Путь кислоты

Жирные кислоты в описанных маслах охватывают почти весь диапазон длин цепочек, от промежуточных до сверхвысших. Габариты и гидрофобность углеводородной цепочки часто имеют решающее значение — тот самый случай, когда «хвост крутит собакой». В свободном виде жирные кислоты токсичны. Реакционная способность карбоксильной группы избыточна для нежных живых тканей, поэтому она почти всегда защищена эфирной или тиоэфирной связью.

Низшие и промежуточные кислоты, попадая с пищей в наш организм, не достраиваются до ВЖК, а немедленно подвергаются b-окислению, то есть утилизируются «с головы». Это основной процесс катаболизма кислот, он происходит в митохондриях, выполняющих функцию клеточных энергоблоков. (Митохондрии отличаются от других органелл клеток тем, что обладают сдвоенной липидной мембраной и автономной, неядерной ДНК. Считают, что в древности они переродились из проникших в клетки симбиотических микроорганизмов.) Окислением жирных кислот занимаются сразу несколько ферментов, причем важную роль здесь играет так называемый кофермент А (CoA). При таком окислении активируется второй от карбоксильной группы С-атом, а затем отщепляется двууглеродный фрагмент. Стехиометрию можно передать уравнениями (1, 2). Уравнение (2) показывает, как остаток уксусной кислоты, связанный с коферментом А, может окислиться полностью до СО₂ в цикле Кребса. Именно так организм обеспечивает себя энергией — молекулами АТФ.

Скорость β-окисления определяется транспортом через мембраны. Кислоты С8 — С14 преодолевают этот барьер без труда, ВЖК только с помощью переносчика карнитина, а для эруковой кислоты мембраны вообще непроницаемы. Эта кислота может преодолеть лишь мембрану пероксисомы, то есть направиться прямиком в клеточную машину утилизации отходов. Здесь начинается ее деструкция, и фрагменты подвергаются уже w-окислению, то есть «с хвоста». Из них С6-кислоты частично переходят в митохондрии на b-окисление, но это мелочь. АТФ в этом процессе не запасается — эруковая кислота в основном непроизводительно расходует кислород, да к тому же энергия тратится еще и на синтез токсичных осколков, которые сами подлежат нейтрализации. Все это перегружает печень и почки.

Биосинтез кислот протекает по схеме, аналогичной β-окислению, — сборка цепочки происходит из ацетилкофермента А в обратном порядке (см. уравнение (1)). Как и демонтаж, сборка идет из двууглеродных фрагментов, поэтому в природе господствуют четные гомологи кислот. Однако биосинтез ведут совсем другие ферменты и в другом месте. После событий в Ираке здесь можно использовать сравнение с передвижными химическими лабораториями, роль которых выполняют ацил-переносящие белки (АПБ). На них, как на автошасси, смонтированы и SH-группы, фиксирующие все кислотные остатки, и ферменты. Длина цепи синтезируемой кислоты в основном определяется действием фермента тиогидролазы, она работает как счетчик циклов. Готовую кислоту тиогидролаза снимает с места сборки, разрывая тиоэфирную связь. Выяснилось, что и сами АПБ чувствительны к размеру «хвоста», поэтому, когда рапс учили синтезировать лауриновую кислоту, в его геном потребовалось вводить участки ДНК, которые кодируют не только ферменты, но и АПБ лавра.

Ацетилкофермент А не только энергоноситель, но и ценное биохимическое сырье. Из него синтезируется также сквален. При этом на промежуточных стадиях образуется изопрен (а сквален — это тритерпен), что сопровождается некоторыми потерями С-атомов. Превращение в холестерин протекает на переносящем сквален белке аналогично биосинтезу кислот, но детали этого перехода еще выясняются. При нагреве из холестерина можно получить метилхолантрен. По архитектуре он близок к бензпирену. Выяснению связи канцерогенности полиядерных углеводородов с их строением было посвящено несколько работ в 30-х годах.