Липолиз, окисление жирных кислот. Метаболизм кетоновых тел

Под катаболизмом липидов мы должны подразумевать всю совокупность химических реакций распада липидов и образования из них более простых молекул вплоть до углекислого газа и воды, а также энергии, аккумулированной в молекулах АТФ. Это основной путь катаболизма липидов. Липолиз - мобилизация липидов из жировой ткани, стимулируется адреналином (при стрессе и физической нагрузке) и глюкагоном (при голодании), когда необходима организму энергия. Эти гормоны активируют по каскадному механизму (гормоны – рецептор – аденилатциклаза – цАМФ – протеинкиназа – триацилглицерол-липаза) регуляторный фермент триацилглицерол-липазу. Продукты липолиза триацилглицеролов в жировой ткани (глицерин и ВЖК) далее подвергаются окислению. В цитоплазме клеток глицерин в анаэробных условиях распадается до лактата, а в аэробных — до ацетил-КоА и далее окисляются в ЦТК.

Высшие жирные кислоты окисляются в митохондриях. Однако мембрана этих субклеточных образований непроницаема для них. Переносятся они в митохондрии с помощью специального энзима-переносчика при участии карнитина. Там ВЖК распадаются до ацетил-КоА в ходе b-окисления, который затем окисляется в цикле трикарбоновых кислот до углекислого газа и воды. Процесс окисления одной молекулы ацетил-КоА в ЦТК сопряжен с переносом протонов и электронов по цепи биологического окисления и фосфорилированием 12 молекул АДФ. В целом, при полном окислении, например, только одной молекулы пальмитиновой кислоты в клетке образуется 129 (131-2) молекул АТФ. При окислении ненасыщенных жирных кислот происходит: изменение их цис-конформации в транс-форму, перенос двойной связи, а далее присоединение воды по месту разрыва двойной связи и b-оксиление. Количество образуемых АТФ при этом уменьшается.. При окислении жирных кислот с нечетным числом атомов углерода в последнем цикле образуются молекулы ацетил КоА и пропионил КоА, который имеет 3 углеродных атома. Пропионил –КоА превращается в сукцинил-КоА и далее окисляется в ЦТК.

При недостатке энергии в клетках происходит образование кетоновых тел (ацетоацетат, b-гидроксибутират, ацетон) . Они синтезируются только в митохондриях печени, используются тканями мозга, скелетных мышц, сердца и почек, но печенью как источник энергии не используются. Биосинтез кетоновых тел происходит из ацетил-КоА. Ацетон образуется при высоких концентрациях кетоновых тел и удаляется из организма с мочой и выдыхаемым воздухом, как источник энергии он не используется. При окислении ацетоацетата и b-гидроксибутирата в тканях мозга, сердца и скелетных мышц и почек образуется 23 и 26 АТФ соответственно. Содержание кетоновых тел в плазме составляет 0,2-0,6мМ/л - в норме, и повышается до 20 мМ/л - при патологиях (сахарном диабете, голодании, когда усиливается β-окисление ВЖК и снижается скорость окисления ацетил-КоА в ЦТК) в результате чего формируются кетонемия, кетонурия, кетоз.

Катаболизм фосфолипидов в тканях происходит при участии тканевых фосфолипаз

(А₁, А₂, С, D). Конечными продуктами распада фосфолипидов являются глицерин, ВЖК, фосфорная кислота, азотсодержащие молекулы, инозитол. Действие фосфолипазы А₂ приводит к образованию лизофосфолипидов.