАГ) и эфиры холестерина . Оболочка построена из |
|
||
полярных липидов - холестерина |
и фосфолипидов, |
|
|
причем заряженные концы этих молекул обращены наружу. |
|
||
Кроме того, в состав оболочки входят белки, нековалентно |
ТАГ |
холестерин |
|
связанные с фосфолипидами и холестерином, называемые |
|||
эфиры холестерина |
|||
апопротеинами (А, В, С, D,E).
Различные апопротеины поддерживают структуру липопротеидных частиц, активируют ЛП-липазу или обеспечивают их взаимодействие с белковыми рецепторами липопротеинов. Циркулируя в крови, липопротеидные частицы обмениваются между собой поверхностными липидами и апопротеинами. Апопротеины служат " визитной карточкой " липопротеидов, поскольку рецепторы липопротеидов на разных клетках распознают только определенные апопротеины.
ХМ |
ЛПОНП |
ЛПНП |
ЛПВП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
триглицериды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
холестерин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
липопротеины |
липопротеины |
|
|
фосфолипиды |
|
|
|
|
|
|||
хиломикроны |
липопротеины |
|
|
|
апопротеины |
||
|
|
||||||
очень низкой |
низкой |
высокой |
|
|
|||
|
плотности |
плотности |
плотности |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
транспорт |
|
транспорт |
|
транспорт |
транспорт |
липидов |
|
липидов, |
|
холестерина |
холестерина |
из клеток |
|
которые |
|
в ткани |
из тканей в |
кишечника |
|
образуются |
|
атерогенные |
печень |
|
|
в печени |
|
антиатерогенные |
Липопротеиды подразделяют на несколько классов в зависимости от их плотности (оцениваемой ультрацентрифугированием) и подвижности при электрофорезе. Плотность липопротеидной частицы определяется отношением апопротеины/липиды: чем больше белка, тем выше плотность. Подвижность при электрофорезе зависит от содержания апопротеинов и полярных 80 липидов.
Хиломикроны (х60000)
ЛПНП (х180000)
функции
ЛП
ЛПОНП (х180000)
ЛПВП (х180000)
|
|
|
|
|
обратный |
|
печень |
|
|
ЛПВП |
транспорт |
||
|
|
холестерина |
||||
кишечник |
|
|
|
в печень |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ЛПНП |
|
|
|
|
|
|
вне- |
|
|
|
|
остат. |
|
печеночные |
||
ЛПОНП |
|
ткани |
||||
ХМ |
остат. |
|
||||
|
|
|
ЛПОНП |
|
||
ХМ |
|
|
предшественники ЛПВП |
|||
капилляр |
|
(из печени и кишечника) |
||||
|
|
|
ВЖК |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
липопротеинлипаза |
жировая ткань, мышцы |
|
||||
Все липопротеины участвуют в транспорте холестерина и его |
|
|||||
эфиров по крови и распределении их по органам. |
|
|
|
|||
Хиломикроны транспортируют экзогенный холестерин от |
|
|||||
кишечника через кровь в печень. |
|
|
|
|
||
ЛПОНП образуются в печени (в небольших количествах – |
|
|||||
в кишечнике) и транспортируют экзо- и эндогенный |
|
|
||||
холестерин (наряду с другими липидами) через кровь к |
плазма |
плазма крови |
||||
тканям. Эти формы липопротеинов |
(ХМ и ЛПОНП) |
|||||
крови после |
послеприема |
|||||
являютмя короткоживущими (полупериод их жизни |
||||||
голодания |
жирной пищи |
|||||
составляет 1,5 – 2 часа).
Липопротеинлипаза (ЛП-липаза) на поверхности эндотелия сосудов расщепляет ТАГ в составе хиломикронов и ЛПОНП, превращая их в остаточные хиломикроны и остаточные ЛПОНП (называемые ЛППП - липопротеины промежуточной плотности), соответственно. Эти частицы поглощаются печенью путем эндоциоза (через «узнавание» рецепторами).
ТАГ остаточных ЛПОНП могут далее расщепляться ЛП-липазой, превращаясь в ЛПНП. Эти частицы отличаются от своих предшественников не только большим количеством холестерина (в виде эфиров), но и составом апопротеинов. Это основной
класс липопротеинов, которые переносят холестерин |
как в печень, так и во |
внепеченочные ткани для его дальнейшего использования. |
ЛПНП являются |
атерогенными, т.е. способствуют развитию атеросклероза. |
|
ЛПВП, образующиеся в виде предшественников в печени и кишечнике, «дозревают» в крови и, благодаря способности «вытягивать» на себя мембранный холестерин клеток, обеспечивают его обратный транспорт в печень, поэтому являются
антиатерогенными липопротеинами (препятствуют развитию атеросклероза). |
81 |
IX. Биосинтез липидов - липогенез
Липогенез нацелен на аккумулирование в организме человека резервов метаболического топлива (в виде триацилглицеридов) и обновление структурных компонентов биомембран (путем синтеза фосфолипидов, сфинголипидов). Составной частью этого процесса является биосинтез жирных кислот, который наиболее активно происходит в жировой ткани, печени, молочной железе во время лактации.
Синтез высших жирных кислот |
пальмитиновая кислота |
В организме человека преимущественно синтезируется |
(С16), непосредственным донором двухуглеродных фрагментов является ацетил-КоА, который образуется при аэробном окислении глюкозы в митохондрии клетки. Реакции синтеза происходят в цитоплазме клеток, но внутренняя мембрана митохондрий
непроницаема для ацетил-КоА, |
|
|
матрикс |
цитозоль |
|
|
|
|||
поэтому |
перенос ацетила из |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ацетил-КоА |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
ацетил-КоА |
|
||||||
митохондрии в цитоплазму |
|
|
|
|
|
|||||
оксалоацетат цитрат |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
осуществляется с помощью |
цитрат |
оксалоацетат |
||||||||
челночного механизма. |
Он включает |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
в себя образование |
цитрата (из |
|
СО2 |
|
|
|
малат |
|||
ацетилКоА и оксалоацетата), |
|
НАДФ+ |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
который |
проходит через мембрану и |
|
|
|
НАДФН+ |
|
|
|
||
по сути является |
переносчиком |
|
пируват |
|
|
|
пируват |
|||
ацетила в цитоплазму:
Оксалоацетат возвращается в матрикс митохондрий с помощью челночной системы, включающей его восстановление в малат, который может пройти через мембрану. Другим путем возврата оксалоацетата является его превращение в пируват, для которого мембрана также проницаема. Преимуществом этого пути является образование НАДФН+, необходимого для восстановительного синтеза жирных кислот. В митохондриях цитрат является основным субстратом цикла Кребса, однако он может покидать митохондрию и выходить в цитоплазму в условиях усиленного потребления углеводов с пищей.
В первой стадии происходит |
карбоксилирование ацетил-КоА с образованием С 3 |
|||
молекулы малонил-КоА, катализируемое ключевым ферментом биосинтеза – |
ацетил- |
|||
КоА-карбоксилазой, простетической группой которого является биотин: |
|
|||
|
|
АТФ |
|
|
|
|
АДФ+Ф |
|
|
+ |
биотин |
ацетилКоА-карбоксилаза |
SКоА |
|
SКоА |
||||
ацетил-КоА |
|
(КоЕ – биотин) |
малонил-КоА |
|
|
|
|||
цитрат |
|
пальмитоил-КоА |
|
|
инсулин |
|
|
||
Биотин (витамин Н) с участием АТФ образует активный комплекс с угольной 82 кислотой – карбоксибиотин, который вводит карбоксильную группу в ацетил-КоА.
В синтезе жирных кислот |
|
Синтаза жирных кислот (пальмитатсинтаза) |
|||||||||||||
участвует мультиферментный |
|||||||||||||||
комплекс |
– синтаза жирных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
кислот |
(пальмитатсинтаза), |
β-кетоацил-АПБ- |
|
|
малонил |
-КоА- |
|
||||||||
который состоит из нескольких |
синтетаза |
|
SН |
|
|
||||||||||
ферментов, катализирующих |
|
|
|
|
|
|
|
|
АПБ-т |
рансфераза |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
отдельные реакции синтеза |
|
|
SН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
жирных кислот, и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ацил |
- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ацилпереносящего белка |
(АПБ). |
|
КС |
|
|
|
|
МТ |
|
переносящий |
|||||
Этот комплекс имеет две |
SH- |
АТ |
АПБ |
|
|
КР |
белок |
||||||||
группы: |
цистеинового остатка |
|
|
|
|||||||||||
(Cys-SH), связывающий |
|
|
|
ЕР |
ГД |
|
|
|
|||||||
ацетильный остаток |
и 4'- |
|
|
|
|
|
|||||||||
фосфопантетеиновой группы (Pan- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
SH), служащий для связывания |
ацетил-КоА-АПБ- |
|
|
|
|
|
β-кетоацил- |
||||||||
малонильного остатка. Эта часть |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
АПБ-редуктаза |
||||||||||
фермента функционирует как |
трансацетилаза |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
"длинная рука", которая фиксирует |
еноил-АПБ- |
β-гидроксиацил-АПБ- |
|||||||||||||
субстрат и передает его от одного |
|||||||||||||||
|
редуктаза |
|
дегидратаза |
||||||||||||
реакционного центра к другому. |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Пространственное объединение нескольких последовательных реакций в таком
мультиферментном комплексе имеет ряд принципиальных преимуществ по сравнению с отдельными ферментами: предотвращаются конкурентные реакции, последовательные реакции согласованы, как на конвейере, т.е. все ферментативные реакции протекают особенно эффективно.
Пальмитатсинтаза обеспечивает |
|
|
последовательное удлинение углеродной цепи |
|
|
на два атома углерода (С2, С4, С6 и т.д.) до образования |
SН- |
|
16-углеродного ацильного остатка, связанного с |
|
|
группой АПБ. Отщепление пальмитила от АПБ |
|
|
осуществляется путем гидролиза. При этом образуется |
|
|
свободная пальмитиновая кислота С 15Н31СООН и |
83 |
|
освобождается пальмитатсинтаза. |
|
|
Последовательность ферментативных реакций синтеза ВЖК
|
|
|
|
|
|
В результате на синтез одной |
||
|
|
КС |
|
|
|
молекулы пальмитата расходуется: |
||
|
|
|
МТ |
|
1 молекула ацетил-КоА, |
|||
|
АТ |
|
|
|
||||
|
АПБ |
КР |
|
7 молекул малонил-КоА |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
ЕР |
ГД |
|
14 молекул НАДФН + Н+; |
|||
|
|
|
|
|
|
при этом образуются: |
||
|
КоА |
|
|
|
|
7 молекул СО2, |
|
|
ацетил-КоА |
|
|
НSКоА |
|
6 молекул H2O, |
|
||
перенос |
|
|
|
|
8 молекул НSКоА |
|||
|
|
|
|
|
||||
ацетила |
|
|
|
|
|
14 молекул НАДФ+ |
||
перенос |
|
КС |
|
МТ |
|
|
|
|
АТ |
АПБ |
КР |
|
|
|
|
||
малонила |
|
КС |
МТ |
|
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
ЕР |
|
ГД |
АТ |
АПБ |
КР |
5 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ЕР |
ГД |
перенос бутирила |
|
SКоА |
|
повторение циклов |
|
|
|
с SН-группы АПБ |
|
|
|
|
|
|
|
на SН-группу |
||
малонил-КоА |
|
|
НSКоА |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
фермента КС |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КС |
МТ |
синтаза жирных кислот, |
|
АТ АПБ |
КР |
||
несущая метильную |
|||
ЕР |
ГД |
и малонильную группы |
1
конденсация
КС |
МТ |
АТ АПБ |
КР |
ЕР ГД |
|
β-кетобутирил-АПБ |
КС МТ |
|
КС МТ АТ АПБ КР ЕР ГД
бутирил-АПБ
НАДФ+
4
НАДФН+
восстановление
КС МТ
АТ АПБ КР ЕР ГД
2 |
НАДФН+ |
АТ |
АПБ КР |
3 |
|
НАДФ+ |
|||||
ЕР |
ГД |
||||
восстановление |
дегидратация |
||||
|
|
||||
84 |
|
β-гидроксибутирил-АПБ |
|
||