ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზი მოიცავს რეაქციების რიგს, რომლებიც არ შეესაბამება მათი დეგრადაციის პროცესს.
კერძოდ, სპეციალური ცილები - ACP (acyl carrier proteins) შუამავლები არიან ცხიმოვანი მჟავების სინთეზში. ამის საპირისპიროდ, HS-KoA გამოიყენება ცხიმოვანი მჟავის დაშლისას.
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი ხდება ციტოზოლში, ხოლო ცხიმოვანი მჟავების დაშლა ხდება მიტოქონდრიაში.
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზისთვის გამოიყენება კოენზიმი NADP / NADPH, ხოლო ცხიმოვანი მჟავის დაშლა მოიცავს კოენზიმს NAD + / NADH.
ცხიმოვანი მჟავები, რომლებიც ქმნიან ქსოვილის ლიპიდებს, შეიძლება დაიყოს მოკლე (2-6 ნახშირბადის ატომები), საშუალო (8-12 ნახშირბადის ატომები) და გრძელჯაჭვებად (14-20 ან მეტი ნახშირბადის ატომები მოლეკულაში). ცხოველურ ქსოვილებში ცხიმოვანი მჟავების უმეტესობა გრძელი ჯაჭვისაა. ორგანიზმში ცხიმოვანი მჟავების აბსოლუტური უმრავლესობა შეიცავს ნახშირბადის ატომების ლუწი რაოდენობას მოლეკულაში (C: 16, 18, 20), თუმცა ნერვული ქსოვილის ცხიმებში უფრო გრძელი ცხიმოვანი მჟავების მოლეკულებია, მათ შორის 22 ნახშირბადის ატომები ექვსით. ორმაგი ობლიგაციები.
ერთი ორმაგი ბმის მქონე მჟავა ეხება მონოუჯერი ცხიმოვან მჟავებს, ხოლო მჟავები ორი ან მეტი იზოლირებული ორმაგი ბმით არის პოლიუჯერი.
ცხრილი 2
არსებითი ცხიმოვანი მჟავები ძუძუმწოვრებში
|
მჟავის სახელი |
მჟავა სტრუქტურა |
ორმაგი ბმების რაოდენობა და პოზიცია |
|
ზეთი |
UNCUN |
|
|
ნეილონი |
||
|
კაპრილი |
სტნუსონი |
|
|
კაპრიკი |
||
|
ლორიკი |
С11Н21СООН |
|
|
მირისტიკული |
სპნზსუნ |
|
|
პალმიტური |
С15Н31СООН |
|
|
სტეარიკი |
С17Н35СООН |
|
|
ოლეინოვაია |
სპნზზუნო |
|
|
ლინოლეური |
С17Н31СООН |
|
|
ლინოლენური |
სპნზზუნო |
|
|
არაქიდონური |
С19Н31СООН |
4 (5, 8. 11, 14) |
უჯერი ცხიმოვანი მჟავები, როგორც წესი, cys ფორმაშია. მცენარეებისა და თევზის ცხიმები შეიცავს უფრო მეტ პოლიუჯერი ცხიმოვან მჟავებს მათ შემადგენლობაში, ხოლო გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავები ჭარბობს ძუძუმწოვრებისა და ფრინველების ცხიმების შემადგენლობაში.
დიეტური ცხიმოვანი მჟავები და მათი ენდოგენური ბიოსინთეზი აუცილებელია ორგანიზმისთვის ენერგიის მისაღებად და ბიომოლეკულების ჰიდროფობიური კომპონენტების შესაქმნელად. რაციონში ჭარბი ცილები და ნახშირწყლები აქტიურად გარდაიქმნება ცხიმოვან მჟავებად და ინახება ტრიგლიცერიდების სახით.
ქსოვილების უმეტესობას შეუძლია გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავების სინთეზირება. რაოდენობრივად მნიშვნელოვანია ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი, პირველ რიგში, ღვიძლში, ნაწლავებში, ცხიმოვან ქსოვილში, სარძევე ჯირკვალში, ძვლის ტვინში და ფილტვებში. თუ ცხიმოვანი მჟავების დაჟანგვა ხდება უჯრედების მიტოქონდრიებში, მაშინ მათი სინთეზი ხდება ციტოპლაზმაში.
ორგანიზმის ცხიმოვანი მჟავებით უზრუნველყოფის ძირითადი გზაა მათი ბიოსინთეზი მცირე შუალედური მოლეკულებისგან, ნახშირწყლების კატაბოლიზმის წარმოებულებიდან, ცალკეული ამინომჟავებიდან და სხვა ცხიმოვანი მჟავებიდან. როგორც წესი, გაჯერებული 16-კარბოქსილის მჟავა - პალმიტური - სინთეზირდება პირველ რიგში, ხოლო ყველა სხვა ცხიმოვანი მჟავა არის პალმიტის მჟავის მოდიფიკაცია.
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის ყველა რეაქცია კატალიზებულია მულტიფერმენტული კომპლექსით - ცხიმოვანი მჟავების სინთეზაზა, რომელიც მდებარეობს ციტოზოლში. აცეტილ-CoA არის ნახშირბადის ატომების პირდაპირი წყარო ამ სინთეზისთვის. აცეტილ-CoA მოლეკულების ძირითადი მომწოდებლებია: ამინომჟავების დეგრადაცია, ცხიმოვანი მჟავების დაჟანგვა, პირუვატის გლიკოლიზი.
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზისთვის აუცილებელი მალონილ-CoA წარმოიქმნება აცეტილ-CoA-ს კარბოქსილირების შედეგად და საჭირო NADPH ასევე შეიძლება მიღებულ იქნას პენტოზა ფოსფატის გზაზე.
აცეტილ-CoA მოლეკულები ძირითადად გვხვდება მიტოქონდრიებში. თუმცა, შიდა მიტოქონდრიული მემბრანა გაუვალია შედარებით დიდი მოლეკულისთვის, როგორიცაა აცეტილ-CoA. მაშასადამე, მიტოქონდრიიდან ციტოპლაზმაში გადასვლისთვის, აცეტილ-CoA ციტრატის სინთეზის მონაწილეობით ურთიერთქმედებს ოქსილო-ძმარმჟავასთან, წარმოქმნის ლიმონმჟავას:
ციტოპლაზმაში ლიმონის მჟავა იშლება ციტრატ ლიაზის გავლენის ქვეშ:
ამრიგად, ლიმონმჟავა მოქმედებს როგორც აცეტილ-CoA-ს გადამზიდავი. მცოცავებში, უჯრედის ციტოპლაზმაში ლიმონმჟავას ნაცვლად გამოიყენება აცეტატი, რომელიც მუწუკში წარმოიქმნება პოლისაქარიდებისგან, რომელიც გარდაიქმნება აცეტილ-CoA-ში ღვიძლისა და ცხიმოვანი ქსოვილის უჯრედებში.
1. ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის პირველ ეტაპზე აცეტილ-CoA ურთიერთქმედებს სპეციალურ აცილის მატარებელ ცილასთან (HS-ACP), რომელიც შეიცავს ვიტამინ B 3-ს და სულფჰიდრილ ჯგუფს (HS), რომელიც წააგავს კოენზიმ A-ს სტრუქტურას:
2. სინთეზში შეუცვლელი შუამავალია მალონილ-CoA, რომელიც წარმოიქმნება აცეტილ-CoA-ს კარბოქსილირების რეაქციაში ATP-ის და ბიოტინის შემცველი ფერმენტის, აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას მონაწილეობით:
ბიოტინი (ვიტამინი H), როგორც კარბოქსილაზას კოენზიმი, კოვალენტურად არის დაკავშირებული აპოენზიმთან ერთი ნახშირბადის ფრაგმენტის გადასატანად. აცეტილ CoA კარბოქსილაზა არის მრავალფუნქციური ფერმენტი, რომელიც არეგულირებს ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის სიჩქარეს. ინსულინი ასტიმულირებს ცხიმოვანი მჟავების სინთეზს კარბოქსილაზას გააქტიურებით, ხოლო ეპინეფრინს და გლუკაგონს აქვს საპირისპირო ეფექტი.
3. მიღებული მალონილ-S-KoA ურთიერთქმედებს HS-ACP-თან ფერმენტ მალონილ ტრანსაცილაზას მონაწილეობით:
4. შემდეგ კონდენსაციის რეაქციაში ფერმენტის აცილ-მალონილ-B-ACP-სინთაზას გავლენის ქვეშ, მალონილ-B-ACP და აცეტილ-B-ACP ურთიერთქმედებენ აცეტოაცეტილ-B-ACP-ის წარმოქმნასთან:
5. აცეტოაცეტილ-B-ACP NADP + დამოკიდებული რედუქტაზას მონაწილეობით მცირდება p-ჰიდროქსილბუტირილ-B-ACP-ის წარმოქმნით:
7. შემდეგ რეაქციაში კროტონილ-B-APB მცირდება NADP + დამოკიდებული რედუქტაზათ ბუტირილ-B-APB-ის წარმოქმნით:
პალმიტის მჟავას სინთეზის შემთხვევაში (C: 16), აუცილებელია კიდევ ექვსი რეაქციის ციკლის გამეორება, თითოეულის დასაწყისი იქნება მალონილ-B-ACP მოლეკულის დამატება სინთეზირებული ცხიმოვანი მჟავის კარბოქსილის ბოლოში. ჯაჭვი. ამრიგად, მალონილ-B-ACP-ის ერთი მოლეკულის მიმაგრებით, სინთეზირებული პალმიტის მჟავას ნახშირბადის ჯაჭვი იზრდება ორი ნახშირბადის ატომით.
8. პალმიტის მჟავას სინთეზი სრულდება HS-ACP-ის ჰიდროლიზური გაყოფით პალმიტილ-B-ACP-დან დეაცილაზას ფერმენტის მონაწილეობით:
პალმიტის მჟავას სინთეზი არის სხვა ცხიმოვანი მჟავების, მათ შორის მონოუჯერი მჟავების (მაგალითად, ოლეინის) სინთეზის საფუძველი. თავისუფალი პალმიტის მჟავა გარდაიქმნება პალმიტილ-S-KoA-ში თიოკინაზას მონაწილეობით. Palmytyl-S-KoA ციტოპლაზმაში შეიძლება გამოყენებულ იქნას მარტივი და რთული ლიპიდების სინთეზში, ან შევიდეს მიტოქონდრიაში კარნიტინის მონაწილეობით ცხიმოვანი მჟავების სინთეზისთვის უფრო გრძელი ნახშირბადის ჯაჭვით.
მიტოქონდრიებში და გლუვ ენდოპლაზმურ რეტიკულუმში არსებობს ცხიმოვანი მჟავების გამახანგრძლივებელი ფერმენტების სისტემა 18 ან მეტი ნახშირბადის ატომით მჟავების სინთეზისთვის ცხიმოვანი მჟავების ნახშირბადის ჯაჭვის გახანგრძლივების გზით 12-დან 6 ნახშირბადის ატომამდე. როდესაც პროპიონილ-S-KoA გამოიყენება აცეტილ-S-KoA-ს ნაცვლად, სინთეზი იწვევს კენტი რიცხვით ცხიმოვან მჟავას.
საერთო ჯამში, პალმიტის მჟავის სინთეზი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი განტოლებით:
აცეტილ-S-KoA ციტოპლაზმაში ამ სინთეზში ემსახურება პალმიტის მჟავას მოლეკულის ნახშირბადის ატომების წყაროს. ATP საჭიროა აცეტილ-S-KoA-ს გასააქტიურებლად, ხოლო NADPH + H + არის აუცილებელი შემცირების აგენტი. NADPH + + H + ღვიძლში წარმოიქმნება პენტოზაფოსფატის გზის რეაქციებში. ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი ხდება მხოლოდ უჯრედში ამ ძირითადი კომპონენტების არსებობისას. შესაბამისად, ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზისთვის საჭიროა გლუკოზა, რომელიც ამარაგებს პროცესს აცეტილის რადიკალებით, C0 2 და H 2 NADPH 2 სახით.
ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის ყველა ფერმენტი, მათ შორის HS-ACP, არის უჯრედის ციტოპლაზმაში მულტიფერმენტული კომპლექსის სახით, რომელსაც ეწოდება ცხიმოვანი მჟავა სინთეტაზა.
ოლეინის (უჯერი) მჟავის სინთეზი ერთი ორმაგი კავშირით ხდება გაჯერებული სტეარინის მჟავის რეაქციის გამო NADPH + H + ჟანგბადის თანდასწრებით:
ჰეპატოციტებში და მეძუძური ცხოველების სარძევე ჯირკვალში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზისთვის აუცილებელი NADPH 2 უზრუნველყოფილია პენტოზა ფოსფატის გზით. თუ ევკარიოტების უმეტესობაში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი ხდება ექსკლუზიურად ციტოპლაზმაში, მაშინ მცენარეთა ფოტოსინთეზურ უჯრედებში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი ხდება ქლოროპლასტების სტრომაში.
პოლიუჯერი ცხიმოვანი მჟავები - ლინოლეური (C 17 H 31 COOH), ლინოლენური (C 17 H 29 COOH), რომლებსაც აქვთ ორმაგი ბმები ნახშირბადის ჯაჭვის მეთილის ბოლოსთან ახლოს, არ სინთეზირდება ძუძუმწოვრებში აუცილებელი ფერმენტების (დესატურაზების) ნაკლებობის გამო. უზრუნველყოს მოლეკულაში უჯერი ბმების წარმოქმნა. თუმცა, არაქიდონის მჟავა (C 19 H 31 COOH) შეიძლება სინთეზირებული იყოს ლინოლეინის მჟავისგან. თავის მხრივ, არაქიდონის მჟავა არის წინამორბედი პროსტაგლანდინების სინთეზში. გაითვალისწინეთ, რომ მცენარეებს შეუძლიათ ნახშირბადის ჯაჭვის 12 და 15 პოზიციებზე ორმაგი ბმების სინთეზირება, ლინოლეური და ლინოლენის მჟავების სინთეზში აუცილებელი ფერმენტების მონაწილეობით.
ყველა პოლიუჯერი ცხიმოვანი მჟავის მთავარი როლი, ალბათ, არის ბიოლოგიურ მემბრანებში ნაკადის თვისებების უზრუნველყოფა. ამას ადასტურებს ის ფაქტი, რომ ქვედა ორგანიზმებს აქვთ უნარი შეცვალონ ფოსფოლიპიდების ცხიმოვანი მჟავების შემადგენლობა მათი სითხის გამო, მაგალითად, გარემოს სხვადასხვა ტემპერატურაზე. ეს მიიღწევა ორმაგი კავშირის ცხიმოვანი მჟავების პროპორციის გაზრდით ან ცხიმოვანი მჟავების უჯერობის ხარისხის გაზრდით.
ნებისმიერი ორმაგი ბმის მეთილენის ნახშირბადი პოლიუჯერი ცხიმოვანი მჟავის სტრუქტურაში ძალიან მგრძნობიარეა წყალბადის მოცილებისა და ჟანგბადის ფიქსაციის მიმართ თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნით. ამგვარად წარმოქმნილი ჰიდროპეროქსიდის მოლეკულები ქმნიან დიალდეჰიდებს ძირითადად მალონდიალდეჰიდის სახით. ამ უკანასკნელს შეუძლია გამოიწვიოს ჯვარედინი კავშირი, რაც იწვევს ციტოტოქსიკურობას, მუტაგენურობას, მემბრანის დარღვევას და ფერმენტის მოდიფიკაციას. მალონის ალდეჰიდის პოლიმერიზაცია წარმოქმნის უხსნად პიგმენტს ლიპოფუსკინს, რომელიც ასაკთან ერთად გროვდება ზოგიერთ ქსოვილში.
ბიოქიმიურ დონეზე პოლიუჯერი ცხიმოვანი მჟავებისადმი ინტერესი დაკავშირებულია კვლევებთან, რომლებიც მიუთითებენ, რომ დიეტა პოლიუჯერი ცხიმოვანი მჟავების მაღალი დონით გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავების დონესთან მიმართებაში ხელს უწყობს ორგანიზმში ქოლესტერინის დონის შემცირებას.
მშიერი ცხოველის სხეულში, ნახშირწყლების მაღალი დონისა და ცხიმის დაბალი დონის მქონე დიეტის არსებობით, აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას აქტივობა მნიშვნელოვნად იზრდება კოვალენტური მოდიფიკაციისა და ცხიმოვანი მჟავების რამდენიმე სინთეზის გამო. დღეები. ეს არის ცხიმის მეტაბოლიზმის რეგულირების ადაპტური კონტროლი. ორგანიზმში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი და დაჟანგვა ურთიერთდამოკიდებული პროცესებია. როდესაც ცხოველი შიმშილობს, სისხლში თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების დონე იზრდება ცხიმოვანი უჯრედების ლიპაზის აქტივობის გაზრდის გამო, ჰორმონების გავლენის ქვეშ, როგორიცაა ადრენალინი, გლუკაგონი. ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზი, NADPH + H + მოლეკულების გადაქცევა NADP ~-ად, იწვევს გლუკოზის დაშლას პენტოზა ფოსფატის გზის მეშვეობით. ამრიგად, გლუკოზა შეუცვლელია ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზში, რომელიც ამარაგებს არა მხოლოდ აცეტილის რადიკალებს, არამედ კოენზიმებს NADPH + H + სახით.
თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები უკავშირდება შრატის ალბუმინს, რომლებიც არაესტერიფიცირებული ცხიმოვანი მჟავების მთავარი გადამტანები არიან. ალბუმინთან ერთად, ცხიმოვანი მჟავები წარმოადგენს ენერგიის აქტიურ სატრანსპორტო წყაროს სხვადასხვა ქსოვილებისთვის გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. ამასთან, ნერვულ ქსოვილს, რომელიც თითქმის მთელ ენერგიას იღებს გლუკოზისგან, არ შეუძლია გამოიყენოს ალბუმინთან დაკავშირებული ცხიმოვანი მჟავები ენერგიისთვის.
თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების კონცენტრაცია სისხლში შედარებით მუდმივია (0,6 მმ). მათი ნახევარგამოყოფის პერიოდი მხოლოდ ორი წუთია. ღვიძლი ინტენსიურად მონაწილეობს ცხიმოვან მჟავებს ტრიგლიცერიდების სინთეზში, აკავშირებს მათ დაბალი სიმკვრივის ლიპოპროტეინებთან (LDL), რომლებიც შედიან სისხლის მიმოქცევაში. LDL ქოლესტერინი გადააქვს სისხლის პლაზმის ქოლესტერინს სხვადასხვა ქსოვილებში, სისხლძარღვების კედლებში.
ადრე ითვლებოდა, რომ დაშლის პროცესები არის სინთეზის პროცესების უკუქცევა, მათ შორის ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი განიხილებოდა, როგორც მათი დაჟანგვის საწინააღმდეგო პროცესი.
ახლა დადგენილია, რომ ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის მიტოქონდრიული სისტემა, რომელიც მოიცავს β- დაჟანგვის რეაქციის ოდნავ შეცვლილ თანმიმდევრობას, მხოლოდ ახანგრძლივებს ორგანიზმში უკვე არსებულ საშუალო ჯაჭვის ცხიმოვან მჟავებს, ხოლო პალმიტის მჟავას სრული ბიოსინთეზი აცეტილიდან. - CoA აქტიურად აგრძელებს მუშაობას მიტოქონდრიის გარეთსულ სხვა გზაზე.
მოდით განვიხილოთ ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის გზის რამდენიმე მნიშვნელოვანი მახასიათებელი.
1. სინთეზი ხდება ციტოზოლში, განსხვავებით დაშლისგან, რომელიც ხდება მიტოქონდრიულ მატრიქსში.
2. ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის შუალედური ნივთიერებები კოვალენტურად არის დაკავშირებული აცილის გადამტანი ცილის (ACP) სულფჰიდრილ ჯგუფებთან, ხოლო ცხიმოვანი მჟავების დაშლის შუალედური პროდუქტები დაკავშირებულია კოენზიმ A-სთან.
3. უმაღლეს ორგანიზმებში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის მრავალი ფერმენტი ორგანიზებულია მრავალფერმენტულ კომპლექსად, რომელსაც ეწოდება ცხიმოვანი მჟავების სინთეტაზა. ამის საპირისპიროდ, ფერმენტები, რომლებიც აძლიერებენ ცხიმოვანი მჟავების დაშლას, როგორც ჩანს, არ სურთ ასოცირება.
4. მზარდი ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვი გრძელდება აცეტილ-CoA-სგან მიღებული ორი ნახშირბადის კომპონენტების თანმიმდევრული დამატებით. Malonyl-APB ემსახურება როგორც ბიკარბონის კომპონენტების გააქტიურებული დონორი დრეკადობის ეტაპზე. დრეკადობის რეაქცია გამოწვეულია CO 2-ის გამოყოფით.
5. ცხიმოვანი მჟავების სინთეზში შემამცირებელი აგენტის როლს ასრულებს NADPH.
6. Mn 2+ ასევე მონაწილეობს რეაქციებში.
7. ცხიმმჟავას სინთეტაზას კომპლექსის მოქმედებით დრეკადობა ჩერდება პალმიტატის წარმოქმნის სტადიაზე (C 16). შემდგომი გახანგრძლივება და ორმაგი ბმების დანერგვა ხორციელდება სხვა ფერმენტული სისტემებით.
მალონილის კოენზიმის A ფორმირება
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი იწყება აცეტილ-CoA-ს კარბოქსილირებით მალონილ-CoA-მდე. ეს შეუქცევადი რეაქცია გადამწყვეტი ნაბიჯია ცხიმოვანი მჟავების სინთეზში.
მალონილ-CoA-ს სინთეზი კატალიზებულია აცეტილ CoA კარბოქსილაზადა ხორციელდება ATR-ის ენერგიის ხარჯზე. CO 2-ის წყარო აცეტილ-CoA-ს კარბოქსილირებისთვის არის ბიკარბონატი.
ბრინჯი. მალონილ-CoA-ს სინთეზი
აცეტილ CoA კარბოქსილაზა შეიცავს პროთეზირების ჯგუფს ბიოტინი.
ბრინჯი. ბიოტინი
ფერმენტი შედგება ცვლადი რაოდენობის იდენტური ქვედანაყოფებისგან, რომელთაგან თითოეული შეიცავს ბიოტინს, ბიოტინკარბოქსილაზა, კარბოქსიბიოტინის გადამტანი ცილა, ტრანსკარბოქსილაზა, ასევე მარეგულირებელი ალოსტერიული ცენტრი, ე.ი. წარმოადგენს პოლიენზიმური კომპლექსი.ბიოტინის კარბოქსილის ჯგუფი კოვალენტურად არის მიმაგრებული კარბოქსიბიოტინის გადამტანი ცილის ლიზინის ნარჩენების ε-ამინო ჯგუფთან. წარმოქმნილ კომპლექსში ბიოტინის კომპონენტის კარბოქსილაცია კატალიზებულია მეორე ქვედანაყოფის, ბიოტინ კარბოქსილაზას მიერ. სისტემის მესამე კომპონენტი, ტრანსკარბოქსილაზა, ახდენს გააქტიურებული CO 2-ის გადაცემას კარბოქსიბიოტინიდან აცეტილ-CoA-მდე.
ბიოტინის ფერმენტი + ATP + HCO 3 - ↔ CO 2 ~ ბიოტინის ფერმენტი + ADP + Pi,
CO 2 ~ ბიოტინ-ფერმენტი + აცეტილ-CoA ↔ მოლონილ-CoA + ბიოტინ-ფერმენტი.
ბიოტინსა და მის მატარებელ ცილას შორის კავშირის სიგრძე და მოქნილობა შესაძლებელს ხდის გააქტიურებული კარბოქსილის ჯგუფს ფერმენტის კომპლექსის ერთი აქტიური ცენტრიდან მეორეში გადაადგილებას.
ევკარიოტებში აცეტილ CoA კარბოქსილაზა არსებობს, როგორც პროტომერი, რომელსაც არ აქვს ფერმენტული აქტივობა (450 kDa) ან როგორც აქტიური ძაფისებრი პოლიმერი. მათი ურთიერთკონვერტაცია რეგულირდება ალოსტერულად. მთავარი ალოსტერული აქტივატორი არის ციტრატი, რომელიც ცვლის წონასწორობას ფერმენტის აქტიური ბოჭკოვანი ფორმისკენ. ბიოტინის ოპტიმალური ორიენტაცია სუბსტრატებთან მიმართებაში მიიღწევა ბოჭკოვანი ფორმით. ციტრატისგან განსხვავებით, პალმიტოილ-CoA ცვლის წონასწორობას არააქტიური პროტომერული ფორმისკენ. ამრიგად, პალმიტოილ-CoA, საბოლოო პროდუქტი, აფერხებს ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის პირველ კრიტიკულ საფეხურს. ბაქტერიებში აცეტილ CoA კარბოქსილაზას რეგულირება მკვეთრად განსხვავდება ევკარიოტებისგან, რადგან მათში ცხიმოვანი მჟავები, ძირითადად, ფოსფოლიპიდების წინამორბედებია და არა სარეზერვო საწვავი. აქ ციტრატი არ მოქმედებს ბაქტერიულ აცეტილ CoA კარბოქსილაზაზე. სისტემის ტრანსკარბოქსილაზას კომპონენტის აქტივობა რეგულირდება გუანინის ნუკლეოტიდებით, რომლებიც კოორდინაციას უწევენ ცხიმოვანი მჟავების სინთეზს ბაქტერიების ზრდასთან და გაყოფასთან.
უჯრედის ციტოზოლში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის სამშენებლო მასალაა აცეტილ-CoA, რომელიც წარმოიქმნება ორი გზით: ან პირუვატის ჟანგვითი დეკარბოქსილირების შედეგად. (იხ. სურ. 11, III სტადია), ან ცხიმოვანი მჟავების b-დაჟანგვის შედეგად (იხ. სურ. 8).
სურათი 11 - ნახშირწყლების ლიპიდებად გარდაქმნის სქემა
შეგახსენებთ, რომ გლიკოლიზის დროს წარმოქმნილი პირუვატის გარდაქმნა აცეტილ-CoA-დ და მისი წარმოქმნა ცხიმოვანი მჟავების β-დაჟანგვის დროს ხდება მიტოქონდრიაში. ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი ხდება ციტოპლაზმაში. შიდა მიტოქონდრიული მემბრანა გაუვალია აცეტილ-CoA-ს მიმართ. ციტოპლაზმაში მისი შეყვანა ხორციელდება გაადვილებული დიფუზიის ტიპით ციტრატის ან აცეტილკარნიტინის სახით, რომლებიც ციტოპლაზმაში გარდაიქმნება აცეტილ-CoA-ში, ოქსალოაცეტატში ან კარნიტინში. თუმცა, აცეტილ-coA-ს მიტოქონდრიიდან ციტოზოლში გადატანის მთავარი გზა ციტრატია (იხ. სურ. 12).
თავდაპირველად, ინტრამიტოქონდრიული აცეტილ-CoA რეაგირებს ოქსალოაცეტატთან ციტრატის წარმოქმნით. რეაქცია კატალიზებულია ფერმენტ ციტრატ სინთაზას მიერ. მიღებული ციტრატი მიტოქონდრიის მემბრანის გავლით ციტოზოლში გადაიგზავნება სპეციალური ტრიკარბოქსილატის სატრანსპორტო სისტემის გამოყენებით.
ციტოზოლში ციტრატი რეაგირებს HS-CoA-სთან და ATP-თან, კვლავ იშლება აცეტილ-CoA-მდე და ოქსალოაცეტატად. ეს რეაქცია კატალიზებულია ATP ციტრატ ლიაზას მიერ. უკვე ციტოზოლში, ოქსალოაცეტატი, ციტოზოლური დიკარბოქსილატის გადამტანი სისტემის მონაწილეობით, ბრუნდება მიტოქონდრიულ მატრიქსში, სადაც ის იჟანგება ოქსალოაცეტატამდე, რითაც სრულდება ე.წ.
სურათი 12 - აცეტილ-CoA-ს გადაცემის სქემა მიტოქონდრიიდან ციტოზოლში
გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზი ხდება მათი b-დაჟანგვის საპირისპირო მიმართულებით, ცხიმოვანი მჟავების ნახშირწყალბადოვანი ჯაჭვების დაგროვება ხდება ორნახშირბადის ფრაგმენტის (C 2) - აცეტილ-CoA-ს თანმიმდევრული დამატების გამო. მათი ბოლოები (იხ. სურ. 11, ეტაპი IV.).
ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის პირველი რეაქცია არის აცეტილ-CoA-ს კარბოქსილაცია, რომელიც მოითხოვს CO 2, ATP და Mn იონებს. ეს რეაქცია კატალიზებულია ფერმენტ აცეტილ-CoA - კარბოქსილაზას მიერ. ფერმენტი შეიცავს ბიოტინს (ვიტამინი H) პროთეზირების ჯგუფად. რეაქცია მიმდინარეობს ორ ეტაპად: 1 - ბიოტინის კარბოქსილაცია ATP-ს მონაწილეობით და II - კარბოქსილის ჯგუფის გადატანა აცეტილ-CoA-ში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება მალონილ-CoA:
მალონილ-CoA არის ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის პირველი სპეციფიკური პროდუქტი. შესაბამისი ფერმენტული სისტემის არსებობისას მალონილ-CoA სწრაფად გარდაიქმნება ცხიმოვან მჟავებად.
უნდა აღინიშნოს, რომ ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის სიჩქარე განისაზღვრება უჯრედში შაქრის შემცველობით. გლუკოზის კონცენტრაციის ზრდა ადამიანისა და ცხოველების ცხიმოვან ქსოვილში და გლიკოლიზის სიჩქარის მატება ასტიმულირებს ცხიმოვანი მჟავების სინთეზს. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ ცხიმისა და ნახშირწყლების მეტაბოლიზმი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. აქ მნიშვნელოვან როლს ასრულებს აცეტილ-CoA-ს კარბოქსილირების რეაქცია მისი გარდაქმნით მალონილ-CoA-ში, რომელიც კატალიზებულია აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას მიერ. ამ უკანასკნელის აქტივობა დამოკიდებულია ორ ფაქტორზე: ციტოპლაზმაში მაღალი მოლეკულური ცხიმოვანი მჟავების და ციტრატის არსებობაზე.
ცხიმოვანი მჟავების დაგროვება მაინჰიბირებელ გავლენას ახდენს მათ ბიოსინთეზზე, ე.ი. თრგუნავს კარბოქსილაზას აქტივობას.
განსაკუთრებულ როლს ასრულებს ციტრატი, რომელიც არის აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას აქტივატორი. ციტრატი ამავდროულად ასრულებს ნახშირწყლებისა და ცხიმების ცვლის დამაკავშირებელ რგოლს. ციტრატს აქვს ორმაგი ეფექტი ციტოპლაზმაში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის სტიმულირებისთვის: პირველ რიგში, როგორც აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას აქტივატორი და მეორეც, როგორც აცეტილ ჯგუფების წყარო.
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის ძალიან მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ის, რომ შუალედური სინთეზის ყველა პროდუქტი კოვალენტურად არის დაკავშირებული აცილის გადამცემ ცილასთან (HS-ACP).
HS-ACP არის დაბალმოლეკულური ცილა, რომელიც თერმულად სტაბილურია, შეიცავს აქტიურ HS-ჯგუფს და შეიცავს პანტოტენის მჟავას (ვიტამინი B 3) მის პროთეზიურ ჯგუფში. HS-ACP-ის ფუნქცია მსგავსია ფერმენტ A-ს (HS-CoA) ცხიმოვანი მჟავების b-ჟანგვის დროს.
ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვის აგების პროცესში შუალედური პროდუქტები ქმნიან ეთერულ კავშირებს ABP-თან (იხ. სურ. 14):
ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვის გახანგრძლივების ციკლი მოიცავს ოთხ რეაქციას: 1) აცეტილ-ACP-ის (C 2) კონდენსაცია მალონილ-ACP-თან (C 3); 2) აღდგენა; 3) დეჰიდრატაცია და 4) ცხიმოვანი მჟავების მეორე შემცირება. ნახ. 13 გვიჩვენებს ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის სქემას. ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვის გაფართოების ერთი ციკლი მოიცავს ოთხ ზედიზედ რეაქციას.
სურათი 13 - ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის სქემა
პირველ რეაქციაში (1) - კონდენსაციის რეაქცია - აცეტილის და მალონილის ჯგუფები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და წარმოქმნიან აცეტოაცეტილ-ABP CO 2-ის (C 1) ერთდროული გამოყოფით. ეს რეაქცია კატალიზებულია კონდენსატორული ფერმენტის b-ketoacyl-ABP synthetase-ით. მალონილ-ACP-დან გამოყოფილი CO2 არის იგივე CO2, რომელიც მონაწილეობდა აცეტილ-ACP-ის კარბოქსილირების რეაქციაში. ამრიგად, კონდენსაციის რეაქციის შედეგად, ოთხნახშირბადოვანი ნაერთი (C 4) წარმოიქმნება ორ- (C 2) და სამ ნახშირბადის (C 3) კომპონენტებისგან.
მეორე რეაქციაში (2), ბ-კეტოაცილ-ACP რედუქტაზას მიერ კატალიზებული შემცირების რეაქცია, აცეტოაცეტილ-ACP გარდაიქმნება b-ჰიდროქსიბუტირილ-ACP-ად. შემცირების აგენტია NADPH + H +.
ციკლური დეჰიდრატაციის მესამე რეაქციაში (3) - წყლის მოლეკულა იყოფა b-ჰიდროქსიბუტირილ-ACP-დან კროტონილ-ACP-ის წარმოქმნით. რეაქცია კატალიზებულია b-ჰიდროქსიცილ-ACP-დეჰიდრატაზას მიერ.
ციკლის მეოთხე (ფინალური) რეაქცია (4) არის კროტონილ-ACP-ის რედუქცია ბუტირილ-ACP-მდე. რეაქცია მიმდინარეობს ენოილ-ACP რედუქტაზას მოქმედებით. შემცირების აგენტის როლს აქ ასრულებს მეორე მოლეკულა NADPH + H +.
შემდეგ რეაქციების ციკლი მეორდება. დავუშვათ, რომ პალმიტის მჟავა (C 16) სინთეზირებულია. ამ შემთხვევაში, ბუტირილ-ACP-ის ფორმირება სრულდება მხოლოდ 7 ციკლიდან პირველში, რომელთაგან თითოეული დასაწყისია მოლონილ-ACP (C 3) მოლეკულის დამატება - რეაქცია (5) კარბოქსილის ბოლოში. მზარდი ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვი. ეს წყვეტს კარბოქსილის ჯგუფს CO 2 (C 1) სახით. ეს პროცესი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:
С 3 + С 2 ® С 4 + С 1 - 1 ციკლი
С 4 + С 3 ® С 6 + С 1 - 2 ციკლი
С 6 + С 3 ® С 8 + С 1-3 ციკლი
С 8 + С 3 ® С 10 + С 1 - 4 ციკლი
С 10 + С 3 ® С 12 + С 1 - 5 ციკლი
С 12 + С 3 ® С 14 + С 1 - 6 ციკლი
С 14 + С 3 ® С 16 + С 1 - 7 ციკლი
შესაძლებელია არა მხოლოდ უმაღლესი გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავების სინთეზირება, არამედ უჯერიც. მონოუჯერი ცხიმოვანი მჟავები წარმოიქმნება გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავებისგან აცილ-CoA ოქსიგენაზას მიერ კატალიზებული დაჟანგვის (დესატურაციის) შედეგად. მცენარეული ქსოვილებისგან განსხვავებით, ცხოველურ ქსოვილებს აქვთ ძალიან შეზღუდული უნარი გადააკეთონ გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავები უჯერი მჟავებად. აღმოჩნდა, რომ ორი ყველაზე გავრცელებული მონოუჯერი ცხიმოვანი მჟავა - პალმიტოოლური და ოლეური - სინთეზირებულია პალმიტური და სტეარინის მჟავებისგან. ძუძუმწოვრების, მათ შორის ადამიანების სხეულში, ლინოლეური (C 18: 2) და ლინოლენური (C 18: 3) მჟავები არ შეიძლება წარმოიქმნას, მაგალითად, სტეარინის მჟავისგან (C 18: 0). ეს მჟავები კლასიფიცირდება როგორც აუცილებელი ცხიმოვანი მჟავები. აუცილებელი ცხიმოვანი მჟავები ასევე შეიცავს არაქიდის მჟავას (C 20: 4).
ცხიმოვანი მჟავების დესატურაციასთან ერთად (ორმაგი ბმების წარმოქმნა) ხდება მათი გახანგრძლივებაც (დრეკადობა). უფრო მეტიც, ორივე ეს პროცესი შეიძლება გაერთიანდეს და განმეორდეს. ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვის გახანგრძლივება ხდება ბიკარბონის ფრაგმენტების თანმიმდევრული დამატებით შესაბამის აცილ-CoA-ში მალონილ-CoA და NADPH + H + მონაწილეობით.
სურათი 14 გვიჩვენებს პალმიტის მჟავის გარდაქმნის გზებს დესატურაციისა და დრეკადობის რეაქციებში.
სურათი 14 - გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავების გარდაქმნის სქემა
უჯერი სახით
ნებისმიერი ცხიმოვანი მჟავის სინთეზი სრულდება HS-ACP-ის გაყოფით აცილ-ACP-დან დეაცილაზას ფერმენტის გავლენით. Მაგალითად:
შედეგად მიღებული აცილ-CoA არის ცხიმოვანი მჟავის აქტიური ფორმა.
ვინაიდან ცხოველებისა და ადამიანების პოლისაქარიდების შესანახი უნარი საკმაოდ შეზღუდულია, გლუკოზა, მიღებული რაოდენობით, რომელიც აღემატება სხეულის უშუალო ენერგეტიკულ მოთხოვნებს და „შენახვის შესაძლებლობებს“, შეიძლება იყოს „სამშენებლო მასალა“ ცხიმოვანი მჟავების და გლიცერინის სინთეზისთვის. თავის მხრივ, ცხიმოვანი მჟავები, გლიცეროლის მონაწილეობით, გარდაიქმნება ტრიგლიცერიდებად, რომლებიც დეპონირდება ცხიმოვან ქსოვილებში.
ასევე მნიშვნელოვანი პროცესია ქოლესტერინის და სხვა სტეროლების ბიოსინთეზი. მიუხედავად იმისა, რომ რაოდენობრივი თვალსაზრისით, ქოლესტერინის სინთეზის გზა არც თუ ისე მნიშვნელოვანია, მას დიდი მნიშვნელობა აქვს იმის გამო, რომ ორგანიზმში ქოლესტერინისგან წარმოიქმნება მრავალი ბიოლოგიურად აქტიური სტეროიდი.
მაღალი ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი ორგანიზმში
ამჟამად საკმარისად არის შესწავლილი ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის მექანიზმი ცხოველებისა და ადამიანების სხეულში, ისევე როგორც ფერმენტული სისტემები, რომლებიც ამ პროცესს ახორციელებენ. ქსოვილებში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში. მეორეს მხრივ, მიტოქონდრიებში ხდება ცხიმოვანი მჟავების 1 არსებული ჯაჭვების გახანგრძლივება.
1 ექსპერიმენტებმა in vitro აჩვენა, რომ იზოლირებულ მიტოქონდრიებს აქვთ უმნიშვნელო უნარი შეაერთონ ეტიკეტირებული ძმარმჟავა გრძელი ჯაჭვის ცხიმოვან მჟავებში.მაგალითად, აღმოჩნდა, რომ პალმიტის მჟავა სინთეზირდება ღვიძლის უჯრედების ციტოპლაზმაში, ხოლო ღვიძლის უჯრედების მიტოქონდრიებში უკვე სინთეზირებული ციტოპლაზმაში ან ეგზოგენური წარმოშობის ცხიმოვანი მჟავების საფუძველზე, ე.ი. ნაწლავებიდან მიღებული ცხიმოვანი მჟავები, რომლებიც შეიცავს 18, 20 და 22 ნახშირბადის ატომს. ამ შემთხვევაში, მიტოქონდრიებში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის რეაქციები არსებითად ცხიმოვანი მჟავების დაჟანგვის საპირისპირო რეაქციებია.
ცხიმოვანი მჟავების ექსტრამიტოქონდრიული სინთეზი (ძირითადი, ძირითადი) მის მექანიზმში მკვეთრად განსხვავდება მათი დაჟანგვის პროცესისგან. უჯრედის ციტოპლაზმაში ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის სამშენებლო ბლოკია აცეტილ-CoA, რომელიც ძირითადად მიტოქონდრიული აცეტილ-CoA-დან მიიღება. ასევე დადგინდა, რომ ნახშირორჟანგის ან ბიკარბონატის იონის არსებობა ციტოპლაზმაში მნიშვნელოვანია ცხიმოვანი მჟავების სინთეზისთვის. გარდა ამისა, დადგინდა, რომ ციტრატი ასტიმულირებს ცხიმოვანი მჟავების სინთეზს უჯრედის ციტოპლაზმაში. ცნობილია, რომ ოქსიდაციური დეკარბოქსილირების დროს მიტოქონდრიებში წარმოქმნილი აცეტილ-CoA არ შეიძლება გავრცელდეს უჯრედის ციტოპლაზმაში, რადგან მიტოქონდრიული მემბრანა ამ სუბსტრატის მიმართ გაუვალია. ნაჩვენებია, რომ მიტოქონდრიული აცეტილ-CoA ურთიერთქმედებს ოქსალოაცეტატთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ციტრატი, რომელიც თავისუფლად აღწევს უჯრედის ციტოპლაზმაში, სადაც იშლება აცეტილ-CoA-მდე და ოქსალოაცეტატამდე:
ამიტომ, ამ შემთხვევაში, ციტრატი მოქმედებს როგორც აცეტილის რადიკალის მატარებელი.
არსებობს ინტრამიტოქონდრიული აცეტილ-CoA-ს უჯრედის ციტოპლაზმაში გადატანის კიდევ ერთი გზა. ეს არის კარნიტინის გზა. ზემოთ აღინიშნა, რომ ცხიმოვანი მჟავების დაჟანგვის დროს კარნიტინი ასრულებს აცილური ჯგუფების გადამტანის როლს ციტოპლაზმიდან მიტოქონდრიამდე. როგორც ჩანს, მას შეუძლია შეასრულოს ეს როლი საპირისპირო პროცესში, ანუ აცილის რადიკალების, მათ შორის აცეტილის რადიკალების გადატანაში, მიტოქონდრიიდან უჯრედის ციტოპლაზმაში. თუმცა, როდესაც საქმე ეხება ცხიმოვანი მჟავების სინთეზს, აცეტილ-CoA-ს გადაცემის ეს გზა არ არის მთავარი.
ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაბიჯი ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის პროცესის გასაგებად იყო ფერმენტის აცეტილ-CoA კარბოქსილაზის აღმოჩენა. ბიოტინის შემცველი ეს კომპლექსური ფერმენტი კატალიზებს მალონილ-CoA-ს (HOOC-CH2-CO-S-CoA) ATP-დამოკიდებულ სინთეზს აცეტილ-CoA-დან და CO2-დან.
ეს რეაქცია ხდება ორ ეტაპად:
აღმოჩნდა, რომ ციტრატი მოქმედებს როგორც აცეტილ-CoA-კარბოქსილაზას რეაქციის აქტივატორი.
მალონილ-CoA არის ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის პირველი სპეციფიკური პროდუქტი. შესაბამისი ფერმენტული სისტემის არსებობისას მალონილ-CoA (რომელიც თავის მხრივ წარმოიქმნება აცეტილ-CoA-სგან) სწრაფად გარდაიქმნება ცხიმოვან მჟავებად.
ფერმენტული სისტემა, რომელიც ასინთეზებს უმაღლეს ცხიმოვან მჟავებს, შედგება რამდენიმე ფერმენტისგან, რომლებიც დაკავშირებულია გარკვეულწილად.
ამჟამად ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის პროცესი დეტალურად არის შესწავლილი E. coli-ში და ზოგიერთ სხვა მიკროორგანიზმში. მრავალფერმენტის კომპლექსი, სახელად ცხიმოვანი მჟავა სინთეტაზა, E. coli-ში, შედგება შვიდი ფერმენტისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ეგრეთ წოდებულ აცილის გადაცემის პროტეინთან (ACP). ეს ცილა შედარებით თერმდგრადია, აქვს თავისუფალი HS-rpynny და მონაწილეობს უმაღლესი ცხიმოვანი მჟავების სინთეზში მის თითქმის ყველა ეტაპზე. APB-ის ფარდობითი მოლეკულური წონა არის დაახლოებით 10000 დალტონი.
ქვემოთ მოცემულია რეაქციების თანმიმდევრობა, რომლებიც ხდება ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის დროს:
შემდეგ რეაქციების ციკლი მეორდება. დავუშვათ, რომ პალმიტის მჟავა (C 16) სინთეზირებულია; ამ შემთხვევაში, ბუტირილ-ACP-ის ფორმირება მთავრდება მხოლოდ შვიდი ციკლიდან პირველში, რომელთაგან თითოეული დასაწყისია მალონილ-ACP მოლეკულის მიმაგრება მზარდი ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვის კარბოქსილის ბოლოში. ეს წყვეტს HS-ACP მოლეკულას და მალონილ-ACP-ის დისტალურ კარბოქსილის ჯგუფს CO 2-ის სახით. მაგალითად, პირველ ციკლში წარმოქმნილი ბუტირილ-APB ურთიერთქმედებს მალონილ-APB-თან:
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი მთავრდება HS-ACP-ის დაშლით აცილ-ACP-დან დეაცილაზას ფერმენტის გავლენით, მაგალითად:
პალმიტის მჟავის სინთეზის საერთო განტოლება შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
ან, იმის გათვალისწინებით, რომ აცეტილ-CoA-დან მალონილ-CoA-ს ერთი მოლეკულის ფორმირებისთვის საჭიროა ერთი ATP მოლეკულა და ერთი CO 2 მოლეკულა, მთლიანი განტოლება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:
ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის ძირითადი ეტაპები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს დიაგრამის სახით.
ბეტა-ოქსიდაციასთან შედარებით, ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზს აქვს მთელი რიგი დამახასიათებელი ნიშნები:
- ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი ძირითადად ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში, ხოლო დაჟანგვა – მიტოქონდრიაში;
- ცხიმოვანი მჟავების მალონილ-CoA-ს ბიოსინთეზში მონაწილეობა, რომელიც წარმოიქმნება CO 2-ის (ბიოტინის ფერმენტის და ატფ-ის თანდასწრებით) აცეტილ-CoA-სთან შეკავშირებით;
- ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის ყველა ეტაპზე ჩართულია აცილის გადამტანი ცილა (HS-APB);
- კოენზიმის NADPH 2 ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის საჭიროება. ეს უკანასკნელი ორგანიზმში წარმოიქმნება ნაწილობრივ (50%-ით) პენტოზის ციკლის რეაქციებში (ჰექსოზა-მონოფოსფატი "შუნტი"), ნაწილობრივ NADP-ის მალატთან შემცირების შედეგად (ვაშლის მჟავა + NADP-პირუვინის მჟავა + CO. 2 + NADPH 2);
- ენოილ-ACP-რედუქტაზას რეაქციაში ორმაგი ბმის აღდგენა ხდება NADPH 2-ისა და ფერმენტის მონაწილეობით, რომლის პროთეზირების ჯგუფია ფლავინის მონონუკლეოტიდი (FMN);
- ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის პროცესში წარმოიქმნება ჰიდროქსი წარმოებულები, რომლებიც დაკავშირებულია მათი კონფიგურაციით ცხიმოვანი მჟავების D სერიასთან, ხოლო ცხიმოვანი მჟავების დაჟანგვის დროს - L-სერიის ჰიდროქსი წარმოებულები.
უჯერი ცხიმოვანი მჟავების წარმოქმნა
ძუძუმწოვრების ქსოვილებში წარმოდგენილია უჯერი ცხიმოვანი მჟავები, რომლებიც შეიძლება მიეკუთვნებოდეს ოთხ ოჯახს, რომლებიც განსხვავდება ალიფატური ჯაჭვის სიგრძით ტერმინალურ მეთილის ჯგუფსა და უახლოეს ორმაგ კავშირს შორის:
დადგენილია, რომ ორი ყველაზე გავრცელებული მონოუჯერი ცხიმოვანი მჟავა - პალმიტოლეური და ოლეური - სინთეზირებულია პალმიტური და სტეარინის მჟავებისგან. ამ მჟავების მოლეკულაში ორმაგი ბმა შეჰყავთ ღვიძლის უჯრედებისა და ცხიმოვანი ქსოვილის მიკროსომებში სპეციფიური ოქსიგენაზასა და მოლეკულური ჟანგბადის მონაწილეობით. ამ რეაქციაში ჟანგბადის ერთი მოლეკულა გამოიყენება როგორც ორი წყვილი ელექტრონის მიმღები, რომელთა ერთი წყვილი ეკუთვნის სუბსტრატს (Acyl-CoA), ხოლო მეორე NADPH 2-ს:
ამავდროულად, ადამიანისა და რიგი ცხოველების ქსოვილებს არ შეუძლიათ ლინოლეური და ლინოლენის მჟავების სინთეზირება, მაგრამ უნდა მიიღონ ისინი საკვებით (ამ მჟავების სინთეზს მცენარეები ახორციელებენ). ამასთან დაკავშირებით, ლინოლეინის და ლინოლენის მჟავებს, რომლებიც შეიცავს შესაბამისად ორ და სამ ორმაგ ბმას, ეწოდება არსებითი ცხიმოვანი მჟავები.
ყველა სხვა პოლიუჯერი მჟავა, რომელიც გვხვდება ძუძუმწოვრებში, წარმოიქმნება ოთხი წინამორბედისგან (პალმიტოლეინოიდი, ოლეური, ლინოლეური და ლინოლენური კიოლოტი) ჯაჭვის შემდგომი გახანგრძლივების ან/და ახალი ორმაგი ბმების დანერგვით. ეს პროცესი მიტოქონდრიული და მიკროსომური ფერმენტების მონაწილეობით მიმდინარეობს. მაგალითად, არაქიდონის მჟავას სინთეზი ხდება შემდეგი სქემის მიხედვით:
პოლიუჯერი ცხიმოვანი მჟავების ბიოლოგიური როლი დიდწილად დაზუსტდა ფიზიოლოგიურად აქტიური ნაერთების ახალი კლასის - პროსტაგლანდინების აღმოჩენასთან დაკავშირებით.
ტრიგლიცერიდების ბიოსინთეზი
არსებობს საფუძველი იმის დასაჯერებლად, რომ ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის სიჩქარე დიდწილად განისაზღვრება ტრიგლიცერიდების და ფოსფოლიპიდების წარმოქმნის სიჩქარით, რადგან თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები მცირე რაოდენობით გვხვდება ქსოვილებში და სისხლის პლაზმაში და ჩვეულებრივ არ გროვდება.
ტრიგლიცერიდების სინთეზი ხდება გლიცეროლისა და ცხიმოვანი მჟავებისგან (ძირითადად სტეარინის, პალმიტის და ოლეინის). ქსოვილებში ტრიგლიცერიდების ბიოსინთეზის გზა მიმდინარეობს გლიცეროლ-3-ფოსფატის, როგორც შუალედური ნივთიერების წარმოქმნით. თირკმელებში, ისევე როგორც ნაწლავის კედელში, სადაც ფერმენტ გლიცეროლ კინაზას აქტივობა მაღალია, გლიცერინი ფოსფორილირდება ატფ-ით გლიცეროლ-3-ფოსფატის წარმოქმნით:
ცხიმოვან ქსოვილსა და კუნთებში, გლიცეროლ კინაზას ძალიან დაბალი აქტივობის გამო, გლიცეროლ-3-ფოსფატის წარმოქმნა ძირითადად ასოცირდება გლიკოლიზთან ან გლიკოგენოლიზთან 1. 1 იმ შემთხვევებში, როდესაც ცხიმოვან ქსოვილში გლუკოზის შემცველობა დაბალია (მაგალითად, მარხვის დროს), წარმოიქმნება მხოლოდ მცირე რაოდენობით გლიცეროლი-3-ფოსფატი და ლიპოლიზის დროს გამოთავისუფლებული თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტრიგლიცერიდების რესინთეზისთვის. ამიტომ ცხიმოვანი მჟავები ტოვებს ცხიმოვან ქსოვილს ... პირიქით, ცხიმოვან ქსოვილში გლიკოლიზის გააქტიურება ხელს უწყობს მასში ტრიგლიცერიდების, ასევე მათ შემადგენლობაში შემავალი ცხიმოვანი მჟავების დაგროვებას.ცნობილია, რომ გლუკოზის გლიკოლიზური დაშლის პროცესში წარმოიქმნება დიოქსიაცეტონ ფოსფატი. ამ უკანასკნელს, ციტოპლაზმური NAD-დამოკიდებული გლიცეროლფოსფატდეჰიდროგენაზას თანდასწრებით, შეუძლია გლიცეროლ-3-ფოსფატად გარდაქმნა:
ღვიძლში გლიცეროლ-3-ფოსფატის წარმოქმნის ორივე გზა შეინიშნება.
წარმოქმნილი, ასე თუ ისე, გლიცეროლ-3-ფოსფატი აცილირებულია ცხიმოვანი მჟავის CoA წარმოებულის ორი მოლეკულით (ანუ ცხიმოვანი მჟავის „აქტიური“ ფორმებით) 2. 2 ზოგიერთ მიკროორგანიზმში, მაგალითად, E. coli-ში, აცილის ჯგუფის დონორი არის არა CoA-პროქსი, არამედ ცხიმოვანი მჟავების ACP-წარმოებულები.შედეგად წარმოიქმნება ფოსფატიდური მჟავა:
გაითვალისწინეთ, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ფოსფატიდური მჟავა არის უჯრედებში უკიდურესად მცირე რაოდენობით, ის არის ძალიან მნიშვნელოვანი შუალედური პროდუქტი, რომელიც საერთოა ტრიგლიცერიდების და გლიცეროფოსფოლიპიდების ბიოსინთეზისთვის (იხ. დიაგრამა).
თუ ტრიგლიცერიდები სინთეზირდება, მაშინ ფოსფატიდის მჟავა დეფოსფორილირდება სპეციფიური ფოსფატაზას (ფოსფატიდატ ფოსფატაზას) გამოყენებით და წარმოიქმნება 1,2-დიგლიცერიდი:
ტრიგლიცერიდების ბიოსინთეზი სრულდება მიღებული 1,2-დიგლიცერიდის ესტერიფიცირებით მესამე აცილ-CoA მოლეკულით:
გლიცეროფოსფოლიპიდების ბიოსინთეზი
ყველაზე მნიშვნელოვანი გლიცეროფოსფოლიპიდების სინთეზი ლოკალიზებულია ძირითადად უჯრედის ენდოპლაზმურ რეტიკულუმში. პირველი, ფოსფატიდის მჟავა, ციტიდინ ტრიფოსფატთან (CTP) შექცევადი რეაქციის შედეგად გარდაიქმნება ციტიდინ დიფოსფატის დიგლიცერიდში (CDP-დიგლიცერიდი):
შემდეგ, შემდგომ რეაქციებში, რომელთაგან თითოეული კატალიზირებულია შესაბამისი ფერმენტის მიერ, ციტიდინ მონოფოსფატი გადაადგილდება CDP-დიგლიცერიდის მოლეკულიდან ორიდან ერთ-ერთი ნაერთებით - სერინი ან ინოზიტოლი, წარმოქმნის ფოსფატიდილსერინს ან ფოსფატიდილინოზიტოლს, ან 3-1-ფოსფოლჰატს. ფოსფატი. მაგალითად, ჩვენ ვაძლევთ ფოსფატიდილსერინის წარმოქმნას:
თავის მხრივ, ფოსფატიდილსერინი შეიძლება დეკარბოქსილირდეს ფოსფატიდილეთანოლამინის წარმოქმნით:
ფოსფატიდლ ეთანოლამინი არის ფოსფატიდილქოლინის წინამორბედი. სამი მეთილის ჯგუფის თანმიმდევრული გადაცემის შედეგად S-ადენოსილმეთიონინის სამი მოლეკულიდან (მეთილის ჯგუფების დონორი) ეთანოლამინის ნარჩენების ამინოჯგუფში წარმოიქმნება ფოსფატიდილქოლინი:
ცხოველურ უჯრედებში ფოსფატიდილეთანოლამინის და ფოსფატიდილქოლინის სინთეზის კიდევ ერთი გზა არსებობს. ეს გზა ასევე იყენებს CTP-ს, როგორც გადამტანს, მაგრამ არა ფოსფატიდის მჟავას, არამედ ფოსფორილქოლინს ან ფოსფორილეთანოლამინს (სქემა).
ქოლესტერინის ბიოსინთეზი
ჯერ კიდევ ამ საუკუნის 60-იან წლებში ბლოხი და სხვ. მეთილის და კარბოქსილის ჯგუფებში 14 C-ით ეტიკეტირებული აცეტატის გამოყენებით ექსპერიმენტებში მან აჩვენა, რომ ძმარმჟავას ორივე ნახშირბადის ატომები შედის ღვიძლის ქოლესტეროლში დაახლოებით თანაბარი რაოდენობით. გარდა ამისა, ნაჩვენებია, რომ ქოლესტერინის ყველა ნახშირბადის ატომი მიღებულია აცეტატიდან.
მოგვიანებით, ლინენის, რედნის, პოლიაკის, კორნფორტის, ა.ნ. კლიმოვის და სხვა მკვლევარების ნაშრომების წყალობით, დაზუსტდა ქოლესტერინის ფერმენტული სინთეზის ძირითადი დეტალები, რომლებიც 35-ზე მეტ ფერმენტულ რეაქციას ითვლიან. ქოლესტერინის სინთეზში შეიძლება განვასხვავოთ სამი ძირითადი ეტაპი: პირველი არის აქტიური აცეტატის გადაქცევა მევალონის მჟავად, მეორე არის სკალენის წარმოქმნა მევალონის მჟავადან და მესამე არის სკალენის ციკლიზაცია ქოლესტერინად.
პირველ რიგში, განიხილეთ აქტიური აცეტატის მევალონის მჟავად გადაქცევის ეტაპი. აცეტილ-CoA-დან მევალონის მჟავის სინთეზის საწყისი ეტაპი არის აცეტოაცეტილ-CoA-ს წარმოქმნა შექცევადი თიოლაზას რეაქციის გზით:
შემდეგ აცეტილ-CoA-ს შემდგომი კონდენსაცია აცეტილ-CoA-ს მესამე მოლეკულასთან ჰიდროქსიმეთილგლუტარილ-CoA სინთაზას მონაწილეობით (HMG-CoA სინთაზა) იძლევა β-ჰიდროქსი-β-მეთილგლუტარილ-CoA-ს წარმოქმნას:
გაითვალისწინეთ, რომ ჩვენ უკვე განვიხილეთ მევალონის მჟავას სინთეზის ეს პირველი ეტაპები, როდესაც ვსაუბრობდით კეტონის სხეულების წარმოქმნაზე. გარდა ამისა, β-ჰიდროქსი-β-მეთილგლუტარილ-CoA NADP-დამოკიდებული ჰიდროქსიმეთილგლუტარილ-CoA რედუქტაზას (HMG-CoA რედუქტაზა) გავლენის ქვეშ ერთ-ერთი კარბოქსილის ჯგუფის შემცირების და HS-KoA-ს ელიმინაციის შედეგად გარდაიქმნება. მევალონის მჟავა:
HMG-CoA რედუქტაზას რეაქცია არის პირველი პრაქტიკულად შეუქცევადი რეაქცია ქოლესტერინის ბიოსინთეზის ჯაჭვში და ის მიმდინარეობს თავისუფალი ენერგიის მნიშვნელოვანი დაკარგვით (დაახლოებით 33,6 კჯ). აღმოჩნდა, რომ ეს რეაქცია ზღუდავს ქოლესტერინის ბიოსინთეზის სიჩქარეს.
მევალონის მჟავას ბიოსინთეზის კლასიკურ გზასთან ერთად, არსებობს მეორე გზა, რომელშიც β-ჰიდროქსი-β-მეთილგლუტარილ-CoA არ იქმნება შუალედურ სუბსტრატად, არამედ β-ჰიდროქსი-β-მეთილგლუტარნლ-S-ACP. ამ გზის რეაქციები აშკარად იდენტურია ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის საწყის ეტაპებთან აცეტოაცეტილ-S-ACP-ის წარმოქმნამდე. აცეტილ-CoA-კარბოქსილაზა, ფერმენტი, რომელიც გარდაქმნის აცეტილ-CoA-ს მალონილ-CoA-ად, მონაწილეობს მევალონის მჟავის წარმოქმნაში ამ გზით. მალონილ-CoA და აცეტილ-CoA-ს ოპტიმალური თანაფარდობა მევალონის მჟავას სინთეზისთვის: აცეტილ-CoA-ს ორი მოლეკულა მალონილ-CoA-ს ერთ მოლეკულაზე.
მალონილ-CoA-ს, ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზის მთავარი სუბსტრატის მონაწილეობა მევალონის მჟავისა და სხვადასხვა პოლიიზოპრენოიდების ფორმირებაში ნაჩვენებია მთელ რიგ ბიოლოგიურ სისტემაში: მტრედისა და ვირთხის ღვიძლი, კურდღლის სარძევე ჯირკვალი და უჯრედული საფუარის ექსტრაქტები. მევალონის მჟავას ბიოსინთეზის ეს გზა შეინიშნება ძირითადად ღვიძლის უჯრედების ციტოპლაზმაში. ამ შემთხვევაში, ჰიდროქსიმეთილგლუტარილ-CoA რედუქტაზა, რომელიც გვხვდება ვირთხის ღვიძლის ხსნად ფრაქციაში და არ არის იდენტური მიკროსომური ფერმენტის რიგი კინეტიკური და მარეგულირებელი თვისებების თვალსაზრისით, მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მევალონატის ფორმირებაში. ცნობილია, რომ მიკროსომული ჰიდროქსიმეთილგლუტარილ-CoA რედუქტაზა არის მთავარი რგოლი აცეტილ-CoA-დან მევალონის მჟავას ბიოსინთეზის გზის რეგულირებაში აცეტილ-CoA-თიოლაზასა და HMG-CoA სინთეზის მონაწილეობით. მევალონის მჟავას ბიოსინთეზის მეორე გზის რეგულირება რიგი გავლენის ქვეშ (მარხვა, ქოლესტერინით კვება, სურფაქტანტის - newt WR-1339 მიღება) განსხვავდება პირველი გზის რეგულირებისგან, რომელშიც ჩართულია მიკროსომური რედუქტაზა. ეს მონაცემები მიუთითებს მევალონის მჟავას ბიოსინთეზის ორი ავტონომიური სისტემის არსებობაზე. მეორე გზის ფიზიოლოგიური როლი ბოლომდე არ არის შესწავლილი. ითვლება, რომ მას აქვს გარკვეული მნიშვნელობა არა მხოლოდ არასტეროიდული ნივთიერებების სინთეზისთვის, როგორიცაა უბიქინონის გვერდითი ჯაჭვი და ზოგიერთი tRNA-ის უნიკალური ბაზა N 6 (Δ 2 -იზოპენტილ) -ადენოზინი, არამედ ბიოსინთეზისთვისაც. სტეროიდების (AN Klimov, E D. Polyakova).
ქოლესტერინის ადგილის მეორე ეტაპზე მევალონის მჟავა გარდაიქმნება სკალენად. მეორე ეტაპის რეაქციები იწყება მევალონის მჟავას ატფ-ით ფოსფორილირებით. შედეგად, წარმოიქმნება 5 "-პიროფოსფორული ესტერი, შემდეგ კი მევალონის მჟავას 5" -პიროფოსფორული ესტერი:
5"-პიროფოსფომევალონის მჟავა, მესამეული ჰიდროქსილის ჯგუფის შემდგომი ფოსფორილირების შედეგად, წარმოქმნის არასტაბილურ შუალედურ პროდუქტს - 3" -ფოსფო-5"-პიროფოსფომევალონის მჟავას, რომელიც დეკარბოქსილაციით და ფოსფორის მჟავას კარგავს, გარდაიქმნება იზოპიროფოცენტად. ეს უკანასკნელი იზომერიზებულია დიმეთილალილპიროფოსფატამდე.
შემდეგ, ეს ორი იზომერული იზოპენტენილ პიროფოსფატი (დიმეთილალილ პიროფოსფატი და იზოპენტენილ პიროფოსფატი) კონდენსირდება პიროფოსფატის გასათავისუფლებლად და გერანილ პიროფოსფატის წარმოქმნით. იზოპენტენილ პიროფოსფატი კვლავ უერთდება გერანილ პიროფოსფატს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ფარნესილ პიროფოსფატი.
პალმიტის მჟავას (C16) სინთეზი აცეტილ-CoA-დან.
1) ის მიედინება ღვიძლის უჯრედების და ცხიმოვანი ქსოვილის ციტოპლაზმაში.
2) ღირებულება: ცხიმებისა და ფოსფოლიპიდების სინთეზისთვის.
3) გრძელდება ჭამის შემდეგ (შეწოვის პერიოდში).
4) წარმოიქმნება გლუკოზისგან მიღებული აცეტილ-CoA-სგან (გლიკოლიზი → OPVA → აცეტილ-CoA).
5) პროცესში 4 რეაქცია თანმიმდევრულად მეორდება:
კონდენსაცია → აღდგენა → გაუწყლოება → აღდგენა.
ყოველი LCD ციკლის ბოლოს გრძელდება 2 ნახშირბადის ატომით.
დონორი 2C - malonil-CoA.
6) NADPH + H + მონაწილეობს ორ შემცირების რეაქციაში (50% მოდის PPP-დან, 50% MALIK ფერმენტიდან).
7) მხოლოდ პირველი რეაქცია მიმდინარეობს უშუალოდ ციტოპლაზმაში (მარეგულირებელი).
დანარჩენი 4 ციკლურია - პალმიტატის სინთეზის სპეციალურ კომპლექსზე (მხოლოდ პალმიტის მჟავას სინთეზი)
8) ციტოპლაზმაში ფუნქციონირებს მარეგულირებელი ფერმენტი - აცეტილ-კოა-კარბოქსილაზა (ATP, ვიტ. H, ბიოტინი, IV კლასი).
პალმიტატის სინთაზას კომპლექსის სტრუქტურა
პალმიტატის სინთაზა არის ფერმენტი, რომელიც შედგება 2 ქვედანაყოფისგან.
თითოეული შედგება ერთი PPC-ისგან 7 აქტიური ცენტრით.
თითოეული აქტიური ცენტრი ახდენს საკუთარ რეაქციას.
თითოეული PPC შეიცავს აცილ-ტრანსფერ პროტეინს (ACP), რომელზედაც ხდება სინთეზი (შეიცავს ფოსფოპანტეტონატს).
თითოეულ ქვედანაყოფს აქვს HS ჯგუფი. ერთში, HS- ჯგუფი ეკუთვნის ცისტეინს, მეორეში - ფოსფოპანტოტენის მჟავას.
მექანიზმი
1) ნახშირწყლებიდან მიღებული აცეტილ-კოა ვერ შედის ციტოპლაზმაში, სადაც ხდება FA სინთეზი. ის გამოდის TCA-ს პირველი რეაქციის - ციტრატის წარმოქმნით.
2) ციტოპლაზმაში ციტრატი იშლება აცეტილ-კოა და ოქსალოაცეტატად.
3) ოქსალოაცეტატი → მალატი (CTA რეაქცია საპირისპირო მიმართულებით).
4) მალატი → პირუვატი, რომელიც გამოიყენება ODPVK-ში.
5) აცეტილ-CoA → FA სინთეზი.
6) აცეტილ-CoA აცეტილ-CoA-კარბოქსილაზას მოქმედებით გარდაიქმნება მალონილ-CoA-ში.
აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას ფერმენტის გააქტიურება:
ა) ინსულინის მოქმედების ქვეშ მყოფი ქვედანაყოფების სინთეზის გაძლიერებით - ცალ-ცალკე სინთეზირდება სამი ტეტრამერი.
ბ) ციტრატის მოქმედებით სამი ტეტრამერი ერთიანდება და ფერმენტი აქტიურდება
გ) უზმოზე გლუკაგონი აინჰიბირებს ფერმენტს (ფოსფორილირებით), ცხიმის სინთეზი არ ხდება.
7) ციტოპლაზმიდან ერთი აცეტილ CoA გადადის პალმიტატ სინთაზას HS-ჯგუფში (ცისტეინიდან); ერთი მალონილ-CoA მეორე ქვედანაყოფის HS-ჯგუფზე. პალმიტატ სინთაზაზე შემდგომში ხდება:
8) მათი კონდენსაცია (აცეტილ CoA და მალონილ-CoA)
9) აღდგენა (დონორი - NADPH + H + PPP-დან)
10) დეჰიდრატაცია
11) აღდგენა (დონორი - NADPH + H + MALIK-ფერმენტისგან).
შედეგად, აცილის რადიკალი იზრდება 2 ნახშირბადის ატომით.
 |
ცხიმების მობილიზება
მარხვის ან ხანგრძლივი ფიზიკური აქტივობის დროს გამოიყოფა გლუკაგონი ან ადრენალინი. ისინი ააქტიურებენ TAG ლიპაზას ცხიმოვან ქსოვილში, რომელიც მდებარეობს ადიპოციტებში და ე.წ ქსოვილის ლიპაზა(ჰორმონზე მგრძნობიარე). ის არღვევს ცხიმოვან ქსოვილს გლიცეროლად და ცხიმოვან მჟავებად. გლიცეროლი მიდის ღვიძლში გლუკონეოგენეზისთვის. FA-ები შედიან სისხლში, უკავშირდებიან ალბუმინს და შედიან ორგანოებსა და ქსოვილებში, გამოიყენება ენერგიის წყაროდ (ყველა ორგანოს მიერ, ტვინის გარდარომელიც იყენებს გლუკოზისა და კეტონის სხეულებს მარხვის ან ხანგრძლივი ვარჯიშის დროს).
გულის კუნთისთვის ცხიმოვანი მჟავები ენერგიის მთავარი წყაროა.
β- დაჟანგვა
β- დაჟანგვა- ცხიმოვანი მჟავების დაყოფის პროცესი ენერგიის მოპოვების მიზნით.
1) FA კატაბოლიზმის სპეციფიკური გზა აცეტილ-CoA-მდე.
2) მიედინება მიტოქონდრიაში.
3) მოიცავს 4 განმეორებით რეაქციას (ანუ პირობითად ციკლური):
დაჟანგვა → დატენიანება → დაჟანგვა → გახლეჩა.
4) ყოველი ციკლის ბოლოს FA მცირდება 2 ნახშირბადის ატომით აცეტილ-CoA-ს სახით (შედის CTC).
5) 1 და 3 რეაქცია - დაჟანგვის რეაქციები, ასოცირებული CPE-სთან.
6) ვიტ. B 2 - კოენზიმი FAD, ვიტ. PP - NAD, პანტოტენის მჟავა - HS-KoA.
FA გადაცემის მექანიზმი ციტოპლაზმიდან მიტოქონდრიაში.
1. FA-ები უნდა გააქტიურდეს მიტოქონდრიაში შესვლამდე.
მხოლოდ გააქტიურებული FA = აცილ-CoA შეიძლება ტრანსპორტირება ლიპიდური ორმაგი მემბრანაზე.
მატარებელია L-კარნიტინი.
β-დაჟანგვის მარეგულირებელი ფერმენტია კარნიტინის აცილტრანსფერაზა-I (KAT-I).
2. CAT-I გადააქვს ცხიმოვან მჟავებს მემბრანთაშორის სივრცეში.
3. CAT-I-ის მოქმედებით აცილ-CoA გადადის L-კარნიტინის გადამზიდველში.
იქმნება აცილკარნიტინი.
4. შიდა მემბრანაში ჩაშენებული ტრანსლოკაზის დახმარებით აცილკარნიტინი ტრანსპორტირდება მიტოქონდრიაში.
5. მატრიცაში, CAT-II-ის მოქმედებით, FA იშლება კარნიტინისგან და შედის β-ოქსიდაციაში.
კარნიტინი ბრუნდება მემბრანთაშორის სივრცეში.
β-ჟანგვის რეაქციები
1. დაჟანგვა: FA იჟანგება FAD (ფერმენტი აცილ-CoA-DH) → ენოილის მონაწილეობით.
FAD შედის CPE-ში (p/o = 2)
2. დატენიანება: ენოილი → β-ჰიდროქსიაცილ-CoA (ფერმენტი ენოილ ჰიდრატაზა)
3. დაჟანგვა: β-ჰიდროქსიაცილ-CoA → β-კეტოაცილ-CoA (NAD-ის მონაწილეობით, რომელიც შედის CPE-ში და აქვს p/o = 3).
4. დაშლა: β-კეტოაცილ-CoA → აცეტილ-CoA (თიოლაზას ფერმენტი, HS-KoA-ს მონაწილეობით).
აცეტილ-CoA → CTA → 12 ATP.
Acyl-CoA (C-2) → შემდეგი β-ჟანგვის ციკლი.
ენერგიის გაანგარიშება β-ოქსიდაციაში
მაგალითად, მერისტიკური მჟავა (14C).
ჩვენ ვიანგარიშებთ რამდენ აცეტილ-CoA-ს იშლება ცხიმოვანი მჟავა
½ n = 7 → TCA (12ATP) → 84 ATP.
ჩვენ ვითვლით რამდენი ციკლით იშლება ისინი
(1/2 ნ) -1 = 6,5 (2 ATP 1 რეაქციაში და 3 ATP 3 რეაქციაში) = 30 ATP
· გამოვაკლოთ 1 ატფ დახარჯული ციტოპლაზმაში ცხიმოვანი მჟავების გააქტიურებაზე.
სულ - 113 ATP.
კეტონის სხეულების სინთეზი
თითქმის მთელი აცეტილ-CoA შედის CTK-ში. მცირე ნაწილი გამოიყენება კეტონის სხეულების = აცეტონური სხეულების სინთეზისთვის.
კეტონის სხეულები- აცეტოაცეტატი, β-ჰიდროქსიბუტირატი, აცეტონი (პათოლოგიისთვის).
ნორმალური კონცენტრაციაა 0,03-0,05 მმოლ/ლ.
სინთეზირებულია მხოლოდ ღვიძლშიβ-დაჟანგვით მიღებული აცეტილ-CoA-დან.
გამოიყენება ენერგიის წყაროდ ყველა ორგანოს გარდა ღვიძლისა (ფერმენტის გარეშე).
ხანგრძლივი მარხვის ან შაქრიანი დიაბეტის დროს კეტონის სხეულების კონცენტრაცია შეიძლება ათჯერ გაიზარდოს, რადგან ამ პირობებში თხევადი კრისტალები ენერგიის მთავარი წყაროა. ამ პირობებში, ინტენსიური β- დაჟანგვა მიმდინარეობს და ყველა აცეტილ-CoA-ს არ აქვს დრო CTC-ში გამოსაყენებლად, რადგან:
ოქსალოაცეტატის ნაკლებობა (იგი გამოიყენება გლუკონეოგენეზში)
· β-დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება დიდი რაოდენობით NADH + H + (3 რეაქციაში), რომელიც თრგუნავს იზოციტრატ-DH-ს.
შესაბამისად, აცეტილ-CoA გამოიყენება კეტონის სხეულების სინთეზისთვის.
იმიტომ რომ კეტონის სხეულები მჟავებია, ისინი იწვევენ მჟავა-ტუტოვანი ბალანსის ცვლილებას. აციდოზი ხდება (გამო კეტონემია).
მათ არ აქვთ დრო განკარგვისთვის და ჩნდებიან შარდში, როგორც პათოლოგიური კომპონენტი → კეტურია... ასევე, პირიდან აცეტონის სუნი დგება. ამ სახელმწიფოს ე.წ კეტოზი.
ქოლესტერინის მეტაბოლიზმი
ქოლესტერინი(Xc) არის მონოჰიდრული ალკოჰოლი, რომელიც დაფუძნებულია ციკლოპენტანის პერჰიდროფენანთრენის რგოლზე.
ნახშირბადის 27 ატომი.
ქოლესტერინის ნორმალური კონცენტრაცია არის 3,6-6,4 მმოლ/ლ, დაუშვებელია 5-ზე მეტი.
მემბრანების ასაგებად (ფოსფოლიპიდები: Xc = 1: 1)
ნაღვლის ბუშტის კენჭების სინთეზი
სტეროიდული ჰორმონების სინთეზი (კორტიზოლი, პროგესტერონი, ალდოსტერონი, კალციტრიოლი, ესტროგენი)
· ულტრაიისფერი სხივების ზემოქმედების ქვეშ მყოფ კანში გამოიყენება ვიტამინი D3 - ქოლეკალციფეროლის სინთეზისთვის.
სხეული შეიცავს დაახლოებით 140 გ ქოლესტერინს (ძირითადად ღვიძლში და ტვინში).
ყოველდღიური მოთხოვნაა 0,5-1 გ.
Შეიცავს მხოლოდცხოველურ პროდუქტებში (კვერცხი, კარაქი, ყველი, ღვიძლი).
Xc არ გამოიყენება ენერგიის წყაროდ, რადგან მისი რგოლი არ იშლება CO 2 და H 2 O და ATP არ გამოიყოფა (ფერმენტის გარეშე).
ჭარბი Chs არ გამოიყოფა, არ დეპონირდება, დეპონირდება დიდი სისხლძარღვების კედელში ნადების სახით.
ორგანიზმი ასინთეზებს 0,5-1 გ ჩს. რაც უფრო მეტს მოიხმარენ საკვებთან ერთად, მით უფრო ნაკლებ სინთეზირდება ორგანიზმში (ნორმალური).
ორგანიზმში Xc სინთეზირდება ღვიძლში (80%), ნაწლავებში (10%), კანში (5%), თირკმელზედა ჯირკვლებში, სასქესო ჯირკვლებში.
ვეგეტარიანელებსაც კი შეიძლება ჰქონდეთ მაღალი ქოლესტერინი. მისი სინთეზისთვის საჭიროა მხოლოდ ნახშირწყლები.
ქოლესტერინის ბიოსინთეზი
იგი მიმდინარეობს 3 ეტაპად:
1) ციტოპლაზმაში - მევალონის მჟავის წარმოქმნამდე (კეტონის სხეულების სინთეზის მსგავსი)
2) EPR-ში - სკვალენამდე
3) EPR-ში - ქოლესტერინს
დაახლოებით 100 რეაქცია.
მარეგულირებელი ფერმენტი არის β-ჰიდროქსიმეთილგლუტარილ-CoA რედუქტაზა (HMG რედუქტაზა). ქოლესტერინის დამწევი სტატინები თრგუნავენ ამ ფერმენტს.)
HMG რედუქტაზას რეგულირება:
ა) დათრგუნულია ჭარბი დიეტური ქოლესტერინით უარყოფითი უკუკავშირის პრინციპით
ბ) ფერმენტის სინთეზი (ესტროგენი) შეიძლება გაიზარდოს ან შემცირდეს (ქოლესტერინი და ნაღვლის კენჭები)
გ) ფერმენტი აქტიურდება ინსულინით დეფოსფორილირებით
დ) თუ ფერმენტი ბევრია, მაშინ ჭარბი შეიძლება დაიშალოს პროტეოლიზით
ქოლესტერინი სინთეზირდება აცეტილ-CoA-დან, მიღებული ნახშირწყლებიდან(გლიკოლიზი → ODPVK).
შედეგად მიღებული ქოლესტერინი ღვიძლში შეფუთულია ცხიმთან ერთად VLDL-ში გადაუჭრელი. VLDL-ს აქვს აპოპროტეინი B100, შედის სისხლში და C-II და E აპოპროტეინების მიმაგრების შემდეგ გადაიქცევა მომწიფებულ VLDL-ად, რომელიც ხვდება LP-ლიპაზაში. LDL ლიპაზა შლის ცხიმებს VLDL-დან (50%) და ტოვებს LDL-ს, რომელიც შედგება 50-70% ქოლესტერინის ეთერებისგან.
ამარაგებს ქოლესტერინს ყველა ორგანოსა და ქსოვილს
· უჯრედებში არის B100 რეცეპტორები, რომლითაც ისინი ცნობენ LDL-ს და შთანთქავენ მას. უჯრედები არეგულირებენ ქოლესტერინის მიწოდებას B100 რეცეპტორების რაოდენობის გაზრდით ან შემცირებით.
შაქრიანი დიაბეტის დროს შეიძლება მოხდეს B100 გლიკოზილაცია (გლუკოზის მიმაგრება). შესაბამისად, უჯრედები არ ცნობენ LDL-ს და ვითარდება ჰიპერქოლესტერინემია.
LDL-ს შეუძლია შეაღწიოს სისხლძარღვებში (ათეროგენული ნაწილაკი).
LDL-ის 50%-ზე მეტი ბრუნდება ღვიძლში, სადაც ქოლესტერინი გამოიყენება ნაღვლის ბუშტის კენჭების სინთეზისთვის და საკუთარი ქოლესტერინის სინთეზის ინჰიბირებისთვის.
ჰიპერქოლესტერინემიისგან დამცავი მექანიზმი არსებობს:
საკუთარი ქოლესტერინის სინთეზის რეგულირება უარყოფითი უკუკავშირის პრინციპით
უჯრედები არეგულირებენ ქოლესტერინის ნაკადს B100 რეცეპტორების რაოდენობის გაზრდით ან შემცირებით.
HDL-ის ფუნქციონირება
HDL სინთეზირდება ღვიძლში. ის დისკის ფორმისაა და შეიცავს მცირე ქოლესტერინს.
HDL ფუნქციები:
შლის ზედმეტ ქოლესტერინს უჯრედებიდან და სხვა ლიპოპროტეინებიდან
ამარაგებს C-II და E სხვა ლიპოპროტეინებს
HDL ფუნქციონირების მექანიზმი:
HDL შეიცავს აპოპროტეინს A1 და LCAT (ფერმენტ ლეციტინ ქოლესტერინის აცილტრანსფერაზა).
HDL გამოიყოფა სისხლში და LDL უახლოვდება მას.
A1 LDL-ის მიხედვით, აღიარებულია, რომ მათ აქვთ ბევრი ქოლესტერინი და ისინი ააქტიურებენ LHAT-ს.
LCAT აშორებს FA-ებს HDL ფოსფოლიპიდებისგან და გადასცემს მათ ქოლესტერინს. წარმოიქმნება ქოლესტერინის ეთერები.
ქოლესტერინის ეთერები ჰიდროფობიურია, ამიტომ ისინი გადადიან ლიპოპროტეინში.
თემა 8
ნივთიერებების მეთოდი: ცილის გაცვლა
ციყვები - ეს არის მაღალი მოლეკულური წონის ნაერთები, რომლებიც შედგება α-ამინომჟავების ნარჩენებისგან, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულია პეპტიდური ბმებით.
პეპტიდური ბმები განლაგებულია ერთი ამინომჟავის α-კარბოქსილის ჯგუფსა და მეორის ამინო ჯგუფს შორის, შემდეგ კი α-ამინომჟავა.
ცილების (ამინომჟავების) ფუნქციები:
1) პლასტიკური (მთავარი ფუნქცია) - ამინომჟავებისგან სინთეზირებულია კუნთების, ქსოვილების, თვლების, კარნიტინის, კრეატინის, ზოგიერთი ჰორმონის და ფერმენტის ცილები;
2) ენერგია
ა) საკვებთან ერთად ჭარბი მიღების შემთხვევაში (> 100გრ)
ბ) გახანგრძლივებული მარხვით
თავისებურება:
ამინომჟავები, ცხიმებისა და ნახშირწყლებისგან განსხვავებით, არ არის დეპონირებული .
თავისუფალი ამინომჟავების რაოდენობა ორგანიზმში დაახლოებით 35 გ-ია.
ცილის წყაროები ორგანიზმისთვის:
საკვები ცილები (მთავარი წყარო)
ქსოვილების ცილები
· სინთეზირებულია ნახშირწყლებიდან.
აზოტის ბალანსი
იმიტომ რომ ორგანიზმში არსებული მთელი აზოტის 95% ეკუთვნის ამინომჟავებს, მაშინ მათი გაცვლის შეფასება შეიძლება აზოტის ბალანსი - შემომავალი აზოტის და შარდში გამოყოფის თანაფარდობა.
ü დადებითი - გამოიყოფა იმაზე ნაკლები, ვიდრე შემოდის (ბავშვებში, ორსულებში, ავადმყოფობის შემდეგ გამოჯანმრთელების პერიოდში);
ü ნეგატიური - მეტი გამოდის, ვიდრე შემოდის (სიბერე, გახანგრძლივებული ავადმყოფობის პერიოდი);
ü აზოტის ბალანსი - ჯანმრთელ ადამიანებში.
იმიტომ რომ საკვების ცილები - ამინომჟავების მთავარი წყარო, შემდეგ ისინი ამბობენ " ცილოვანი კვების სარგებლობა ».
ყველა ამინომჟავა იყოფა:
შესაცვლელი (8) - Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
· ნაწილობრივ შესაცვლელი (2) - Arg, Gis (სინთეზირებულია ნელა);
პირობითად შესაცვლელი (2) - Cis, Tyr (შესაძლებელია სინთეზირება პირობითშეუცვლელების ქვითრები - Met → Cis, Fen → Tyr);
შეუცვლელი (8) - Val, Ile, Lei, Liz, Met, Tre, თმის საშრობი, TPF.
ამასთან დაკავშირებით, ცილები გამოიყოფა:
ü სრული - შეიცავს ყველა აუცილებელ ამინომჟავას
ü დეფექტური - არ შეიცავს Met და TPF.
ცილების მონელება
თავისებურებები:
1) ცილები შეიწოვება კუჭში, წვრილ ნაწლავში
2) ფერმენტები - პეპტიდაზები (გაწყვეტს პეპტიდურ ბმებს):
ა) ეგზოპეპტიდაზა - კიდეების გასწვრივ C-N-ბოლოებიდან
ბ) ენდოპეპტიდაზა - ცილის შიგნით
3) კუჭისა და პანკრეასის ფერმენტები წარმოიქმნება არააქტიური ფორმით - ფერმენტები(როგორც ისინი ამუშავებენ საკუთარ ქსოვილებს)
4) ფერმენტები გააქტიურებულია ნაწილობრივი პროტეოლიზით (PPC ნაწილის დაშლა)
5) ზოგიერთი ამინომჟავა განიცდის ლპობას მსხვილ ნაწლავში
 |
1. ისინი არ იშლება პირის ღრუში.
2. კუჭში ცილებს ზემოქმედებენ პეპსინი(ენდოპეპტიდაზა). ის არღვევს არომატული ამინომჟავების ამინოჯგუფების მიერ წარმოქმნილ ობლიგაციებს (Tyr, Phen, TPF).
პეპსინს წარმოქმნის ძირითადი უჯრედები, როგორც არააქტიური პეპსინოგენი.
პარიეტალური უჯრედები აწარმოებენ მარილმჟავას.
HCl ფუნქციები:
ü ქმნის პეპსინის ოპტიმალურ pH-ს (1,5 - 2,0)
ü ააქტიურებს პეპსინოგენს
ü დენატურაციას უკეთებს ცილებს (აადვილებს ფერმენტის მოქმედებას)
ü ბაქტერიციდული მოქმედება
პეპსინოგენის გააქტიურება
პეპსინოგენი HCl-ის მოქმედებით გარდაიქმნება აქტიურ პეპსინად 42 ამინომჟავის ნელა დაშლით. შემდეგ აქტიური პეპსინი სწრაფად ააქტიურებს პეპსინოგენს ( ავტოკატალიტიკურად).
ამრიგად, კუჭში ცილები იშლება მოკლე პეპტიდებად, რომლებიც შედიან ნაწლავებში.
3. ნაწლავში პეპტიდებზე მოქმედებენ პანკრეასის ფერმენტები.
ტრიფსინოგენის, ქიმოტრიფსინოგენის, პროელასტაზას, პროკარბოქსიპეპტიდაზის გააქტიურება
ნაწლავში, ენტეროპეპტიდაზას მოქმედებით, ის აქტიურდება ტრიფსინოგენი... შემდეგ გააქტიურებულია მისგან ტრიპსინიააქტიურებს ყველა სხვა ფერმენტს ნაწილობრივი პროტეოლიზით (ქიმოტრიფსინოგენი → ქიმოტრიფსინიპროელასტაზა → ელასტაზაპროკარბოქსიპეპტიდაზა → კარბოქსიპეპტიდაზა).
ტრიფსინიწყვეტს კარბოქსილის ჯგუფების Lys ან Arg-ის მიერ წარმოქმნილ ბმებს.
ქიმოტრიფსინი- არომატული ამინომჟავების კარბოქსილის ჯგუფებს შორის.
ელასტაზა- ბმები, რომლებიც წარმოიქმნება კარბოქსილის ჯგუფებით Ala ან Gly.
კარბოქსიპეპტიდაზაწყვეტს კარბოქსილის ობლიგაციებს C-ბოლოდან.
ამრიგად, ნაწლავში წარმოიქმნება მოკლე დი-, ტრიპეპტიდები.
4. ნაწლავის ფერმენტების მოქმედებით ისინი იშლება თავისუფალ ამინომჟავებამდე.
ფერმენტები - დი-, ტრი-, ამინოპეპტიდაზა... ისინი არ არიან სპეციფიკური სახეობებით.
წარმოქმნილი თავისუფალი ამინომჟავები შეიწოვება მეორადი აქტიური ტრანსპორტით Na +-ით (კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ).
5. ზოგიერთი ამინომჟავა ლპება.
პუტრეფაქცია - ამინომჟავების დაშლის ფერმენტული პროცესი დაბალტოქსიკურ პროდუქტებად გაზების გამოყოფით (NH 3, CH 4, CO 2, მერკაპტანი).
მნიშვნელობა: ნაწლავის მიკროფლორის სასიცოცხლო აქტივობის შენარჩუნება (დამპალი Tyr წარმოქმნის ტოქსიკურ პროდუქტებს ფენოლს და კრეზოლს, TPF - ინდოლს და სკატოლს). ტოქსიკური პროდუქტები ხვდება ღვიძლში და უვნებელია.
ამინომჟავების კატაბოლიზმი
მთავარი გზა არის დეამინაცია - ამინო ჯგუფის დაშლის ფერმენტული პროცესი ამიაკის სახით და აზოტისგან თავისუფალი კეტო მჟავის წარმოქმნა.
ოქსიდაციური დეამინაცია
არაჟანგვითი (Ser, Tre)
ინტრამოლეკულური (მისი)
ჰიდროლიზური
ოქსიდაციური დეამინაცია (ძირითადი)
ა) პირდაპირი - მხოლოდ გლუ, ტკ. ყველა დანარჩენისთვის ფერმენტები არააქტიურია.
იგი მიმდინარეობს 2 ეტაპად:
1) ფერმენტული
2) სპონტანური
შედეგად წარმოიქმნება ამიაკი და α-კეტოგლუტარატი.
ტრანსამინაციის ფუნქციები:
ü იმიტომ რეაქცია შექცევადია, ემსახურება არაარსებითი ამინომჟავების სინთეზს;
ü კატაბოლიზმის საწყისი ეტაპი (ტრანსამინაცია არ არის კატაბოლიზმი, ვინაიდან ამინომჟავების რაოდენობა არ იცვლება);
ü ორგანიზმში აზოტის გადანაწილებისთვის;
ü მონაწილეობს გლიკოლიზის დროს წყალბადის გადაცემის მალატ-ასპარტატის შატლის მექანიზმში (6 რეაქცია).
ALT და AST-ის აქტივობის დასადგენადგულის და ღვიძლის დაავადებების დიაგნოსტიკის კლინიკაში დე რიტის კოეფიციენტი იზომება:
0.6-ზე - ჰეპატიტი,
1 - ციროზი,
10 - მიოკარდიუმის ინფარქტი.
დეკარბოქსილაციაამინომჟავები - კარბოქსილის ჯგუფის გაყოფის ფერმენტული პროცესი ამინომჟავებიდან CO 2-ის სახით.
შედეგად წარმოიქმნება ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები - ბიოგენური ამინები.
ფერმენტები არის დეკარბოქსილაზები.
კოენზიმი - პირიდოქსალ ფოსფატი ← ვიტ. 6-ზე.
მოქმედების განხორციელების შემდეგ, ბიოგენური ამინები უვნებელია 2 გზით:
1) მეთილაცია (CH 3-ის დამატება; დონორი - SAM);
2) დაჟანგვა ამინო ჯგუფის დაშლით NH 3-ის სახით (ფერმენტი MAO - მონოამინოქსიდაზა).
Ჩატვირთვა ...