Где в клетке идет синтез жиров. Жиры синтезируются при избытке глюкозы

Энергичное образование жиров за счет углеводов происходит в созревающих семенах и плодах, накапливающих значительное количе­ство жиров.

Так же как и у микроорганизмов, жир из углеводов в созревающих семенах и плодах растений образуется при достаточном доступе кислорода, так как часть потребляемого сахара окисляется полностью до диоксида углерода и воды, а выде­ляемая при этом энергия используется на процесс синтеза жира. Вместе с тем образующиеся из саха­ра жирные кислоты содержат значительно меньше кислорода (около 11- 12%), чем исходный сахар, например глюкоза (около 50%). Поэтому кис­лород, необходимый для осуществления синтеза жирных кислот, частично берется из самого сахара, и потребление атмосферного кислорода снижается. В результате дыхательные коэффициенты у созревающих масличных семян, так же как и у микроорганизмов, образующих жир из сахара, значительно пре­вышают 1 (дыхательные коэффициенты у созревающих семян клещевины дости­гают 4,71).

Составные части жира - глицерин и жирные кислоты - образуются из сахаров. Главным источником компонентов жира являются гексозы, в первую очередь глюкоза и фруктоза. Однако исходным веществом, исполь­зуемым на синтез жира в растительном организме, могут быть не только гексозы, но также пентозы и продукты глубокой диссимиляции углеводов, содержащие два или три углеродных атома в молекуле. Глицерин, необходимый для синтеза жиров, образуется в процессе анаэроб­ной диссимиляции углеводов путем восстановления глицеринового альдегида, получающегося из фруктозодифосфата под действием фермента альдолазы. Исходным материалом для синтеза насыщенных жирных кислот служит ак­тивный ацетил в виде ацетилкофермента А. Для этого процесса необходимы Мn 2+ и СО 2 , который вступает в реакцию с ацетилкоферментом А, образуя малонилкофермент А - важнейший промежуточный продукт ферментативного синтеза жирных кислот. В процессе присоединения CO 2 к ацетилкоферменту А важную каталитическую роль играет биотин, а источником энергии служит АТР. Схема­тически процесс биосинтеза малонилкофермента А можно представить следующим образом:

Таким образом, фактический источник двууглеродного фрагмента, последова­тельно присоединяющегося при синтезе жирных кислот, - малонилкофермент А. Биотин же является коферментом фермента ацетил-СоА - карбоксилазы, кото­рый в процессе синтеза жирных кислот катализирует реакцию присоединения СО 2 .

Высшие насыщен­ные жирные кислоты превращаются в ненасыщенные в результате реакций, в ко­торых участвуют NADPH и кислород. Например, олеиновая кислота может синтезироваться из стеариновой кислоты путем отнятия отпоследней водорода. В листьях синтез жирных кислот осуществляется не в хлоропластах, а в семенах - в пропластидах. В этих органеллах синтезируется пальмитиновая кислота, которая затем, при участии кислорода и ферредоксина, окисляется и превращается в олеиновую кислоту. Эта последняя, уже вне хлоропластов или пропластид, подвергается разнообразным модификациям - гидроксилированию, восстановлению, конденсации. В результате образуется все многообразие содержащихся в растениях жирных кислот.

Процесс расщепления жира в растительном организме происходит особенно энергично при прорастании масличных семян. Он начинается с гидролитическо­го распада жиров, происходящего под действием липазы и сопровождающегося накоплением глицерина и свободных жирных кислот. Образующиеся глицерин и жирные кислоты чрезвычайно быстро используются для различных синтезов, протекающих в развивающемся ростке. При этом главным продуктом, возникаю­щим в результате превращения жиров, является сахар. Необходимо отметить, что при прораста­нии богатых жиром семян образуются не только гексозы, но и пентозы. Этот факт указывает на то, что во время прорастания семени жир расщепляется до низко­молекулярных соединений, содержащих два или три углеродных атома в молеку­ле. Путем конденсации этих низкомолекулярных соединений образуются затем различные моносахариды и другие вещества.

Важнейший этап диссимиляции жирных кислот - b -окисление, когда окисление жирной кислоты происходит у того углеродного атома, который находится в b-положении по отношению к карбоксильной группе.

В результате происходит разрыв углеродной цепочки жирной кислоты между a- и b-углеродными атомами с образованием ацетильного радикала и новой высо­комолекулярной жирной кислоты, содержащей на два углеродных атома меньше, чем подвергшаяся окислению первоначальная жирная кислота. Процесс b-окисления жирных кислот осуществляется при участии кофермента А и начинается с его присоединения к молекуле жирной кислоты.

Затем происходит отнятие водорода в a-b-положении, осуществляемое под действием флавинового фермента. Далее по месту двойной связи присоединяется молекула воды и образует b-оксикислота. Образовавшаяся b-оксикислота подвергается окислению путем отнятия водо­рода, которое происходит при участии NAD+, что приводит к образованию b-кетокислоты.

Последний этап b-окисления жирной кислоты - расщепление возникающей b-кетокислоты, происходящее под действием новой молекулы кофермента A.

В результате образуется ацетилкофермент А и соединенный с другим остатком коэнзима А радикал новой жирной кислоты, содержащей на два углеродных ато­ма меньше, чем молекула исходной жирной кислоты.

Новая кислота может снова подвергнуться b-окислению, пока не окислится полностью.

Таким образом, конечный продукт b-окисления жирных кислот -ацетилСоА. Он либо полностью окисляется до CO 2 и H 2 O, вступая в цикл трикарбоновых кислот, либо используется на синтез углеводов в глиоксилатном цикле. FADH 2 и NADH, образующиеся при b-окислении, окисляются в ды­хательной цепи с одновременным образованием пяти молекул АТР. Так как на первом этапе b-окисления расходуется одна молекула АТР, то «чистый» выход АТР на первом этапе составляет четыре молекулы АТР. Таким образом, при пол­ном окислении до СО 2 и H 2 O одной молекулы пальмитиновой кислоты C 16 H 32 О 2 выход продуктов реакции и АТР будет следующий.

1. В результате семи этапов b-окисления, на каждом из которых образуется пять молекул АТР, возникает 35 молекул АТР. С вычетом одной молекулы АТР, расходуемой на первом этапе, получаем 34 молекулы.

2. Полное окисление восьми молекул ацетил-СоА в цикле трикарбоновых кислот дает 96 молекул АТР (окисление одной молекулы ацетил-СоА дает 12 моле­кул АТР).

3. Таким образом, образуется 16 молекул СО 2 и 16 молекул Н 2 О и возникает 130 молекул АТР.

Ацетил-СоА, возникающий при р-окислении жирных кислот, может не только полностью окисляться до СО 2 и Н 2 О, но также использоваться на синтез различ­ных соединений, в частности углеводов. Именно этот процесс синтеза углеводов из жира происходит при прорастании богатых жиром семян. При этом ацетил-СоА, образующийся в результате b-окисления, включается в реакции цикла глиоксилевой кислоты и дает щавелевоуксусную кислоту, а затем яблочную кислоту, которая далее превращается в фосфоенолпировиноградную кислоту, а последняя - в углеводы.

Ранее было указано, что превращение жиров в сахара при прорастании бога­тых маслом семян происходит в особых субклеточных структурах - глиоксисо­мах. Этот процесс получил название гликонеогенеза. Жир под действием липаз гидролизуется до жирных кислот и глицерина. Жирные кислоты, окисляясь, образуют ацетил-СоА, который через серию реакций глиоксилатного цикла, локализованных главным образом в глиоксисомах, дает щавелевоуксусную кислоту, превращающуюся далее в фосфоенолпируват. Глицерин же дает фосфотриозы, которые, как и фосфоенолпируват, служат исходным материалом для синтеза глюкозы и фруктозы путем обращения процесса анаэробного расщепления глюкозы.

Наличие ферментативных реакций, лежащих в основе такого превращения, доказано для прорастающих семян клещевины, тыквы, арахиса и подсолнечника.

Если когда-нибудь большие количества углеводов попадают в организм, они либо сразу используются для получения энергии, либо запасаются в виде гликогена, а избыток их быстро превращается в триглицериды и хранится в таком виде в жировой ткани. У человека большая часть триглицеридов образуется в печени, но очень небольшие количества могут образовываться и в самой жировой ткани. Триглицериды, образуемые в печени, транспортируются главным образом в виде липопротеинов очень низкой плотности в жировую ткань, где и хранятся.
Превращение ацетил-КоА в жирные кислоты . Первым этапом синтеза триглицеридов является превращение углеводов в ацетил-КоА.

Это происходит во время обычного расщепления глюкозы гликолитической системой. Вследствие того, что жирные кислоты являются крупными полимерами уксусной кислоты, легко представить, каким образом ацетил-КоА может быть превращен в жирную кислоту. Однако синтез жирных кислот не обеспечивается просто изменением направления реакции окислительного расщепления. Этот синтез осуществляется двуступенчатым процессом, показанным на рисунке, с использованием малонил-КоА и НАДФ-Н в качестве основных посредников процесса полимеризации.

Объединение жирных кислот с а-глицерофосфатом при образовании триглицеридов. Как только синтезируемые цепочки жирных кислот начинают включать от 14 до 18 атомов углерода, они взаимодействуют с глицеролом, образуя триглицериды. Ферменты, катализирующие эту реакцию, высокоспецифичны для жирных кислот с длиной цепочки от 14 атомов углерода и выше, что является фактором, контролирующим структурное соответствие триглицеридов, хранящихся в организме.

Образование глицероловой части молекулы триглицерида обеспечивается а-глицерофосфатом, который является побочным продуктом реакции гликолитического расщепления глюкозы.

Эффективность превращения углеводов в жиры . Во время синтеза триглицеридов только 15% потенциально содержащейся в глюкозе энергии теряется в виде тепла. Остальные 85% преобразуются в энергию запасаемых триглицеридов.
Важность синтеза и хранения жиров . Синтез жиров из углеводов особенно важен в связи с двумя обстоятельствами.

1. Способность различных клеток организма запасать углеводы в виде гликогена выражена слабо. Только несколько сотен граммов гликогена может запасаться в печени, скелетных мышцах и всех других тканях организма, вместе взятых. В то же время могут запасаться килограммы жира, поэтому синтез жиров является способом, с помощью которого энергия, содержащаяся в избыточном количестве поступивших в организм углеводов (и белков), может запасаться, чтобы использоваться позднее. Количество энергии, которую запасает организм человека в виде жиров, приблизительно в 150 раз превышает количество энергии, запасаемой в виде углеводов.

2. Каждый грамм жиров содержит почти в 2,5 раза больше энергии, чем каждый грамм углеводов. Следовательно, при одном и той же массе тела организм может запасать в несколько раз больше энергии в виде жиров, чем в виде углеводов, что особенно важно, если необходима высокая степень подвижности, чтобы выжить.

Снижение синтеза жиров из углеводов при отсутствии инсулина. При отсутствии инсулина, как это бывает при тяжелом сахарном диабете, жиров синтезируется мало, если они вообще синтезируются, по следующим причинам. Во-первых, при отсутствии инсулина глюкоза не может попадать в сколько-нибудь существенных количествах в жировые ткани и клетки печени, что не обеспечивает образования достаточных количеств ацетил-КоА и НАДФ-Н, необходимых для синтеза жиров и получаемых при метаболизме глюкозы. Во-вторых, отсутствие глюкозы в жировых клетках существенно снижает количество наличного глицерофосфата, что также затрудняет образование триглицеридов.

Органоиды Характеристики 1.Плазматическая мембрана 2. Ядро 3. Митохондрии 4. Пластиды 5. Рибосомы 6. ЭПС 7. Клеточный центр 8. Комплекс Гольджи 9.

Лизосомы А) Транспорт веществ по клетке, пространственное разделение реакций в клетке Б) Синтез белка В) Фотосинтез Г) Хранение наследственной информации Д) Немембранные Е) Синтез жиров и углеводов Ж) Содержит ДНК 3) Обеспечение клетки энергией И) Самопереваривание клетки и внутриклеточное пищеварение К) Связь клетки с внешней средой Л) Управление делением ядра М) Есть только у растений Н) Есть только у животных

Какие

особенности живой клетки зависят от функционирования биологических мембран

А.избирательная проницаемость

Б. ионный обмен

В. Поглощение и удерживание воды

Г. Изоляция от окружающей среды и
связь с ней

Какая
органелла связывает клетку в единое целое, осуществляет транспорт веществ,
участвует в синтезе жиров, белков, сложных углеводов:

Б.комплекс Гольджи

В.наружная клеточная мембрана

Какое
строение имеют рибосомы:

А. одномембранное

Б. двухмембранное

В. Немембранное

Как
называют внутренние структуры митохондрий:

А. граны

Б. матрикс

В. Кристы

Какие
структуры образованы внутренней мембраной хролопласта:

А. строма

Б.тилакоиды гран

В. Кристы

Г. Тилакоиды стромы

Для каких
организмов характерно ядро:

А. для эукариотов

Б. для прокариотов

Различаются
ли по химическому составу хромосомы и хроматин:

Где
расположена центромера на хромосоме:

А. на первичной перетяжке

Б. на вторичной перетяжке

Какие
органеллы характерны только для растительных клеток:

Б.митохондрии

В. Пластиды

Что
входит в состав рибосом:

Б.липиды

1 К двум мембранным органоидам клетки относится:

1)рибосома 2)митохондрия 3)эндоплазматическая сеть 4)лизосома
2 В митохондриях атомы водорода отдают электроны при этом энергия используется для синтеза:1)белков 2)жиров 3)углеводов 4)АТФ
3 Все органоиды клетки связаны между собой с помощью:1)клеточной стенки 2)эндоплазматической сети 3)цитоплазмы 4)вакуолей

Выберите один правильный ответ. 1. Наружная клеточная мембрана обеспечивает а) постоянную форму клетки в) обмен веществ и энергии в

б) осмотическое давление в клетке г) избирательную проницаемость

2. Оболочки из клетчатки, а также хлоропластов не имеют клетки

а) водорослей б) мхов в) папоротников г) животных

3. В клетке ядро и органоиды расположены в

а) цитоплазме _ в) эндоплазматической сети

б) комплексе Гольджи г) вакуолях

4. На мембранах гранулярной эндоплазматической сети происходит синтез

а) белков б) углеводов в) липидов г) нуклеиновых кислот

5. Крахмал накапливается в

а) хлоропластах б) ядре в) лейкопластах г) хромопластах

6. Белки, жиры и углеводы накапливаются в

а) ядре б) лизосомах в) комплексе Гольджи г) митохондриях

7. В образовании веретена деления участвуют

а) цитоплазма б) клеточный центр в) вакуоль г) комплекс Гольджи

8. Органоид, состоящий из множества связанных между собой полостей, в
которых накапливаются синтезированные в клетке органические вещества - это

а) комплекс Гольджи в) митохондрия

б) хлоропласт г) эндоплазматическая сеть

9. Обмен веществ между клеткой и окружающей ее средой происходит через
оболочку благодаря наличию в ней

а) молекул липидов в) молекул углеводов

б) многочисленных нор г) молекул нуклеиновых кислот

10.Синтезируемые в клетке органические вещества перемещаются к органоидам
а) с помощью комплекса Гольджи в) с помощью вакуолей

б) с помощью лизосом г) по каналам эндоплазматической сети

11.Расщепление органических веществ в клетке, сопровождаемое освобождением.
энергии и синтезом большого числа молекул АТФ происходит в

а) митохондриях б) лизосомах в) хлоропластах г) рибосомах

12. Организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра, митохондрий,
комплекса Гольджи, относят к группе

а) прокариот б) эукариот в) автотрофов г) гетеротрофов

13. К прокариотам относятся

а) водоросли б) бактерии в) грибы г) вирусы

14. Ядро играет большую роль в клетке, так как оно участвует в синтезе

а) глюкозы б) липидов в) клетчатки г) нуклеиновых кислот и белков

15. Органоид, отграниченный от цитоплазмы одной мембраной, содержащий
множество ферментов, которые расщепляют сложные органические вещества
до простых мономеров, это

а) митохондрия б) рибосома в) комплекс Гольджи г) лизосома

Какие функции в клетке выполняет наружная плазматическая мембрана?

1)ограничивает содержимое клетки от внешней среды
2)обеспечивает передвижение веществ в клетке
3)обеспечивает связь между органоидами
4)осуществляет синтез молекул белка

Мембраны гладкой эндоплазматической сети выполняет функцию
1)синтез липидов и углеводов
2)синтез белков
3)расщепление белков
4)расщепление углеводов и липидов

Одна из функций комплекса гольджи
1)образование лизосом
2)образование рибосом
3)синтез Атф
4)окисление органических веществ

Молекулы липидов входят в состав
1)плазматической мембраны
2)рибосомы
3)оболочки клетки грибов
4)центриолей
Заранее спасибо кто поможет

Синтез липидов и углеводов в клетке

Липиды имеют очень большое значение в метаболизме клетки. Все липиды - ϶ᴛᴏ органические водонерастворимые соединœения, присутствующие во всœех живых клетках. Необходимо отметить, что по своим функциям липиды разделяются на три группы:

- структурные и рецепторные липиды клеточных мембран

- энергетическое ʼʼдепоʼʼ клеток и организмов

- витамины и гормоны ʼʼлипиднойʼʼ группы

Основу липидов составляют жирные кислоты (насыщенные и ненасыщенные) и органический спирт – глицерол. Основную массу жирных кислот мы получаем из пищи (животной и растительной). Животные жиры - ϶ᴛᴏ смесь насыщенных (40-60%) и ненасыщенных (30-50%) жирных кислот. Растительные жиры наиболее богаты (75-90%) ненасыщенными жирными кислотами и наиболее полезны для нашего организма.

Основная масса жиров используется для энергетического обмена, расщепляясь специальными ферментами – липазами и фосфолипазами . В результате получаются жирные кислоты и глицерин, которые в дальнейшем используются в реакциях гликолиза и цикла Кребса.С точки зрения образования молекул АТФ - жиры составляют основу энергетического запаса животных и человека.

Эукариотическая клетка получает жиры с пищей, хотя сама может синтезировать большинство жирных кислот (за исключением двух незаменимых – линолевой и линоленовой) . Синтез начинается в цитоплазме клеток с помощью сложного комплекса ферментов и заканчивается в митохондриях или гладком эндоплазматическом ретикулуме.

Исходным продуктом для синтеза большинства липидов (жиров, стероидов, фосфолипидов) служит ʼʼуниверсальнаяʼʼ молекула – ацетил-Коэнзим А (активированная уксусная кислота), являющаяся промежуточным продуктом большинства реакций катаболизма в клетке.

Жиры есть в любой клетке, но особенно много их в специальных жировых клетках – адипоцитах , образующих жировую ткань. Контролируется жировой обмен в организме специальным гормонами гипофиза, а также инсулином и адреналином.

Углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды) являются важнейшими соединœениями для реакций энергетического обмена. В результате распада углеводов клетка получает большую часть энергии и промежуточные соединœения для синтеза других органических соединœений (белков, жиров, нуклеиновых кислот).

Основную массу сахаров клетка и организм получает извне – из пищи, но может синтезировать глюкозу и гликоген из неуглеводных соединœений. Субстратами для разного вида углеводного синтеза выступают молекулы молочной кислоты (лактат) и пировиноградной кислоты (пируват), аминокислоты и глицерин. Эти реакции идут в цитоплазме при участии целого комплекса ферментов – глюкозо-фосфотаз. Для всœех реакций синтеза требуется энергия – синтез 1 молекулы глюкозы требует 6 молекул АТФ!

Основной объём собственного синтеза глюкозы протекает в клетках печени и почек, но не идет в сердце, мозге и мышцах (там нет необходимых ферментов). По этой причине нарушения углеводного обмена в первую очередь сказываются на работе этих органов. Углеводный обмен контролируется группой гормонов: гормонами гипофиза, глюкокортикостероидными гормонами надпочечников, инсулином и глюкагоном поджелудочной желœезы. Нарушения гормонального баланса углеводного обмена приводит к развитию диабета.

Мы кратко рассмотрели основные части пластического обмена. Можно сделать ряд общих выводов:

Синтез липидов и углеводов в клетке - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Синтез липидов и углеводов в клетке" 2017, 2018.

Реакции биосинтеза липидов могут идти в гладкой эндоплазматической сети клеток всех органов. Субстратом для синтеза жиров de novo является глюкоза .

Как известно, попадая в клетку, глюкоза превращается в гликоген, пентозы и окисляется до пировиноградной кислоты. При высоком поступлении глюкоза используется для синтеза гликогена, но этот вариант ограничивается объемом клетки. Поэтому глюкоза "проваливается" в гликолиз и превращается в пируват либо напрямую, либо через пентозофосфатный шунт. Во втором случае образуется НАДФН, который понадобится впоследствии для синтеза жирных кислот.

Пируват переходит в митохондрии, декарбоксилируется в ацетил-SКоА и вступает в ЦТК . Однако в состоянии покоя , при отдыхе , при наличии избыточного количества энергии в клетке реакции ЦТК (в частности, изоцитратдегидрогеназная реакция) блокируются избытком АТФ и НАДН .

Общая схема биосинтеза триацилглицеролов и холестерола из глюкозы

Оксалоацетат, также образуемый из цитрата, восстанавливается малатдегидрогеназой до яблочной кислоты и возвращается в митохондрии

  • посредством малат-аспартатного челночного механизма (на рисунке не показан),
  • после декарбоксилирования малата до пирувата НАДФ-зависимым малик-ферментом . Образованный НАДФН будет использован при синтезе жирных кислот или холестерина.

 

Возможно, будет полезно почитать: