Документ: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции, страницы 196-200

Глава 12. Метаболизм липидов

цесс выявлен в семядолях прорастающих семян земляного ореха, а также в листьях клещевины и гороха. Основное значение процесса α-окисления высших жирных кислот, по-видимому, связано с обеспечением клеток растений определенным содержанием высших жирных кислот с нечетным числом атомов углерода. Особенно активно процесс окисления жирных кислот протекает в семенах масличных культур при их прорастании. При этом продукты окисления жирных кислот, содержащие два или три углеродных атома, участвуют в реакциях синтеза различных моносахаридов и других соединений растений.

12.4. ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ С НЕЧЕТНЫМ ЧИСЛОМ УГЛЕРОДНЫХ АТОМОВ

В растениях синтезируются жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода, окисление которых происходит таким же образом, как и жирных кислот с четным числом углеродных атомов, с той лишь разницей, что процесс расщепления завершается образованием молекулы ацетил-КоА и молекулы пропионил-КоА. При этом молекула ацетил-КоА в дальнейшем окисляется при участии ферментов цикла трикарбоновых кислот, тогда как пропионил-КоА вначале карбоксилируется с образованием D-метил- малонил-КоА (рис. 12.4). Эта реакция катализируется биотинсодержащей пропионил-КоА-карбоксилазой (1). В реакции АТФ расщепляется до АМФ и пирофосфата.

Затем D-метилмалонил-КоА эпимеризуется при участии метилмалонилэпимеразы (2) с образованием L-стереоизомера, который в результате внутримолекулярной перестройки превращается в сукционил-КоА. Реакция катализируется метилмалонил-КоА-мутазой (3). Дальнейшее превращение сукционил-КоА осуществляется при участии ферментов цикла трикарбоновых кислот.

12.5. ОКИСЛЕНИЕ НЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Окисление ненасыщенных жирных кислот происходит аналогично процессу окисления насыщенных жирных кислот, но с некоторыми особенностями. Так, двойные связи ненасыщенных жирных кислот (олеиновая, линолевая и др.) в клетках живых организмов имеют обычно цис-конформацию, а в реакциях окисления принимают участие жирные кислоты, находящиеся в транс-конформации. Реакцию по трансформации двойной связи катализирует еноил-КоА-изомераза. В результате ненасыщенные жирные кислоты из цис-формы превращаются в транс-

198

12.6. Синтез нейтральных липидов

CH3–CH2–C–SKoA

		O
Пропионил-КоА
СО2		АТФ
СО2		АТФ
1		АМФ + ФФн
	COOH
H–C–CH3
	C–SKoA
	O
D-Метилмалонил-КоА

		2
	COOH

CH3–C–H
	C–SKoA

	O
L-Метилмалонил-КоА
		3
	COOH
			Цикл трикарбоновых
		CH2
		CH2
			кислот
		CH2	кислот
		CH2
	C–SKoA

	O
Сукцинил-КоА

Рис. 12.4. Реакции превращения пропионил-КоА (1 — пропионил-КоА-кар- боксилаза, 2 — метилмалонил-КоА-эпимераза, 3 — метилмалонил-КоА-мутаза)

форму, становясь нормальным субстратом для еноил-КоА-гидратазы, которая затем превращает его в соответствующий L-3-гидроксиацил-КоА.

Кроме того, в реакциях окисления ненасыщенных жирных кислот могут участвовать 2,3-ацил-КоА производные. В случае если в клетках образуется 3,4-ацил-КоА, то перемещение двойной связи из положения 3…4 в положение 2…3, осуществляет 3,4-цис → 2,3-транс-еноил-КоА-изомераза. Этот фермент может одновременно как осуществлять перемещение двойной связи, так и изменять конформацию двойной связи из цис-формы в транс-

положение.

12.6. СИНТЕЗ НЕЙТРАЛЬНЫХ ЛИПИДОВ

Процесс синтеза триглицеридов протекает в цитоплазме растительной клетки (рис. 12.5) и начинается реакцией фосфорилирования глицерина, катализируемой глицеролкиназой (1), в результате которой образуется глицеролфосфат. Кроме того, синтез триацилглицеринов может осуществляться с участием глицеролфосфата, образующегося в реакциях гликолиза, протекающих при участии триозофосфатизомеразы (2) и глицерол-

199

Глава 12. Метаболизм липидов

H2C–OH

АТФ

АДФ

H2C–OH

1

HC–OH

Mg2+

HC–OH O

H2

C–OH

H2

НАД+

C–O – P–OH

НАДН2

O

OH

O

3 R1

2

H2

C–OH

–C–SKoA

C–H

O

HC–OH O

C=O

R2–C–SKoA

4

H2

C–O – P–OH

H2C–O – P–OH

2HSKoA

OH

O

H2C–O–C–R1

O

HC–O– C –R

2

O

H2C–O –

P–OH

H2O

OH

Фн

5

O

Рис. 12.5. Процесс биосинтеза триацилглицеринов (1 — глицеролкиназа,

2 — триозофосфатизомераза, 3 — глицеролфосфатдегидрогеназа, 4 — глицеролфосфатацилтрансфераза, 5 — фосфатидатфосфатаза, 6 — диглицеролацилтрансфераза)

	H2C–O–C–R1
	O
	HC–O– C –R2
	H2C–O–OH
O	6
	6
R3–C–SKoA
	O
	H2C–O–C–R1
	O
	HC–O– C –R
	O 2
	H2C–O–C–R3

фосфатдегидрогеназы (3), которые катализируют реакции изомеризации 3-фосфоглицеринового альдегида в фосфодиоксиацетон и восстановление последнего с участием НАДН до фосфоглицерола. В дальнейшем глицеролфосфат ацилируется двумя молекулами ацил-КоА (активными формами жирных кислот) с образованием фосфатидной кислоты. Реакция катализируется глицеролфосфатацилтрансферазой (4). Фосфатидатфосфатаза (5) катализирует реакцию дефосфорилирования фосфатидной кислоты с образованием 1,2-диглицерида, к которому диглицеридацилтрансфераза (6) присоединяет третий остаток жирной кислоты. На этом синтез триацилглицеринов завершается.

12.7. БИОСИНТЕЗ ФОСФОЛИПИДОВ

Кгруппе фосфолипидов относятся фосфатидилэтаноламин (кефалин)

ифосфатидилхолин (лецитин), которые имеют схожие пути биосинтеза. Процесс синтеза фосфолипидов начинается с реакций фосфорилирования этаноламина и холина (рис. 12.6), которые катализируются этаноламинкиназой (1) и холинкиназой (2). В результате образуются фосфоэтаноламин

200

12.7. Биосинтез фосфолипидов

+

NH3–CH2–CH2–OH

(CH3)3–N–CH2–CH2–OH

АТФ

1

АТФ

2

Mg2+

АДФ

O

АДФ

O

+

NH3–CH2–CH2–O–P–OH

(CH3)3–N–CH2–CH2–O–P–OH

ЦТФ

OH

ЦТФ

OH

3

4

ФФн

O

ФФн

+

NH3–CH2–CH2–O–ЦДФ CH

(CH3)3–N–CH2–CH2–O–ЦДФ

2

–O–С–R

O

1

ЦМФ

5

ЦМФ

CH– O –С–R2

6

O

CH2–OH

O

CH2–O–С–R1

O

7

O

CH– O –С–R2

O

+

O

+

CH2–O–P–O–CH2–CH2–NH3

CH2–O–P–O–CH2–CH2–N–(CH3)3

OH

+

8

NH3–CH2–CH2–OH

CH2–CH–COOH

O

OH NH2

O

CH2–O–С–R1

10

CH2–O–С–R1

O

9 ЦТФ

O

CH– O –С–R2

O

ЦМФ

ФФн

O

CH2–O–P–O–CH2–CH–COOH

CH2–O–ЦДФ

CH2–O–P–OH

OH

NH2

OH

Рис. 12.6. Процесс биосинтеза основных фосфолипидов (1 — этаноламинкиназа, 2 — холинкиназа, 3 — этаноламинфосфатцитидилтрансфераза, 4 — холинфос- фат-цитидилтрансфераза, 5 — этаноламинфосфаттрансфераза, 6 — холинфосфаттрансфераза, 7 — трансметилаза, 8 — серинфосфоэтаноламинтрансфераза, 9 — фосфатидатцитидилтрансфераза, 10 — фосфатидилсеринсинтетаза)

и фосфохолин. Затем при участии этаноламинфосфатцитидилтрансферазы

(3) и холинфосфатцитидилтрансферазы (4) осуществляется взаимодействие фосфоэтаноламина и фосфохолина с цитидилтрифосфатом (ЦТФ) с образованием цитидилдифосфатэтаноламина (ЦДФ-этаноламин), цитидилдифосфатхолина (ЦДФ-холин) и освобождением пирофосфатов (ФФН). В дальнейшем ЦДФ-этаноламин и ЦДФ-холин взаимодействуют с 1,2-ди- глицеридом, превращаясь в фосфатидилэтаноламин и фосфатидилхолин. Реакции катализируются этаноламинфосфаттрансферазой (5) и холинфосфаттрансферазой (6).

Кроме того, фосфатидилхолин может быть получен путем метилирования фосфатидилэтаноламина. Реакции катализируются трансметилазами (7), которые осуществляют последовательный перенос трех метильных групп с трех молекул S-аденозилметионина.

201

Глава 12. Метаболизм липидов

Биосинтез фосфатидилсерина может протекать двумя путями. Первый путь — реакция обмена этаноламина на серин, которая катализируется серинфосфоэтаноламинтрансферазой (8). Второй путь образования фосфатидилсерина возможен при участии фосфатидной кислоты, которая реагирует с ЦТФ, при участии фосфатидатцитидилтрансферазы (9), с образованием ЦДФ-диглицерида и пирофосфата. Затем серин переносится на фосфатидильный остаток с образованием фосфатидилсерина. Реакция катализируется фосфатидилсеринсинтетазой (10).

12.8. РАСПАД ФОСФОГЛИЦЕРИДОВ

Особенно активно процесс протекает при прорастании семян. В расщеплении фосфоглицеридов участвуют фосфолипазы, катализирующие реакции гидролиза эфирных связей. По специфичности действия ферменты подразделяются на фосфолипазы А, В, С и D.

Фосфолипаза B

O Фосфолипаза D

OCH2–O–C–R1

R2–C–O–CH O CH2–O–P–O–X

OH

Фосфолипаза A

Фосфолипаза C

Вначале фосфолипаза А осуществляет гидролитическое отщепление остатка жирной кислоты от второго углеродного атома глицерина, а затем фосфолипаза В отщепляет остаток жирной кислоты от первого углеродного атома. Фосфолипаза С катализирует гидролиз эфирной связи в положении 3 с образованием 1,2-диацилглицерина и фосфорильного основания. В заключении процесса фосфолипаза D катализирует отщепление от фосфолипида азотистого основания.

В результате каталитического действия фосфолипаз образуются две молекулы жирной кислоты, глицерин, фосфорная кислота и азотсодержащее соединение (холин, этаноламин или серин).

12.9. БИОСИНТЕЗ СТЕРОИДОВ

В синтезе стероидов растений выявляются последовательно протекаемые три этапа (рис. 12.7): 1) образование мевалоновой кислоты; 2) превращение мевалоновой кислоты в сквален; 3) циклизация сквалена и образование стероида.

202

Материал: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

Смотрите также: