A zsírsavak bioszintézise olyan reakciók sorozatát foglalja magában, amelyek nem felelnek meg lebomlásuk folyamatának.
Különösen a speciális fehérjék - ACP (acil hordozófehérjék) - közvetítők a zsírsavak szintézisében. Ezzel szemben a HS-KoA-t zsírsavak lebontására használják.
A zsírsavszintézis a citoszolban, a zsírsavak lebontása pedig a mitokondriumokban megy végbe.
A zsírsav szintézishez a NADP / NADPH koenzimet használjuk, míg a zsírsav lebontása a NAD + / NADH koenzim segítségével történik.
A szöveti lipideket alkotó zsírsavak rövid (2-6 szénatomos), közepes (8-12 szénatomos) és hosszú láncúkra (14-20 vagy több szénatom a molekulában) oszthatók. Az állati szövetekben található zsírsavak többsége hosszú láncú. A szervezetben található zsírsavak túlnyomó többsége páros számú szénatomot tartalmaz a molekulában (C: 16, 18, 20), bár az idegszövet zsírjaiban vannak hosszabb zsírsavmolekulák, köztük 22 szénatom, hat szénatommal. kettős kötések.
Az egy kettős kötést tartalmazó sav az egyszeresen telítetlen zsírsavakat jelenti, míg a kettő vagy több izolált kettős kötéssel rendelkező savak többszörösen telítetlenek.
2. táblázat
Esszenciális zsírsavak emlősökben
|
Sav név |
Savszerkezet |
A kettős kötések száma és helyzete |
|
Olaj |
UNCUN |
|
|
Nejlon |
||
|
Kapril |
STNUSON |
|
|
Capric |
||
|
Lauric |
С11Н21СООН |
|
|
Myristic |
Spnzsun |
|
|
Palmitin |
С15Н31СООН |
|
|
Sztearic |
С17Н35СООН |
|
|
Oleinovaya |
SPNZZUNO |
|
|
Linolsav |
С17Н31СООН |
|
|
Linolén |
SPNZZUNO |
|
|
Arachidonikus |
С19Н31СООН |
4 (5, 8. 11, 14) |
A telítetlen zsírsavak általában cys formában vannak. A növények és halak zsírjai összetételükben több többszörösen telítetlen zsírsavat tartalmaznak, az emlősök és madarak zsírjaiban pedig a telített zsírsavak érvényesülnek.
Az étrendi zsírsavak és endogén bioszintézise szükségesek ahhoz, hogy a szervezet energiát nyerjen és biomolekulák hidrofób komponenseit képezze. Az étrendben lévő felesleges fehérjék és szénhidrátok aktívan zsírsavakká alakulnak, és trigliceridek formájában raktározódnak.
A legtöbb szövet képes telített zsírsavak szintetizálására. Mennyiségi szempontból a zsírsavak szintézise fontos, elsősorban a májban, a belekben, a zsírszövetben, az emlőmirigyben, a csontvelőben és a tüdőben. Ha a zsírsavak oxidációja a sejtek mitokondriumában megy végbe, akkor szintézisük a citoplazmában megy végbe.
A szervezet zsírsavakkal való ellátásának fő módja a kis közvetítő molekulákból, a szénhidrát-katabolizmus származékaiból, egyedi aminosavakból és egyéb zsírsavakból történő bioszintézise. Általában először a telített 16-karbonsavat – palmitinsavat – szintetizálják, az összes többi zsírsav pedig a palmitinsav módosítása.
A zsírsavak szintézisének minden reakcióját a citoszolban található többenzim komplex - zsírsav-szintáz katalizálja. Az acetil-CoA a szénatomok közvetlen forrása ehhez a szintézishez. Az acetil-CoA molekulák fő szállítói: aminosavak lebontása, zsírsavak oxidációja, piruvát glikolízis.
A zsírsavak szintéziséhez szükséges malonil-CoA az acetil-CoA karboxilezése eredményeként jön létre, és a szükséges NADPH a pentóz-foszfát úton is előállítható.
Az acetil-CoA molekulák főleg a mitokondriumokban találhatók. A belső mitokondriális membrán azonban áthatolhatatlan egy viszonylag nagy molekula, például az acetil-CoA számára. Ezért a mitokondriumból a citoplazmába való átmenethez az acetil-CoA citrát szintáz részvételével kölcsönhatásba lép az oxál-ecetsavval, citromsavat képezve:
A citoplazmában a citromsav a citrát-liáz hatására lebomlik:
Így a citromsav az acetil-CoA transzportereként működik. Kérődzőkben a sejt citoplazmájában a citromsav helyett acetátot használnak, amely a bendőben poliszacharidokból képződik, amely a máj és a zsírszövet sejtjeiben acetil-CoA-vá alakul.
1. A zsírsav-bioszintézis első szakaszában az acetil-CoA kölcsönhatásba lép egy speciális acil-hordozó fehérjével (HS-ACP), amely B3-vitamint és egy szulfhidril-csoportot (HS) tartalmaz, ami az A koenzim szerkezetére emlékeztet:
2. A szintézisben nélkülözhetetlen intermedier a malonil-CoA, amely az acetil-CoA karboxilezési reakciójában keletkezik ATP és egy biotintartalmú enzim, az acetil-CoA karboxiláz részvételével:
A biotin (H-vitamin), mint karboxiláz-koenzim, kovalensen kapcsolódik egy apoenzimhez, és egy szénből álló fragmentumot hordoz. Az acetil-CoA-karboxiláz egy többfunkciós enzim, amely szabályozza a zsírsavszintézis sebességét. Az inzulin a karboxiláz aktiválásával serkenti a zsírsavszintézist, míg az adrenalin és a glukagon ezzel ellentétes hatást fejt ki.
3. A keletkező malonil-S-KoA kölcsönhatásba lép a HS-ACP-vel a malonil-transaciláz enzim részvételével:
4. Az alábbi kondenzációs reakcióban az acil-malonil-B-ACP-szintáz enzim hatására malonil-B-ACP és acetil-B-ACP kölcsönhatásba lép az acetoacetil-B-ACP képződésével:
5. Az acetoacetil-B-ACP NADP + -függő reduktáz részvételével redukálódik p-hidroxilbutiril-B-ACP-vé:
7. A következő reakcióban a krotonil-B-APB-t NADP + -függő reduktáz redukálja butiril-B-APB képződésével:
A palmitinsav (C: 16) szintézise esetén további hat reakcióciklust kell megismételni, mindegyik kezdete a malonil-B-ACP molekula hozzáadása a szintetizált zsírsav karboxil végéhez. lánc. Így egy malonil-B-ACP molekula összekapcsolásával a szintetizált palmitinsav szénlánca két szénatommal növekszik.
8. A palmitinsav szintézise a HS-ACP hidrolitikus lehasításával fejeződik be a palmitil-B-ACP-ből a deaciláz enzim részvételével:
A palmitinsav szintézise más zsírsavak, köztük az egyszeresen telítetlen savak (például olajsav) szintézisének alapja. A szabad palmitinsav tiokináz részvételével palmitil-S-KoA-vá alakul. A citoplazmában található Palmytyl-S-KoA felhasználható egyszerű és összetett lipidek szintézisében, vagy bejuthat a mitokondriumokba karnitin részvételével a hosszabb szénláncú zsírsavak szintéziséhez.
A mitokondriumokban és a sima endoplazmatikus retikulumban egy zsírsavhosszabbító enzimrendszer működik, amely a 18 vagy több szénatomos savak szintézisét végzi a zsírsavak szénláncának 12-ről 6 szénatomra való meghosszabbításával. Ha az acetil-S-KoA helyett propionil-S-KoA-t használunk, a szintézis páratlan számú zsírsavat eredményez.
Összességében a palmitinsav szintézise a következő egyenlettel ábrázolható:
Az acetil-S-KoA a citoplazmában ebben a szintézisben a palmitinsavmolekula szénatomjainak forrásaként szolgál. Az ATP szükséges az acetil-S-KoA aktiválásához, míg a NADPH + H + elengedhetetlen redukálószer. A NADPH + + H + a májban a pentóz-foszfát reakcióút során képződik. A zsírsav-szintézis csak ezen alapkomponensek jelenlétében megy végbe a sejtben. Következésképpen a zsírsavak bioszintéziséhez glükózra van szükség, amely a folyamatot acetilgyökökkel, C0 2-vel és H 2-vel látja el NADPH 2 formájában.
A zsírsav-bioszintézis összes enzime, beleértve a HS-ACP-t is, a sejt citoplazmájában található, zsírsav-szintetáznak nevezett multienzim-komplex formájában.
Az olajsav (telítetlen) szintézise egy kettős kötéssel a telített sztearinsav és a NADPH + H + reakciója miatt következik be, oxigén jelenlétében:
A májsejtekben és a szoptató állatok emlőmirigyében a zsírsavak szintéziséhez szükséges NADPH 2-t a pentóz-foszfát útvonal biztosítja. Ha az eukarióták többségében a zsírsavak szintézise kizárólag a citoplazmában történik, akkor a fotoszintetikus növényi sejtekben a zsírsavak szintézise a kloroplasztiszok sztrómájában történik.
A többszörösen telítetlen zsírsavak - linolsav (C 17 H 31 COOH), linolénsav (C 17 H 29 COOH), amelyek a szénlánc metilvége közelében kettős kötésekkel rendelkeznek - emlősökben nem szintetizálódnak a szükséges enzimek (deszaturázok) hiánya miatt. biztosítja a telítetlen kötések kialakulását a molekulában. Az arachidonsav (C 19 H 31 COOH) azonban szintetizálható linolsavból. Az arachidonsav viszont a prosztaglandinok szintézisének prekurzora. Megjegyzendő, hogy a növények képesek kettős kötéseket szintetizálni a szénlánc 12. és 15. pozíciójában a szükséges enzimek részvételével a linolsav és linolénsav szintézisében.
Valamennyi többszörösen telítetlen zsírsav fő szerepe valószínűleg az, hogy áramlási tulajdonságokat biztosítson a biológiai membránokban. Ezt megerősíti az a tény, hogy az alacsonyabb rendű organizmusok képesek megváltoztatni a foszfolipidek zsírsavainak összetételét folyékonyságuk miatt, például különböző környezeti hőmérsékleteken. Ezt a kettős kötésű zsírsavak arányának növelésével vagy a zsírsavak telítetlenségi fokának növelésével érik el.
A többszörösen telítetlen zsírsav szerkezetében bármely kettős kötés metilén-szénatomja nagyon érzékeny a hidrogén eltávolítására és a szabad gyökök képződésével járó oxigénmegkötésre. Az így képződött hidroperoxid molekulák főleg malondialdehid formájában dialdehideket képeznek. Ez utóbbi képes keresztkötéseket előidézni, ami citotoxicitáshoz, mutagenitáshoz, membránzavarhoz és enzimmódosításhoz vezet. A malonsav-aldehid polimerizációja során a lipofuscin oldhatatlan pigment képződik, amely egyes szövetekben a kor előrehaladtával felhalmozódik.
A többszörösen telítetlen zsírsavak iránti érdeklődés biokémiai szinten olyan tanulmányokhoz kapcsolódik, amelyek azt mutatják, hogy a többszörösen telítetlen zsírsavakat tartalmazó étrend a telített zsírsavak szintjéhez képest segít csökkenteni a szervezet koleszterinszintjét.
Egy éhező állat testében magas szénhidrát- és alacsony zsírtartalmú étrend jelenléte mellett az acetil-CoA karboxiláz aktivitása jelentősen megnövekszik a kovalens módosulás és a zsírsavak szintézise miatt. napok. Ez a zsíranyagcsere szabályozásának adaptív szabályozása. A zsírsavak szintézise és oxidációja a szervezetben kölcsönösen függő folyamatok. Amikor egy állat éhezik, a vérben a szabad zsírsavak szintje megemelkedik, mivel a zsírsejtek lipázaktivitása megnövekszik a hormonok, például az adrenalin, a glukagon hatására. A zsírsavak bioszintézise, amely a NADPH + H + molekulákat NADP ~-vé alakítja, a glükóz lebomlását okozza a pentóz-foszfát útvonalon keresztül. Így a glükóz nélkülözhetetlen a zsírsavak bioszintézisében, nemcsak acetilgyököket, hanem koenzimeket is ellát NADPH + H + formájában.
A szabad zsírsavak a szérumalbuminhoz kötődnek, amelyek a nem észterezett zsírsavak fő szállítói. Az albuminnal kombinálva a zsírsavak aktív energiahordozót jelentenek a különböző szövetek számára egy bizonyos ideig. Az idegszövet azonban, amely szinte teljes energiáját glükózból kapja, nem képes az albuminhoz kapcsolódó zsírsavakat energiaként felhasználni.
A szabad zsírsavak koncentrációja a vérben viszonylag állandó (0,6 mM). Felezési idejük mindössze két perc. A máj intenzíven bevonja a zsírsavakat a trigliceridek szintézisébe, és a vérkeringésbe kerülő alacsony sűrűségű lipoproteinekhez (LDL) köti. Az LDL-koleszterin a vérplazma koleszterint szállítja a különböző szövetekbe, az erek falába.
Korábban azt feltételezték, hogy a hasítási folyamatok a szintézis folyamatainak megfordítása, ezen belül a zsírsavak szintézisét az oxidációjukkal ellentétes folyamatnak tekintették.
Mára megállapították, hogy a zsírsav bioszintézis mitokondriális rendszere, amely a β-oxidációs reakció enyhén módosított szekvenciáját tartalmazza, csak meghosszabbítja a szervezetben már meglévő közepes szénláncú zsírsavakat, míg a palmitinsav teljes bioszintézise acetilből. -A CoA aktívan halad mitokondriumokon kívül teljesen más úton.
Nézzük meg a zsírsav-bioszintézis út néhány fontos jellemzőjét.
1. A szintézis a citoszolban megy végbe, ellentétben a mitokondriális mátrixban végbemenő bomlással.
2. A zsírsavszintézis közbenső termékei kovalensen kapcsolódnak az aciltranszfer fehérje (ACP) szulfhidril-csoportjaihoz, míg a zsírsavhasítás közbenső termékei a koenzim A-hoz kapcsolódnak.
3. A magasabb rendű élőlényekben a zsírsavak szintéziséhez szükséges számos enzim egy zsírsav-szintetáznak nevezett multienzim-komplexbe szerveződik. Ezzel szemben úgy tűnik, hogy a zsírsavak lebontását katalizáló enzimek nem szívesen kapcsolódnak egymáshoz.
4. A növekvő zsírsavlánc meghosszabbodik az acetil-CoA-ból származó két széntartalmú komponensek egymás utáni hozzáadásával. A malonil-APB a bikarbon komponensek aktivált donoraként szolgál az elongációs szakaszban. A nyúlási reakciót a CO 2 felszabadulása váltja ki.
5. A zsírsavak szintézisében redukálószer szerepét a NADPH tölti be.
6. Mn 2+ is részt vesz a reakciókban.
7. A zsírsav-szintetáz komplex hatására bekövetkező nyúlás a palmitát képződés szakaszában megáll (C 16). A további megnyújtást és a kettős kötések bevezetését más enzimrendszerek végzik.
A malonil-koenzim A képződése
A zsírsavszintézis az acetil-CoA malonil-CoA-vá karboxilezésével kezdődik. Ez a visszafordíthatatlan reakció a zsírsavak szintézisének döntő lépése.
A malonil-CoA szintézisét katalizálja acetil-CoA karboxilázés az ATR energiájának rovására történik. Az acetil-CoA karboxilezéséhez a CO 2 forrása a bikarbonát.
Rizs. Malonil-CoA szintézise
Az acetil-CoA karboxiláz protéziscsoportot tartalmaz biotin.
Rizs. Biotin
Az enzim változó számú azonos alegységből áll, amelyek mindegyike biotint tartalmaz, biotinkarboxiláz, karboxibiotin transzfer fehérje, transzkarboxiláz, valamint a szabályozó allosztérikus központ, azaz. képviseli polienzim komplex. A biotin karboxilcsoportja kovalensen kapcsolódik a karboxibiotin transzfer fehérje lizin-maradékának ε-amino-csoportjához. A képződött komplexben lévő biotinkomponens karboxilezését a második alegység, a biotin-karboxiláz katalizálja. A rendszer harmadik komponense, a transzkarboxiláz katalizálja az aktivált CO 2 átvitelét a karboxibiotinból az acetil-CoA-ba.
Biotin enzim + ATP + HCO 3 - ↔ CO 2 ~ Biotin enzim + ADP + Pi,
CO 2 ~ Biotin-enzim + Acetil-CoA ↔ Molonil-CoA + Biotin-enzim.
A biotin és az azt hordozó fehérje közötti kötés hossza és rugalmassága lehetővé teszi, hogy az aktivált karboxilcsoport az enzimkomplex egyik aktív centrumából a másikba kerüljön.
Az eukariótákban az acetil-CoA-karboxiláz enzimaktivitástól mentes protomerként (450 kDa) vagy aktív fonalas polimerként létezik. Interkonverziójuk allosztérikusan szabályozott. A legfontosabb alloszterikus aktivátor az citrát, amely az egyensúlyt az enzim aktív rostos formája felé tolja el. A biotin optimális orientációja a szubsztrátokhoz képest rostos formában érhető el. A citráttal ellentétben a palmitoil-CoA az egyensúlyt az inaktív protomer forma felé tolja el. Így a palmitoil-CoA, a végtermék, gátolja a zsírsav-bioszintézis első kritikus lépését. Az acetil-CoA karboxiláz szabályozása a baktériumokban élesen eltér az eukariótákétól, mivel bennük a zsírsavak elsősorban a foszfolipidek prekurzorai, nem pedig tartalék üzemanyag. Itt a citrátnak nincs hatása a bakteriális acetil-CoA-karboxilázra. A rendszer transzkarboxiláz komponensének aktivitását guanin nukleotidok szabályozzák, amelyek koordinálják a zsírsavak szintézisét a baktériumok növekedésével és osztódásával.
A sejt citoszoljában a zsírsavak szintézisének építőköve az acetil-CoA, amely kétféleképpen képződik: vagy a piruvát oxidatív dekarboxilezése eredményeként. (lásd 11. ábra, III. szakasz), vagy a zsírsavak b-oxidációja következtében (lásd 8. ábra).
11. ábra - A szénhidrátok lipidekké való átalakulásának sémája
Emlékezzünk vissza, hogy a glikolízis során képződő piruvát acetil-CoA-vá történő átalakulása és a zsírsavak β-oxidációja során képződése a mitokondriumokban megy végbe. A zsírsavak szintézise a citoplazmában megy végbe. A belső mitokondriális membrán áthatolhatatlan az acetil-CoA számára. A citoplazmába való bejutását a könnyített diffúzió típusa végzi citrát vagy acetilkarnitin formájában, amelyek a citoplazmában acetil-CoA-vá, oxálacetáttá vagy karnitinné alakulnak. Az acetil-coA mitokondriumból a citoszolba történő átvitelének fő útja azonban a citrát (lásd 12. ábra).
Kezdetben az intramitokondriális acetil-CoA reakcióba lép az oxálacetáttal, és citrátot képez. A reakciót a citrát-szintáz enzim katalizálja. A kapott citrát a mitokondriális membránon keresztül egy speciális trikarboxilát transzportrendszer segítségével a citoszolba kerül.
A citoszolban a citrát reakcióba lép a HS-CoA-val és az ATP-vel, majd ismét acetil-CoA-ra és oxálacetátra bomlik. Ezt a reakciót az ATP-citrát-liáz katalizálja. Az oxálacetát már a citoszolban a citoszol dikarboxilát-szállító rendszer közreműködésével visszakerül a mitokondriális mátrixba, ahol oxálacetáttá oxidálódik, és ezzel befejeződik az úgynevezett ingaciklus:
12. ábra - Az acetil-CoA mitokondriumból a citoszolba történő átvitelének vázlata
A telített zsírsavak bioszintézise a b-oxidációjukkal ellentétes irányban megy végbe, a zsírsavak szénhidrogénláncainak növekedése a két szénatomos fragmens (C 2) - acetil-CoA végükhöz való egymás utáni hozzáadásával megy végbe. (lásd 11. ábra, IV. szakasz).
A zsírsav-bioszintézis első reakciója az acetil-CoA karboxilezése, amelyhez CO 2, ATP és Mn ionokra van szükség. Ezt a reakciót az acetil-CoA-karboxiláz enzim katalizálja. Az enzim protéziscsoportként biotint (H-vitamint) tartalmaz. A reakció két szakaszban megy végbe: 1 - a biotin karboxilezése ATP és II részvételével - a karboxilcsoport acetil-CoA-ba történő átvitele, amelynek eredményeként malonil-CoA képződik:
A malonil-CoA a zsírsav-bioszintézis első specifikus terméke. Megfelelő enzimrendszer jelenlétében a malonil-CoA gyorsan zsírsavakká alakul.
Meg kell jegyezni, hogy a zsírsav-bioszintézis sebességét a sejt cukortartalma határozza meg. Az emberek és állatok zsírszövetében a glükóz koncentrációjának növekedése és a glikolízis sebességének növekedése serkenti a zsírsavak szintézisét. Ez azt jelzi, hogy a zsír- és szénhidrátanyagcsere szorosan összefügg egymással. Ebben fontos szerepet játszik az acetil-CoA karboxilezési reakciója, melynek átalakulása malonil-CoA-vá, amelyet acetil-CoA karboxiláz katalizál. Ez utóbbi aktivitása két tényezőtől függ: a nagy molekulatömegű zsírsavak és a citrát jelenlététől a citoplazmában.
A zsírsavak felhalmozódása gátló hatással van azok bioszintézisére, azaz. gátolja a karboxiláz aktivitást.
Különleges szerepet játszik a citrát, amely az acetil-CoA karboxiláz aktivátora. A citrát ugyanakkor a szénhidrát- és zsíranyagcsere összekötő láncszemét is betölti. A citoplazmában a citrát kettős hatást fejt ki a zsírsavak szintézisének serkentésében: egyrészt az acetil-CoA karboxiláz aktivátoraként, másrészt az acetilcsoportok forrásaként.
A zsírsavak szintézisének nagyon fontos jellemzője, hogy a szintézis közbenső termékei kovalensen kapcsolódnak egy acil-transzfer fehérjéhez (HS-ACP).
A HS-ACP egy alacsony molekulatömegű fehérje, amely termikusan stabil, aktív HS-csoportot tartalmaz, és pantoténsavat (B3-vitamin) tartalmaz a protetikai csoportjában. A HS-ACP funkciója hasonló az A enzimhez (HS-CoA) a zsírsavak b-oxidációjában.
A zsírsavlánc felépítése során a köztes termékek észterkötéseket képeznek az ABP-vel (lásd 14. ábra):
A zsírsavlánc meghosszabbítási ciklus négy reakciót foglal magában: 1) acetil-ACP (C2) kondenzációja malonil-ACP-vel (C3); 2) helyreállítás; 3) kiszáradás és 4) a zsírsavak második redukciója. ábrán. A 13. ábra zsírsavak szintézisét mutatja be. A zsírsavlánc meghosszabbításának egy ciklusa négy egymást követő reakciót foglal magában.
13. ábra - A zsírsavak szintézisének vázlata
Az első reakcióban (1) - kondenzációs reakcióban - az acetil- és malonilcsoportok egymással kölcsönhatásba lépve acetoacetil-ABP-t képeznek, egyidejű CO 2 (C 1) felszabadulásával. Ezt a reakciót a b-ketoacil-ABP szintetáz kondenzáló enzim katalizálja. A malonil-ACP-ről lehasított CO 2 ugyanaz, mint az acetil-ACP karboxilezési reakciójában. Így a kondenzációs reakció eredményeként két (C 2) és három szénatomos (C 3) komponensből négy szénatomos vegyület (C 4) keletkezik.
A második (2) reakcióban a b-ketoacil-ACP reduktáz által katalizált redukciós reakcióban az acetoacetil-ACP átalakul b-hidroxi-butiril-ACP-vé. A redukálószer NADPH + H +.
A ciklus-dehidratáció harmadik reakciójában (3) egy vízmolekula leválik a b-hidroxi-butiril-ACP-ről krotonil-ACP képződésével. A reakciót a b-hidroxi-acil-ACP-dehidratáz katalizálja.
A ciklus negyedik (utolsó) reakciója (4) a krotonil-ACP redukciója butiril-ACP-vé. A reakció az enoil-ACP reduktáz hatására megy végbe. A redukálószer szerepét itt a második NADPH + H + molekula játssza.
Ezután a reakciók ciklusa megismétlődik. Tegyük fel, hogy palmitinsav (C 16) szintézis alatt áll. Ebben az esetben a butiril-ACP képződése csak az első 7 ciklusban fejeződik be, amelyek mindegyikében a molonil-ACP (C 3) molekula hozzáadása - reakció (5) a karboxil végéhez. növekvő zsírsavlánc. Ez a karboxilcsoportot CO 2 (C 1) formájában hasítja. Ez a folyamat a következőképpen ábrázolható:
С 3 + С 2 ® С 4 + С 1 - 1 ciklus
С 4 + С 3 ® С 6 + С 1 - 2 ciklus
С 6 + С 3 ® С 8 + С 1-3 ciklus
С 8 + С 3 ® С 10 + С 1 - 4 ciklus
С 10 + С 3 ® С 12 + С 1 - 5 ciklus
С 12 + С 3 ® С 14 + С 1 - 6 ciklus
С 14 + С 3 ® С 16 + С 1 - 7 ciklus
Nemcsak magasabb telített zsírsavak szintetizálhatók, hanem telítetlenek is. A telített zsírsavakból egyszeresen telítetlen zsírsavak keletkeznek az acil-CoA oxigenáz által katalizált oxidáció (deszaturáció) eredményeként. A növényi szövetekkel ellentétben az állati szövetek nagyon korlátozott mértékben képesek a telített zsírsavakat telítetlenné alakítani. Kiderült, hogy a két leggyakoribb egyszeresen telítetlen zsírsav - a palmitoolein és az olajsav - palmitinsavból és sztearinsavból szintetizálódik. Az emlősök szervezetében, így az emberben is, linolsav (C 18:2) és linolénsav (C 18:3) nem képződhet például a sztearinsavból (C 18:0). Ezeket a savakat esszenciális zsírsavak közé sorolják. Az esszenciális zsírsavak közé tartozik az arachidsav is (C 20:4).
A zsírsavak deszaturációjával (kettős kötések kialakulása) együtt megnyúlásuk (megnyúlásuk) is bekövetkezik. Ezenkívül a két folyamat kombinálható és megismételhető. A zsírsavlánc megnyúlása úgy történik, hogy a bikarbon fragmentumokat egymás után hozzáadják a megfelelő acil-CoA-hoz malonil-CoA és NADPH + H + részvételével.
A 14. ábra a palmitinsav deszaturációs és elongációs reakciókban való átalakulásának útjait mutatja be.
14. ábra - Telített zsírsavak átalakulásának sémája
telítetlenné
Bármely zsírsav szintézisét a HS-ACP acil-ACP-ről a deaciláz enzim hatására történő lehasítása teszi teljessé. Például:
A kapott acil-CoA a zsírsav aktív formája.
Mivel az állatok és az emberek poliszacharidok raktározási képessége meglehetősen korlátozott, a glükóz, amelyet olyan mennyiségben nyernek, amely meghaladja a szervezet azonnali energiaszükségletét és "tárolókapacitását", a zsírsavak és a glicerin szintézisének "építőanyaga" lehet. A zsírsavak viszont a glicerin részvételével trigliceridekké alakulnak, amelyek a zsírszövetekben rakódnak le.
A koleszterin és más szterinek bioszintézise szintén fontos folyamat. Bár mennyiségi szempontból a koleszterinszintézis útja nem olyan fontos, mégis nagy jelentősége van annak, hogy a szervezetben a koleszterinből számos biológiailag aktív szteroid képződik.
Magasabb zsírsavak szintézise a szervezetben
Jelenleg kellőképpen tanulmányozták a zsírsavak bioszintézisének mechanizmusát az állatok és az emberek szervezetében, valamint az ezt a folyamatot katalizáló enzimrendszereket. A szövetekben a zsírsavak szintézise a sejt citoplazmájában megy végbe. A mitokondriumokban viszont a meglévő zsírsavláncok 1 meghosszabbodása következik be.
1 In vitro kísérletek kimutatták, hogy az izolált mitokondriumok elhanyagolható mértékben képesek jelölt ecetsavat beépíteni a hosszú szénláncú zsírsavakba. Megállapították például, hogy a palmitinsav a májsejtek citoplazmájában, a májsejtek mitokondriumaiban pedig a citoplazmában már szintetizált palmitinsavsejtek vagy exogén eredetű zsírsavak alapján szintetizálódik, azaz a bélből kapott zsírsavak 18, 20 és 22 szénatomosak. Ebben az esetben a zsírsavak mitokondriumban történő szintézisének reakciói lényegében a zsírsavak oxidációjának fordított reakciói.
A zsírsavak extramitokondriális szintézise (bázis, fő) mechanizmusában élesen eltér oxidációjuk folyamatától. A sejt citoplazmájában a zsírsavak szintézisének építőköve az acetil-CoA, amely főleg a mitokondriális acetil-CoA-ból származik. Azt is megállapították, hogy a szén-dioxid vagy bikarbonát ion jelenléte a citoplazmában fontos a zsírsavak szintéziséhez. Ezenkívül azt találták, hogy a citrát serkenti a zsírsavak szintézisét a sejt citoplazmájában. Ismeretes, hogy az oxidatív dekarboxiláció során a mitokondriumokban képződő acetil-CoA nem tud bediffundálni a sejt citoplazmájába, mert a mitokondriális membrán nem átjárható ezzel a szubsztrátummal szemben. Kimutatták, hogy a mitokondriális acetil-CoA kölcsönhatásba lép az oxálacetáttal, így citrát képződik, amely szabadon behatol a sejt citoplazmájába, ahol acetil-CoA-vá és oxálacetáttá bomlik le:
Ezért ebben az esetben a citrát az acetilgyök hordozójaként működik.
Van egy másik módja az intramitokondriális acetil-CoA-nak a sejt citoplazmájába történő átvitelének. Ez a karnitin útja. Fentebb említettük, hogy a karnitin a zsírsavak oxidációja során a citoplazmából a mitokondriumokba vezető acilcsoportok hordozó szerepét tölti be. Nyilvánvalóan ezt a szerepet a fordított folyamatban, azaz az acilgyökök, köztük az acetilgyökök mitokondriumokból a sejt citoplazmájába történő átvitelében tudja betölteni. Azonban, amikor a zsírsavak szintéziséről van szó, az acetil-CoA átvitelének ez az útja nem a fő út.
A zsírsavszintézis folyamatának megértésében a legfontosabb lépés az acetil-CoA karboxiláz enzim felfedezése volt. Ez a komplex biotintartalmú enzim katalizálja a malonil-CoA (HOOC-CH 2 -CO-S-CoA) ATP-függő szintézisét acetil-CoA-ból és CO 2 -ból.
Ez a reakció két szakaszban megy végbe:
Azt találták, hogy a citrát az acetil-CoA-karboxiláz reakció aktivátoraként működik.
A malonil-CoA a zsírsav-bioszintézis első specifikus terméke. Megfelelő enzimrendszer jelenlétében a malonil-CoA (amely viszont acetil-CoA-ból képződik) gyorsan zsírsavakká alakul.
A magasabb zsírsavakat szintetizáló enzimrendszer több enzimből áll, amelyek bizonyos módon kapcsolódnak egymáshoz.
Jelenleg a zsírsavak szintézisének folyamatát részletesen tanulmányozták E. coliban és néhány más mikroorganizmusban. Az E. coliban található zsírsav-szintetáznak nevezett, több enzimből álló komplex hét enzimből áll, amelyek egy úgynevezett acil-transzfer proteinhez (ACP) kapcsolódnak. Ez a fehérje viszonylag hőstabil, szabad HS-rpynny-vel rendelkezik, és szinte minden szakaszában részt vesz a magasabb zsírsavak szintézisében. Az APB relatív molekulatömege körülbelül 10 000 dalton.
Az alábbiakban a zsírsavak szintézise során fellépő reakciók sorrendje látható:
Ezután a reakciók ciklusa megismétlődik. Tegyük fel, hogy palmitinsavat (C16) szintetizálnak; ebben az esetben a butiril-ACP képződése csak az első hét ciklusban ér véget, amelyek mindegyikében a malonil-ACP molekulának a növekvő zsírsavlánc karboxilvégéhez való kapcsolódása a kezdete. Ez CO 2 formájában lehasítja a HS-ACP molekulát és a malonil-ACP disztális karboxilcsoportját. Például az első ciklusban képződött butiril-APB kölcsönhatásba lép a malonil-APB-vel:
A zsírsavak szintézise a HS-ACP lehasadásával végződik az acil-ACP-ről a deaciláz enzim hatására, például:
A palmitinsav szintézisének általános egyenlete a következőképpen írható fel:
Vagy, tekintettel arra, hogy egy molekula malonil-CoA acetil-CoA-ból képződéséhez egy molekula ATP és egy molekula CO 2 szükséges, a teljes egyenlet a következőképpen ábrázolható:
A zsírsav-bioszintézis főbb szakaszait diagram formájában ábrázolhatjuk.
A β-oxidációhoz képest a zsírsavak bioszintézise számos jellemző tulajdonsággal rendelkezik:
- a zsírsavak szintézise főként a sejt citoplazmájában, az oxidáció pedig a mitokondriumokban megy végbe;
- részvétel a malonil-CoA zsírsavak bioszintézisében, amely CO 2 (biotin enzim és ATP jelenlétében) acetil-CoA-val való megkötésével jön létre;
- a zsírsavak szintézisének minden szakaszában egy acil transzfer fehérje (HS-APB) vesz részt;
- a NADPH 2 koenzim zsírsavainak szintézisének szükségessége. Ez utóbbi a szervezetben részben (50%-ban) a pentózciklus reakcióiban (hexóz-monofoszfát "sönt"), részben a NADP maláttal történő redukciója eredményeként (almasav + NADP-piruvósav + CO) keletkezik. 2 + NADPH 2);
- az enoil-ACP-reduktáz reakcióban a kettős kötés helyreállítása NADPH 2 és egy enzim részvételével történik, melynek protetikus csoportja egy flavin mononukleotid (FMN);
- a zsírsavak szintézise során hidroxi-származékok keletkeznek, amelyek konfigurációjukban a zsírsavak D-sorozatához kapcsolódnak, a zsírsavak oxidációja során pedig az L-sorozat hidroxi-származékai.
Telítetlen zsírsavak képződése
Az emlősök szöveteiben telítetlen zsírsavak vannak jelen, amelyek négy családhoz köthetők, amelyek a terminális metilcsoport és a legközelebbi kettős kötés közötti alifás lánc hosszában különböznek egymástól:
Megállapítást nyert, hogy a két leggyakoribb egyszeresen telítetlen zsírsavat - a palmitoleint és az olajsavat - palmitinsavból és sztearinsavból szintetizálják. Ezeknek a savaknak a molekulájában lévő kettős kötés specifikus oxigenáz és molekuláris oxigén részvételével kerül be a májsejtek és a zsírszövet mikroszómáiba. Ebben a reakcióban az egyik oxigénmolekulát két elektronpár akceptorjaként használják, amelyek közül az egyik pár a szubsztráthoz (Acyl-CoA), a másik pedig a NADPH 2-hez tartozik:
Ugyanakkor az emberek és számos állat szövetei nem képesek a linolsav és a linolénsav szintetizálására, hanem táplálékkal kell bevinniük azokat (e savak szintézisét a növények végzik). Ebből a szempontból a két, illetve három kettős kötést tartalmazó linolsav és linolénsav esszenciális zsírsavaknak nevezzük.
Az emlősökben előforduló összes többi többszörösen telítetlen sav négy prekurzorból (palmitooleinoid, olajsav, linolsav és linolén kyolot) jön létre további lánchosszabbítás és/vagy új kettős kötések bevezetése révén. Ez a folyamat mitokondriális és mikroszomális enzimek részvételével megy végbe. Például az arachidonsav szintézise a következő séma szerint történik:
A többszörösen telítetlen zsírsavak biológiai szerepe nagyrészt tisztázódott a fiziológiailag aktív vegyületek új osztályának, a prosztaglandinoknak a felfedezésével kapcsolatban.
Triglicerid bioszintézis
Okkal feltételezhető, hogy a zsírsavak bioszintézisének sebességét nagymértékben meghatározza a trigliceridek és foszfolipidek képződésének sebessége, mivel a szabad zsírsavak kis mennyiségben vannak jelen a szövetekben és a vérplazmában, és általában nem halmozódnak fel.
A trigliceridek szintézise glicerinből és zsírsavakból (főleg sztearinsavból, palmitinsavból és olajsavból) megy végbe. A szövetekben a triglicerid bioszintézis útja a glicerin-3-foszfát intermedier képződésén keresztül megy végbe. A vesékben, valamint a bélfalban, ahol a glicerin-kináz enzim aktivitása magas, a glicerint ATP foszforilezi, így glicerin-3-foszfát keletkezik:
A zsírszövetben és az izmokban a glicerin-kináz nagyon alacsony aktivitása miatt a glicerin-3-foszfát képződése elsősorban glikolízissel vagy glikogenolízissel 1 függ össze. 1 Azokban az esetekben, amikor a zsírszövetben alacsony a glükóztartalom (például koplaláskor), csak kis mennyiségű glicerin-3-foszfát képződik, és a lipolízis során felszabaduló szabad zsírsavak nem használhatók fel trigliceridek újraszintézisére, ezért a zsírsavak elhagyják a zsírszövetet... Éppen ellenkezőleg, a glikolízis aktiválása a zsírszövetben elősegíti a trigliceridek felhalmozódását, valamint az összetételükben található zsírsavakat. Ismeretes, hogy a glükóz glikolitikus bomlásának folyamatában dioxiaceton-foszfát képződik. Ez utóbbi citoplazmatikus NAD-függő glicerin-foszfát-dehidrogenáz jelenlétében képes glicerin-3-foszfáttá átalakulni:
A májban a glicerin-3-foszfát képződésének mindkét útja megfigyelhető.
Az így vagy úgy képződő glicerin-3-foszfátot egy zsírsav CoA-származékának két molekulája (azaz egy zsírsav „aktív” formái) acilálja. 2 Egyes mikroorganizmusokban, például az E. coliban, az acilcsoport donora nem CoA-proxy, hanem zsírsavak ACP-származékai. Ennek eredményeként foszfatidsav képződik:
Megjegyzendő, hogy bár a foszfatidsav rendkívül kis mennyiségben van jelen a sejtekben, ez egy nagyon fontos köztes termék a trigliceridek és glicerofoszfolipidek bioszintézisében (lásd az ábrát).
Ha triglicerideket szintetizálnak, akkor a foszfatidsavat egy specifikus foszfatáz (foszfatidát-foszfatáz) segítségével defoszforilezik, és 1,2-diglicerid keletkezik:
A trigliceridek bioszintézise a keletkező 1,2-diglicerid harmadik acil-CoA molekulával való észterezésével fejeződik be:
Glicerofoszfolipidek bioszintézise
A legfontosabb glicerofoszfolipidek szintézise elsősorban a sejt endoplazmatikus retikulumában lokalizálódik. Először is, a foszfatidsav a citidin-trifoszfáttal (CTP) való reverzibilis reakció eredményeként citidin-difoszfát-digliceriddé (CDP-digliceriddé) alakul:
Ezután a következő reakciókban, amelyek mindegyikét egy megfelelő enzim katalizálja, a citidin-monofoszfátot kiszorítja a CDP-diglicerid molekulából két vegyület - szerin vagy inozit - egyike, foszfatidil-szerint vagy foszfatidil-inozitot vagy 3-foszfatidil-glicerint képezve. foszfát. Példaként megadjuk a foszfatidil-szerin képződését:
A foszfatidil-szerint viszont dekarboxilezhetjük foszfatidil-etanol-aminná:
A foszfatidil-etanol-amin a foszfatidil-kolin prekurzora. Az S-adenozil-metionin (a metilcsoportok donora) három molekulájából három metilcsoport egymás utáni átvitele eredményeként az etanol-amin aminosavcsoportjába, foszfatidil-kolin képződik:
A foszfatidil-etanol-amin és a foszfatidil-kolin állati sejtekben történő szintézisére van egy másik módszer is. Ez az út szintén CTP-t használ hordozóként, de nem foszfatidsavat, hanem foszforil-kolint vagy foszforil-etanol-amint (séma).
A koleszterin bioszintézise
A század hatvanas éveiben Bloch et al. a metil- és karboxilcsoportnál 14 C-kal jelölt acetáttal végzett kísérletekben kimutatta, hogy az ecetsav mindkét szénatomja megközelítőleg azonos mennyiségben szerepel a májkoleszterinben. Ezenkívül kimutatták, hogy a koleszterin összes szénatomja acetátból származik.
Később Linen, Redney, Polyak, Kornforth, A. N. Klimov és más kutatók munkáinak köszönhetően tisztázták a koleszterin enzimatikus szintézisének főbb részleteit, amely több mint 35 enzimreakciót számlál. A koleszterin szintézisében három fő szakasz különböztethető meg: az első az aktív acetát átalakulása mevalonsavvá, a második a szkvalén képződése mevalonsavból, a harmadik pedig a szkvalén koleszterinné történő ciklizálása.
Először is fontolja meg az aktív acetát mevalonsavvá alakításának lépését. A mevalonsav acetil-CoA-ból történő szintézisének kezdeti szakasza az acetoacetil-CoA képződése reverzibilis tioláz reakcióval:
Ezután az acetoacetil-CoA és a harmadik acetil-CoA molekula kondenzációja hidroxi-metil-glutaril-CoA szintáz (HMG-CoA szintáz) részvételével β-hidroxi-β-metil-glutaril-CoA képződik:
Megjegyzendő, hogy a mevalonsav szintézisének ezen első szakaszait már figyelembe vettük, amikor a ketontestek képződéséről beszéltünk. Továbbá a β-hidroxi-β-metil-glutaril-CoA a NADP-függő hidroxi-metil-glutaril-CoA reduktáz (HMG-CoA reduktáz) hatására az egyik karboxilcsoport redukciója és a HS-KoA eliminációja következtében átalakul mevalonsav:
A HMG-CoA reduktáz reakció az első gyakorlatilag irreverzibilis reakció a koleszterin bioszintézis láncában, és jelentős szabadenergia veszteséggel megy végbe (kb. 33,6 kJ). Azt találták, hogy ez a reakció korlátozza a koleszterin bioszintézisének sebességét.
A mevalonsav klasszikus bioszintézisútja mellett van egy második út is, amelyben köztes szubsztrátként β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA, de β-hidroxi-β-metilglutarnl-S-ACP képződik. Ennek az útvonalnak a reakciói látszólag azonosak a zsírsav-bioszintézis kezdeti szakaszaival egészen az acetoacetil-S-ACP képződéséig. Az acetil-CoA-karboxiláz, az acetil-CoA-t malonil-CoA-vá alakító enzim, ezen az úton vesz részt a mevalonsav képződésében. A malonil-CoA és az acetil-CoA optimális aránya a mevalonsav szintéziséhez: két molekula acetil-CoA per egy molekula malonil-CoA.
A malonil-CoA, a zsírsav-bioszintézis fő szubsztrátjának részvételét a mevalonsav és a különböző poliizoprenoidok képződésében számos biológiai rendszer esetében kimutatták: galamb- és patkánymáj, nyúl emlőmirigy és acelluláris élesztőkivonatok. A mevalonsav bioszintézisének ezt az útvonalát főleg a májsejtek citoplazmájában figyelik meg. Ebben az esetben a hidroxi-metil-glutaril-CoA reduktáz, amely a patkánymáj oldható frakciójában található, és számos kinetikai és szabályozó tulajdonságát tekintve nem azonos a mikroszomális enzimmel, jelentős szerepet játszik a mevalonát képződésében. Ismeretes, hogy a mikroszomális hidroxi-metil-glutaril-CoA reduktáz a fő láncszem az acetil-CoA-ból történő mevalonsav bioszintézis útvonalának szabályozásában az acetoacetil-CoA-tioláz és a HMG-CoA szintáz részvételével. A mevalonsav bioszintézis második útjának szabályozása számos hatás (böjt, koleszterinnel való táplálás, felületaktív anyag - gőte WR-1339) hatására eltér az első útvonal szabályozásától, amelyben a mikroszomális reduktáz részt vesz. Ezek az adatok két autonóm rendszer létezését jelzik a mevalonsav bioszintézisére. A második út fiziológiai szerepét nem vizsgálták teljes mértékben. Úgy gondolják, hogy nemcsak a nem szteroid anyagok szintézisében van bizonyos értéke, mint például az ubikinon oldallánca és egyes tRNS-ek egyedi N 6 (Δ 2 -izopentil) -adenozin bázisa, hanem a bioszintézis szempontjából is. szteroidok (AN Klimov, E D. Polyakova).
A koleszterin-település második szakaszában a mevalonsav szkvalénné alakul. A második szakasz reakciói a mevalonsav ATP-vel történő foszforilezésével kezdődnek. Ennek eredményeként egy 5"-pirofoszforsav-észter, majd a mevalonsav 5"-pirofoszforsav-észtere képződik:
Az 5"-pirofoszfomevalonsav a tercier hidroxilcsoport utólagos foszforilációja eredményeként instabil köztes terméket képez - 3" -foszfo-5"-pirofoszfomevalonsav, amely dekarboxilezve és foszforsavat veszítve, izo-fensavatenil-piro-izopropenil-észterré alakul. Ez utóbbi izomerizálódik dimetil-allil-pirofoszfáttá.
Ezután ez a két izomer izopentenil-pirofoszfát (dimetil-allil-pirofoszfát és izopentenil-pirofoszfát) kondenzálva pirofoszfátot szabadít fel, és geranil-pirofoszfátot képez. Az izopentenil-pirofoszfát újra csatlakozik a geranil-pirofoszfáthoz, és farnezil-pirofoszfátot eredményez.
Palmitinsav (C16) szintézise acetil-CoA-ból.
1) A májsejtek és a zsírszövet citoplazmájában áramlik.
2) Érték: zsírok és foszfolipidek szintéziséhez.
3) Evés után következik be (a felszívódási időszak alatt).
4) A glükózból nyert acetil-CoA-ból keletkezik (glikolízis → OPVA → Acetil-CoA).
5) A folyamat során 4 reakciót egymás után megismételnek:
kondenzáció → gyógyulás → kiszáradás → visszanyerés.
Minden LCD ciklus végén 2 szénatommal meghosszabbodik.
2C donor – malonil-CoA.
6) A NADPH + H + két redukciós reakcióban vesz részt (50% PPP, 50% MALIK enzim).
7) Csak az első reakció megy végbe közvetlenül a citoplazmában (szabályozó).
A maradék 4 ciklikus - egy speciális palmitát-szintáz komplexen (csak palmitinsav szintézise)
8) Egy szabályozó enzim működik a citoplazmában - Acetil-CoA-karboxiláz (ATP, vit. H, biotin, IV osztály).
A palmitát szintáz komplex szerkezete
A palmitát-szintáz egy enzim, amely 2 alegységből áll.
Mindegyik egy PPC-ből áll, 7 aktív központtal.
Minden aktív központ katalizálja a saját reakcióját.
Minden PPC tartalmaz egy acil-transzfer fehérjét (ACP), amelyen a szintézis megy végbe (foszfopantetonátot tartalmaz).
Minden alegységnek van egy HS csoportja. Az egyikben a HS-csoport a ciszteinhez, a másikban a foszfopoténsavhoz tartozik.
Gépezet
1) A szénhidrátokból nyert acetil-Coa nem tud bejutni a citoplazmába, ahol FA szintézis megy végbe. A TCA első reakcióján keresztül jön ki - a citrát képződésén.
2) A citoplazmában a citrát acetil-Coa-ra és oxál-acetátra bomlik.
3) Oxaloacetát → malát (CTA reakció ellenkező irányú).
4) Malát → piruvát, amelyet az ODPVK-ban használnak.
5) Acetil-CoA → FA szintézis.
6) Az acetil-CoA acetil-CoA-karboxiláz hatására malonil-CoA-vá alakul.
Az acetil-CoA karboxiláz enzim aktiválása:
a) az alegységek szintézisének fokozásával az inzulin hatására - három tetramer külön-külön szintetizálódik
b) citrát hatására három tetramer egyesül, és az enzim aktiválódik
c) koplaláskor a glukagon gátolja az enzim működését (foszforilációval), zsírszintézis nem megy végbe
7) a citoplazmából egy acetil-CoA átkerül a palmitát-szintáz HS-csoportjába (ciszteinből); egy malonil-CoA a második alegység HS-csoportjánként. A palmitát-szintáz további előfordulása:
8) kondenzációjuk (acetil-CoA és malonil-CoA)
9) helyreállítás (donor - NADPH + H + a PPP-ből)
10) kiszáradás
11) kinyerés (donor - NADPH + H + MALIK enzimből).
Ennek eredményeként az acilcsoport 2 szénatommal megnő.
 |
A zsírok mobilizálása
Böjt vagy hosszan tartó fizikai aktivitás során glukagon vagy adrenalin szabadul fel. Aktiválják a zsírszövetben a TAG lipázt, amely a zsírsejtekben található és ún szöveti lipáz(hormonérzékeny). A zsírszövetben lévő zsírokat glicerinre és zsírsavakra bontja. A glicerin a májba kerül a glükoneogenezishez. A zsírsavak bejutnak a véráramba, az albuminhoz kötődnek, és bejutnak a szervekbe és szövetekbe, energiaforrásként használják (minden szerv, az agyon kívül amely glükózt és ketontesteket használ éhezés vagy hosszan tartó edzés során).
A szívizom számára a zsírsavak jelentik a fő energiaforrást.
β-oxidáció
β-oxidáció- a zsírsavak felosztásának folyamata az energia kinyerése érdekében.
1) A FA-katabolizmus specifikus útvonala az acetil-CoA-vá.
2) A mitokondriumokban áramlik.
3) 4 ismétlődő reakciót tartalmaz (azaz feltételesen ciklikus):
oxidáció → hidratáció → oxidáció → hasítás.
4) Minden ciklus végén az FA 2 szénatommal lerövidül acetil-CoA formájában (belép a CTC-be).
5) 1 és 3 reakció - oxidációs reakciók, amelyek a CPE-hez kapcsolódnak.
6) Vit. B 2 - koenzim FAD, vit. PP - NAD, pantoténsav - HS-KoA.
A FA citoplazmából a mitokondriumokba történő átvitelének mechanizmusa.
1. Az FA-kat aktiválni kell a mitokondriumokba való belépés előtt.
Csak az aktivált FA = acil-CoA szállítható át a lipid kettős membránon.
A hordozó az L-karnitin.
A β-oxidációt szabályozó enzim a karnitin-aciltranszferáz-I (KAT-I).
2. A CAT-I zsírsavakat visz át a membránközi térbe.
3. A CAT-I hatására az acil-CoA átkerül az L-karnitin transzporterbe.
Acilkarnitin képződik.
4. A belső membránba épített transzlokáz segítségével az acilkarnitin a mitokondriumokba kerül.
5. A mátrixban a CAT-II hatására a FA lehasad a karnitinről és β-oxidációba megy át.
A karnitin visszatér a membránközi térbe.
Β-oxidációs reakciók
1. Oxidáció: A FA oxidációja FAD (enzim acil-CoA-DH) → enoil részvételével történik.
A FAD belép a CPE-be (p / o = 2)
2. Hidratálás: enoil → β-hidroxi-acil-CoA (enzim enoil-hidratáz)
3. Oxidáció: β-hidroxiacil-CoA → β-ketoacil-CoA (a NAD részvételével, amely belép a CPE-be és p / o = 3).
4. Hasítás: β-ketoacil-CoA → acetil-CoA (tioláz enzim, HS-KoA részvételével).
Acetil-CoA → CTA → 12 ATP.
Acil-CoA (C-2) → következő β-oxidációs ciklus.
Energiaszámítás β-oxidációban
Például merisztinsav (14C).
Kiszámoljuk, hogy a zsírsav mennyi acetil-CoA-t bomlik le
½ n = 7 → TCA (12ATP) → 84 ATP.
Megszámoljuk, hány ciklusban bomlanak le
(1/2 n) -1 = 6,5 (2 ATP 1 reakcióban és 3 ATP 3 reakcióban) = 30 ATP
· Vonjuk le a citoplazmában lévő zsírsavak aktiválására fordított 1 ATP-t.
Összesen - 113 ATP.
Keton testek szintézise
Szinte az összes acetil-CoA belép a CTK-ba. Kis része ketontestek = acetontestek szintézisére szolgál.
Keton testek- acetoacetát, β-hidroxi-butirát, aceton (patológiára).
A normál koncentráció 0,03-0,05 mmol / l.
Szintetizálódnak csak a májbanβ-oxidációval nyert acetil-CoA-ból.
A máj kivételével minden szerv energiaforrásként használja (enzim nélkül).
Hosszan tartó koplalás vagy diabetes mellitus esetén a ketontestek koncentrációja tízszeresére nőhet, mert ilyen körülmények között a folyadékkristályok jelentik a fő energiaforrást. Ilyen körülmények között intenzív β-oxidáció megy végbe, és az összes acetil-CoA-nak nincs ideje felhasználni a CTC-ben, mert:
Az oxálacetát hiánya (a glükoneogenezisben használatos)
· A β-oxidáció következtében sok NADH + H + képződik (3 reakcióban), ami gátolja az izocitrát-DH-t.
Következésképpen az acetil-CoA-t ketontestek szintézisére használják.
Mivel A ketontestek savak, ezek okozzák a sav-bázis egyensúly eltolódását. Acidózis lép fel (ami miatt ketonémia).
Nincs idejük az ártalmatlanításra, és kóros komponensként jelennek meg a vizeletben → keturia... Ezenkívül aceton szaga van a szájból. Ezt az állapotot hívják ketózis.
Koleszterin anyagcsere
Koleszterin Az (Xc) egy ciklopentán-perhidrofenantréngyűrűn alapuló egyértékű alkohol.
27 szénatom.
A koleszterin normál koncentrációja 3,6-6,4 mmol / l, legfeljebb 5 megengedett.
Membránok felépítéséhez (foszfolipidek: Xc = 1:1)
Az epekövek szintézise
Szteroid hormonok szintézise (kortizol, progeszteron, aldoszteron, kalcitriol, ösztrogén)
· A bőrben UV hatására a D3-vitamin - kolekalciferol szintézisére használják.
A szervezet körülbelül 140 g koleszterint tartalmaz (főleg a májban és az agyban).
A napi szükséglet 0,5-1 g.
Tartalmazott csakállati termékekben (tojás, vaj, sajt, máj).
Az Xc-t nem használják energiaforrásként, mert gyűrűje nem hasad CO 2 -ra és H 2 O-ra, és nem szabadul fel ATP (nincs enzim).
A felesleges Chs nem ürül ki, nem rakódik le, lepedék formájában rakódik le a nagy erek falában.
A szervezet 0,5-1 g Chs-t szintetizál. Minél többet fogyasztanak étellel, annál kevésbé szintetizálódik a szervezetben (normál).
A szervezetben lévő Xc szintetizálódik a májban (80%), a belekben (10%), a bőrben (5%), a mellékvesékben, az ivarmirigyekben.
Még a vegetáriánusok koleszterinszintje is magas lehet. szintéziséhez csak szénhidrát szükséges.
A koleszterin bioszintézise
3 szakaszban zajlik:
1) a citoplazmában - a mevalonsav képződése előtt (hasonlóan a ketontestek szintéziséhez)
2) EPR-ben - szkvalénre
3) EPR-ben - koleszterinhez
Körülbelül 100 reakció.
A szabályozó enzim a β-hidroxi-metil-glutaril-CoA-reduktáz (HMG-reduktáz). A koleszterinszint-csökkentő sztatinok gátolják ezt az enzimet.)
A HMG reduktáz szabályozása:
a) Gátolja a negatív visszacsatolás elve a túlzott étrendi koleszterin miatt
b) Az enzimszintézis (ösztrogén) fokozódhat vagy csökkenhet (koleszterin és epekő)
c) Az enzimet az inzulin defoszforilációval aktiválja
d) Ha sok az enzim, akkor a felesleg proteolízissel lehasítható
A koleszterint acetil-CoA-ból szintetizálják, szénhidrátokból származik(glikolízis → ODPVK).
A keletkező koleszterin a májban tele van zsírral a VLDL-ben feloldatlan. A VLDL B100 apoproteint tartalmaz, bejut a véráramba, és a C-II és E apoprotein kötődése után érett VLDL-vé alakul, amely belép az LP-lipázba. Az LDL-lipáz eltávolítja a zsírokat a VLDL-ből (50%), így megmarad az LDL, amely 50-70%-ban koleszterin-észterekből áll.
Koleszterinnel látja el az összes szervet és szövetet
· A sejtekben a B100-ban találhatók receptorok, amelyek által felismerik és felszívják az LDL-t. A sejtek a B100 receptorok számának növelésével vagy csökkentésével szabályozzák a koleszterin ellátást.
Diabetes mellitusban B100 glikoziláció (glükóz kötődés) fordulhat elő. Következésképpen a sejtek nem ismerik fel az LDL-t, és hiperkoleszterinémia lép fel.
Az LDL behatolhat az erekbe (atherogén részecske).
Az LDL több mint 50%-a visszakerül a májba, ahol a koleszterint az epekövek szintézisére és saját koleszterinszintézisének gátlására használják.
Van egy védekező mechanizmus a hiperkoleszterinémia ellen:
A saját koleszterin szintézisének szabályozása a negatív visszacsatolás elve szerint
A sejtek a B100 receptorok számának növelésével vagy csökkentésével szabályozzák a koleszterin áramlását
A HDL működése
A HDL a májban szintetizálódik. Korong alakú, kevés koleszterint tartalmaz.
HDL funkciók:
Eltávolítja a felesleges koleszterint a sejtekből és más lipoproteinekből
Más lipoproteineket C-II-vel és E-vel látja el
A HDL működésének mechanizmusa:
A HDL-ben apoprotein A1 és LCAT (lecitin-koleszterin-aciltranszferáz) található.
A HDL felszabadul a véráramba, és az LDL megközelíti azt.
Az A1 LDL szerint felismerhető, hogy sok koleszterint tartalmaznak, és aktiválják az LHAT-ot.
Az LCAT lehasítja a FA-kat a HDL-foszfolipidekből, és átviszi a koleszterinbe. A koleszterin észterei képződnek.
A koleszterin-észterek hidrofóbok, így átjutnak a lipoproteinbe.
8. TÉMA
AZ ANYAGOK MÓDSZERE: FEHÉRJECSERE
Mókusok - Ezek nagy molekulatömegű vegyületek, amelyek α-aminosav-maradékokból állnak, amelyeket peptidkötések kapcsolnak össze.
A peptidkötések az egyik aminosav α-karboxilcsoportja és egy másik aminosav aminocsoportja között helyezkednek el, ezt követően pedig az α-aminosav.
A fehérjék (aminosavak) funkciói:
1) műanyag (fő funkciója) - az izmok, szövetek, drágakövek fehérjéi, karnitin, kreatin, bizonyos hormonok és enzimek aminosavakból szintetizálódnak;
2) energia
a) étellel történő túlzott bevitel esetén (> 100 g)
b) hosszan tartó koplalással
Sajátosság:
Az aminosavak, ellentétben a zsírokkal és a szénhidrátokkal, nincs letétbe helyezve .
A szabad aminosavak mennyisége a szervezetben körülbelül 35 g.
A szervezet fehérjeforrásai:
Élelmiszer-fehérjék (fő forrás)
A szövetek fehérjéi
· Szénhidrátokból szintetizálva.
Nitrogén egyensúly
Mivel A szervezetben lévő összes nitrogén 95%-a az aminosavak közé tartozik, ezek cseréje megítélhető nitrogén egyensúly - a bejövő és a vizelettel kiválasztott nitrogén aránya.
ü Pozitív - kevesebb szabadul fel, mint amennyi bejön (gyermekeknél, terhes nőknél, betegség utáni gyógyulási időszakban);
ü Negatív - több szabadul fel, mint amennyi bejön (öregség, hosszan tartó betegség időszaka);
ü Nitrogén egyensúly - egészséges emberekben.
Mivel élelmiszerfehérjék - az aminosavak fő forrása, akkor azt mondják a " a fehérje táplálkozás hasznossága ».
Minden aminosav a következőkre oszlik:
Cserélhető (8) - Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
· Részben cserélhető (2) - Arg, Gis (lassan szintetizálódik);
Feltételesen cserélhető (2) - Cis, Tyr (szintetizálható azzal a feltétellel pótolhatatlanok nyugtái - Met → Cis, Fen → Tyr);
Pótolhatatlan (8) - Val, Ile, Lei, Liz, Met, Tre, Hajszárító, TPF.
Ebben a tekintetben a fehérjéket kiosztják:
ü Komplett - minden esszenciális aminosavat tartalmaz
ü Hibás - nem tartalmaz Met-t és TPF-et.
A fehérjék emésztése
Sajátosságok:
1) A fehérjéket a gyomorban, a vékonybélben emésztik meg
2) Enzimek – peptidázok (peptidkötések hasítása):
a) exopeptidáz - a C-N végektől a szélek mentén
b) endopeptidáz – a fehérje belsejében
3) A gyomor és a hasnyálmirigy enzimei inaktív formában termelődnek - enzimek(ahogy megemésztik a saját szöveteiket)
4) Az enzimek részleges proteolízissel aktiválódnak (a PPC egy részének hasítása)
5) Egyes aminosavak rothadnak a vastagbélben
 |
1. Nem emésztődnek meg a szájüregben.
2. A gyomorban a fehérjékre hatással van pepszin(endopeptidáz). Az aromás aminosavak aminocsoportjai (Tyr, Phen, TPF) által létrehozott kötéseket felbontja.
A pepszint a fő sejtek inaktívként termelik pepszinogén.
A parietális sejtek sósavat termelnek.
HCl függvények:
ü Optimális pH-értéket teremt a pepszin számára (1,5-2,0)
ü Aktiválja a pepszinogént
ü Denaturálja a fehérjéket (elősegíti az enzimműködést)
ü Baktericid hatás
A pepszinogén aktiválása
A HCl hatására a pepszinogén 42 aminosav lassú hasításával aktív pepszinné alakul. Ezután az aktív pepszin gyorsan aktiválja a pepszinogént ( autokatalitikusan).
Így a gyomorban a fehérjék rövid peptidekre bomlanak le, amelyek bejutnak a belekben.
3. A bélben a hasnyálmirigy enzimei hatnak a peptidekre.
A tripszinogén, kimotripszinogén, proelasztáz, prokarboxipeptidáz aktiválása
A bélben az enteropeptidáz hatására aktiválódik tripszinogén... Aztán aktiválva belőle tripszin részleges proteolízissel aktiválja az összes többi enzimet (kimotripszinogén → kimotripszin, proelasztáz → elasztáz, prokarboxipeptidáz → karboxipeptidáz).
Tripszin lehasítja a Lys vagy Arg karboxilcsoportok által képzett kötéseket.
Kimotripszin- aromás aminosavak karboxilcsoportjai között.
Elasztáz- Ala vagy Gly karboxilcsoportok által alkotott kötések.
Karboxipeptidáz karboxil kötéseket hasít le a C-terminálisról.
Így a bélben rövid di-, tripeptidek képződnek.
4. A bélenzimek hatására szabad aminosavakká bomlanak le.
Enzimek - di-, tri-, aminopeptidáz... Nem fajspecifikusak.
A képződött szabad aminosavakat a másodlagos aktív transzport abszorbeálja Na +-val (a koncentráció gradiens ellenében).
5. Egyes aminosavak rothadnak.
Rothadás - az aminosavak kismértékben mérgező termékekké történő lebontásának enzimatikus folyamata gázok felszabadulásával (NH 3, CH 4, CO 2, merkaptán).
Jelentése: a bél mikroflóra létfontosságú aktivitásának fenntartása (a rothadás során a Tyr mérgező termékeket képez, fenol és krezol, TPF - indol és skatol). A mérgező termékek bejutnak a májba és ártalmatlanná válnak.
Aminosav katabolizmus
A fő út az dezaminálás - az aminocsoport ammónia formájában történő hasítási folyamata és a nitrogénmentes ketosav képződése.
Oxidatív dezamináció
Nem oxidatív (Ser, Tre)
Intramolekuláris (His)
Hidrolitikus
Oxidatív dezaminálás (bázis)
A) Közvetlen - csak a Glu, tk. az összes többi esetében az enzimek inaktívak.
2 szakaszban zajlik:
1) Enzimatikus
2) Spontán
Ennek eredményeként ammónia és α-ketoglutarát képződik.
Transzaminációs funkciók:
ü Mert a reakció reverzibilis, nem esszenciális aminosavak szintézisére szolgál;
ü A katabolizmus kezdeti szakasza (a transzamináció nem katabolizmus, mivel az aminosavak mennyisége nem változik);
ü A szervezetben a nitrogén újraelosztásáért;
ü Részt vesz a hidrogéntranszfer malát-aszpartát inga mechanizmusában a glikolízisben (6 reakció).
Az ALT és AST aktivitásának meghatározása a szív- és májbetegségek diagnosztizálására szolgáló klinikán a de Ritis együtthatót mérik:
0,6-nál - hepatitis,
1 - cirrózis,
10 - szívinfarktus.
Dekarboxilezés aminosavak - a karboxilcsoport CO 2 formájában történő hasításának enzimatikus folyamata az aminosavakból.
Ennek eredményeként biológiailag aktív anyagok képződnek - biogén aminok.
Az enzimek dekarboxilázok.
Koenzim - piridoxál-foszfát ← vit. 6-KOR.
A hatás kifejtése után a biogén aminok kétféle módon válnak ártalmatlanná:
1) Metilezés (CH 3 hozzáadása; donor - SAM);
2) Oxidálás az aminocsoport hasításával NH 3 (MAO enzim - monoamin-oxidáz) formájában.
Betöltés ...