지방산의 생합성에는 분해 과정과 일치하지 않는 일련의 반응이 포함됩니다.
특히 특수 단백질인 ACP(아실 운반 단백질)는 지방산 합성의 매개체입니다. 대조적으로, 지방산 분해는 HS-CoA를 사용합니다.
지방산 합성은 세포질에서 일어나고, 지방산 분해는 미토콘드리아에서 일어난다.
지방산의 합성에는 조효소 NADP^/NADPH가 사용되는 반면, 지방산의 분해에는 조효소 NAD+/NADH가 사용됩니다.
조직 지질을 구성하는 지방산은 단쇄(탄소 원자 2~6개), 중쇄(탄소 원자 8~12개), 장쇄(분자당 탄소 원자 14~20개 이상)로 나눌 수 있습니다. 동물 조직에 있는 대부분의 지방산은 긴 사슬입니다. 신체 내 지방산의 대부분은 분자당 짝수 개의 탄소 원자(C: 16,18, 20)를 포함하지만, 신경 조직 지방에는 6개의 이중 결합을 가진 22개의 탄소 원자를 포함하여 더 긴 지방산 분자도 포함되어 있습니다.
이중결합이 1개 있는 산은 단일불포화지방산이고, 고립된 이중결합이 2개 이상 있는 산은 다중불포화지방산입니다.
표 2
포유류의 필수지방산
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산 이름 |
산성 구조 |
이중결합의 수와 위치 |
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기름진 |
SzNtCOON |
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나일론 |
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카프릴산 |
StNyuSOUN |
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카프리노바야 |
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로릭 |
C11H21COOH |
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미리스틱 |
SpNzsSOUN |
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팔미트 |
C15H31COOH |
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스테아르산 |
С17Н35СООН |
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올레산 |
SpNzzSOON |
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리놀레산 |
С17Н31СООН |
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리놀렌산 |
SpNzzSOON |
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아라키돈성 |
С19Н31СООН |
4 (5, 8. 11, 14) |
불포화 지방산은 일반적으로 시스 형태입니다. 식물과 생선의 지방에는 다중불포화지방산이 더 많이 포함되어 있는 반면, 포유류와 조류의 지방에는 포화지방산이 대부분입니다.
식이지방산과 그 내인성 생합성은 신체가 에너지를 얻고 생체분자의 소수성 성분을 형성하는 데 필요합니다. 식단에 포함된 과잉 단백질과 탄수화물은 적극적으로 지방산으로 전환되어 트리글리세리드 형태로 저장됩니다.
대부분의 조직은 포화지방산을 합성할 수 있습니다. 양적 측면에서 중요한 것은 주로 간, 내장, 지방 조직, 유선, 골수 및 폐에서 지방산이 합성된다는 것입니다. 세포의 미토콘드리아에서 지방산의 산화가 발생하면 세포질에서 합성이 일어납니다.
신체에 지방산을 공급하는 주요 방법은 작은 중간 분자, 탄수화물 이화작용의 유도체, 개별 아미노산 및 기타 지방산으로부터의 생합성입니다. 일반적으로 포화 16-카르복실산인 팔미트산이 먼저 합성되고, 다른 모든 지방산은 팔미트산의 변형입니다.
지방산 합성의 모든 반응은 세포질에 위치한 다중효소 복합체인 지방산 합성효소에 의해 촉매됩니다. 아세틸-CoA는 이 합성을 위한 탄소 원자의 직접적인 공급원입니다. 아세틸-CoA 분자의 주요 공급원은 아미노산 분해, 지방산 산화, 피루브산 해당작용입니다.
지방산 합성에 필요한 말로닐-CoA는 아세틸-CoA의 카르복실화의 결과로 생성되며, 필요한 NADPH도 오탄당 인산 경로에서 얻을 수 있습니다.
아세틸-CoA 분자는 주로 미토콘드리아에서 발견됩니다. 그러나 내부 미토콘드리아 막은 아세틸-CoA와 같은 상대적으로 큰 분자가 통과하지 못합니다. 따라서 미토콘드리아에서 세포질로 이동하기 위해 아세틸-CoA는 구연산염 합성효소의 참여로 옥살로아세트산과 상호작용하여 구연산을 형성합니다.
세포질에서 구연산 분해효소의 영향으로 구연산이 분해됩니다.
따라서 구연산은 아세틸-CoA 수송체 역할을 합니다. 반추동물에서는 세포질의 구연산 대신 아세테이트가 사용되는데, 이는 반추위에서 다당류로 형성되어 간 및 지방 조직의 세포에서 아세틸-CoA로 전환됩니다.
1. 지방산 생합성의 첫 번째 단계에서 아세틸-CoA는 비타민 B3와 설프히드릴기(HS)를 포함하는 특수 아실 전달 단백질(HS-APP)과 상호작용하여 조효소 A의 구조와 유사합니다.
2. 합성에서 필수 중간 생성물은 말로닐-CoA이며, 이는 ATP와 비오틴 함유 효소인 아세틸-CoA 카르복실라제의 참여로 아세틸-CoA의 카르복실화 반응에서 형성됩니다.
카르복실라제 보조효소인 비오틴(비타민 H)은 1개 탄소 전달 아포효소에 공유결합으로 연결되어 있습니다. 아세틸-CoA 카르복실라제는 지방산 합성 속도를 조절하는 다기능 효소입니다. 인슐린은 카르복실라제를 활성화하여 지방산 합성을 자극하는 반면, 아드레날린과 글루카곤은 반대 효과를 나타냅니다.
3. 생성된 말로닐-S-CoA는 말로닐 트랜스아실라제 효소의 참여로 HS-ACP와 상호작용합니다.
4. 다음 축합 반응에서는 아실-말로닐-B-ACP 합성효소의 영향으로 말로닐-B-ACP와 아세틸-B-ACP의 상호작용이 일어나 아세토-아세틸-B-ACP를 형성합니다.
5. 아세토아세틸-B-ACP는 NADP + 의존성 환원효소의 참여로 환원되어 p-하이드록실부티릴-B-ACP를 형성합니다.
7. 다음 반응에서 크로토닐-B-ACP는 NADP + 의존성 환원효소에 의해 환원되어 부티릴-B-ACP를 형성합니다.
팔미트산(C:16) 합성의 경우, 합성된 지방산 사슬의 카르복실 말단에 말로닐-B-ACP 분자를 첨가하는 것으로 시작하는 반응 주기를 6번 더 반복해야 합니다. 따라서 말로닐-B-ACP 한 분자를 첨가함으로써 합성된 팔미트산의 탄소 사슬은 탄소 원자 2개만큼 증가한다.
8. 팔미트산의 합성은 데아실라제 효소의 참여로 팔미틸-B-ACP로부터 HS-ACP의 가수분해 절단에 의해 완료됩니다.
팔미트산의 합성은 단일불포화산(예: 올레산)을 포함한 다른 지방산 합성의 기초가 됩니다. 유리 팔미트산은 티오키나제의 참여로 팔미틸-S-CoA로 전환됩니다. 세포질의 팔미틸-S-KoA는 단순 지질과 복합 지질의 합성에 사용되거나 더 긴 탄소 사슬을 가진 지방산 합성을 위해 미토콘드리아에 카르니틴을 공급할 수 있습니다.
미토콘드리아와 평활 소포체에는 지방산의 탄소 사슬을 탄소 원자 12개에서 6개로 늘려 탄소 원자 18개 이상인 산을 합성하는 지방산 신장 효소 시스템이 포함되어 있습니다. 아세틸-S-KoA 대신 프로피오닐-S-KoA를 사용하면 합성 결과 탄소 수가 홀수인 지방산이 생성됩니다.
팔미트산의 전체 합성은 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다.
이 합성에서 세포질의 아세틸-S-CoA는 팔미트산 분자의 탄소 원자 공급원 역할을 합니다. 아세틸-S-KoA의 활성화에는 ATP가 필요한 반면, NADPH + H +는 필수 환원제입니다. 간에서 NADPH + + H +는 오탄당 인산 경로의 반응으로 형성됩니다. 이러한 기본 구성 요소가 있어야만 세포에서 지방산 합성이 일어납니다. 결과적으로, 지방산의 생합성에는 아세틸 라디칼, CO 2 및 H 2 를 NADPH 2 형태로 공급하는 포도당이 필요합니다.
HS-ACP를 포함한 지방산 생합성의 모든 효소는 지방산 합성효소라고 불리는 다중효소 복합체의 형태로 세포질에 위치합니다.
하나의 이중 결합을 가진 올레산(불포화)산의 합성은 산소 존재 하에서 포화 스테아르산과 NADPH + H +의 반응으로 인해 발생합니다.
간세포와 수유 동물의 유선에서는 지방산 합성에 필요한 NADPH 2가 오탄당 인산 경로를 통해 제공됩니다. 대부분의 진핵생물에서 지방산 합성이 세포질에서만 일어난다면, 광합성 식물 세포의 지방산 합성은 엽록체 간질에서 일어납니다.
다중 불포화 지방산 - 탄소 사슬의 메틸 말단 근처에 이중 결합을 갖는 리놀레산(C 17 H 31 COOH), 리놀렌산(C 17 H 29 COOH)은 필수 효소(불포화효소)가 부족하여 포유류 신체에서 합성되지 않습니다. ) 분자 내 불포화 결합의 형성을 보장합니다. 그러나 아라키돈산(C 19 H 31 COOH)은 리놀레산으로부터 합성될 수 있습니다. 결국, 아라키돈산은 프로스타글란딘 합성의 전구체입니다. 식물은 리놀레산과 리놀렌산 합성에 필요한 효소의 참여로 탄소 사슬의 12번과 15번 위치에서 이중 결합을 합성할 수 있습니다.
모든 고도불포화지방산의 주요 역할은 아마도 생물학적 막에 유체 특성을 제공하는 것입니다. 이는 하등 유기체가 예를 들어 다른 주변 온도에서 유동성으로 인해 인지질 지방산의 구성을 변경할 수 있다는 사실에 의해 확인됩니다. 이는 이중결합을 가진 지방산의 비율을 높이거나 지방산의 불포화도를 높임으로써 달성됩니다.
다중불포화지방산 구조에서 이중결합의 메틸렌 탄소는 수소 제거 및 산소 고정에 매우 민감하여 자유 라디칼을 형성합니다. 이렇게 형성된 하이드로퍼옥사이드 분자는 주로 말론디알데히드 형태의 디알데히드를 형성합니다. 후자는 세포 독성, 돌연변이 유발성, 막 파괴 및 효소 변형으로 이어지는 교차 결합을 일으킬 수 있습니다. 말론알데히드의 중합은 불용성 색소인 리포푸신을 형성하며, 이는 일부 조직에 나이가 들수록 축적됩니다.
생화학적 수준에서 고도불포화지방산에 대한 관심은 포화지방산 수준에 비해 고도불포화지방산 함량이 높은 식단이 체내 콜레스테롤 수치를 낮추는 데 도움이 된다는 연구 결과에서 비롯됩니다.
단식한 동물에서 고탄수화물, 저지방 식단을 섭취하면 공유 결합 변형에 의해 아세틸-CoA 카르복실라제 활성이 크게 향상되고 며칠 내에 지방산 합성이 발생합니다. 이는 지방 대사 조절에 대한 적응형 제어입니다. 신체에서 지방산의 합성과 산화는 상호의존적인 과정입니다. 동물이 굶주리면 아드레날린, 글루카곤과 같은 호르몬의 영향으로 지방 세포 리파아제의 활동이 증가하여 혈액 내 유리 지방산 수치가 증가합니다. NADPH + H + 분자를 NADP~로 전환시키는 지방산의 생합성은 오탄당 인산 경로를 따라 포도당의 분해를 유발합니다. 따라서 포도당은 지방산의 생합성에 필수적이며 아세틸 라디칼뿐만 아니라 NADPH + H + 형태의 조효소도 공급합니다.
유리 지방산은 비에스테르화 지방산의 주요 수송체인 혈청 알부민과 결합합니다. 알부민과 함께 지방산은 일정 기간 동안 다양한 조직에 대한 활성 수송 에너지원을 나타냅니다. 그러나 거의 모든 에너지를 포도당으로부터 받는 신경 조직은 알부민에 결합된 지방산을 에너지로 사용할 수 없습니다.
혈액 내 유리지방산의 농도는 비교적 일정합니다(0.6mM). 그들의 반감기는 단 2분이다. 간은 트리글리세리드 합성에 지방산을 집중적으로 포함하여 혈액 순환에 들어가는 저밀도 지단백질(LDL)에 결합시킵니다. LDL은 혈장 콜레스테롤을 다양한 조직과 혈관벽으로 운반합니다.
이전에는 분해 과정이 합성 과정의 역전이라고 가정했으며, 지방산의 합성은 산화의 역과정으로 간주되었습니다.
β-산화 반응의 약간 변형된 순서를 포함하여 지방산 생합성의 미토콘드리아 시스템은 이미 체내에 존재하는 중쇄 지방산의 신장만을 수행하는 반면, 팔미트산의 완전한 생합성은 수행한다는 것이 이제 확립되었습니다. 아세틸-CoA로부터 활발히 진행됨 미토콘드리아 외부완전히 다른 길로.
지방산 생합성 경로의 몇 가지 중요한 특징을 살펴보겠습니다.
1. 미토콘드리아 기질에서 일어나는 분해와는 대조적으로 합성은 세포질에서 일어난다.
2. 지방산 합성 중간체는 아실 전달 단백질(ATP)의 설프히드릴 그룹에 공유적으로 연결되어 있는 반면, 지방산 분해 중간체는 조효소 A에 연결되어 있습니다.
3. 고등 유기체에서 지방산 합성을 위한 많은 효소는 지방산 합성효소라고 불리는 다중효소 복합체로 구성됩니다. 대조적으로, 지방산 분해를 촉매하는 효소는 결합되지 않는 것으로 보입니다.
4. 성장하는 지방산 사슬은 아세틸-CoA에서 파생된 두 개의 탄소 성분을 순차적으로 추가함으로써 길어집니다. 신장 단계에서 2개 탄소 성분의 활성화된 공여체는 말로닐-ACP입니다. 신장 반응은 CO 2 의 방출에 의해 촉발됩니다.
5. NADPH는 지방산 합성에서 환원제 역할을 합니다.
6. Mn 2+도 반응에 참여합니다.
7. 지방산 합성효소 복합체의 영향으로 인한 신장은 팔미테이트(C16) 형성 단계에서 중단됩니다. 추가적인 신장과 이중결합의 도입은 다른 효소 시스템에 의해 수행됩니다.
말로닐 조효소 A의 형성
지방산 합성은 아세틸-CoA가 말로닐-CoA로 카르복실화되면서 시작됩니다. 이 비가역적 반응은 지방산 합성에서 중요한 단계입니다.
말로닐-CoA 합성이 촉매됩니다. 아세틸-CoA 카르복실라제 APR의 에너지를 사용하여 수행됩니다. 아세틸-CoA의 카르복실화를 위한 CO 2 공급원은 중탄산염입니다.
쌀. 말로닐-CoA 합성
아세틸-CoA 카르복실라제는 보결분자단으로 함유되어 있습니다. 비오틴.
쌀. 비오틴
효소는 다양한 수의 동일한 하위 단위로 구성되며 각 하위 단위에는 비오틴이 포함되어 있습니다. 비오틴 카르복실라제, 카르복시비오틴 전달 단백질, 트랜스카르복실라제, 규제 알로스테릭 센터, 즉 나타냅니다 다중효소 복합체.비오틴의 카르복실기는 카르복시비오틴 전달 단백질의 라이신 잔기의 ε-아미노기에 공유적으로 부착됩니다. 형성된 복합체에서 비오틴 성분의 카르복실화는 두 번째 하위 단위인 비오틴 카르복실라제에 의해 촉매됩니다. 시스템의 세 번째 구성요소인 트랜스카르복실라제는 활성화된 CO 2 가 카르복시비오틴에서 아세틸-CoA로 이동하는 것을 촉매합니다.
비오틴효소 + ATP + HCO 3 - ← CO 2 ~비오틴효소 + ADP + Pi,
CO 2 ~비오틴-효소 + 아세틸-CoA ← 몰로닐-CoA + 비오틴-효소.
비오틴과 그 수송 단백질 사이의 결합의 길이와 유연성으로 인해 활성화된 카르복실기는 효소 복합체의 한 활성 부위에서 다른 활성 부위로 이동할 수 있습니다.
진핵생물에서 아세틸-CoA 카르복실라제는 효소 활성이 없는 프로토머(450kDa) 또는 활성 필라멘트 폴리머로 존재합니다. 이들의 상호전환은 알로스테릭하게 조절됩니다. 주요 알로스테릭 활성화제는 다음과 같습니다. 구연산염, 이는 효소의 활성 섬유 형태쪽으로 평형을 이동시킵니다. 기질과 관련하여 비오틴의 최적 방향은 섬유질 형태로 달성됩니다. 구연산염과 달리 팔미토일-CoA는 평형을 비활성 프로토머 형태로 이동시킵니다. 따라서 최종 생성물인 팔미토일-CoA는 지방산 생합성의 첫 번째 중요한 단계를 억제합니다. 박테리아에서 아세틸-CoA 카르복실라제의 조절은 진핵생물의 조절과 크게 다릅니다. 그 이유는 진핵생물에서 지방산은 주로 인지질의 전구체이고 연료를 비축하지 않기 때문입니다. 여기서 구연산염은 박테리아의 아세틸-CoA 카르복실라제에 영향을 미치지 않습니다. 시스템의 트랜스카르복실라제 성분의 활성은 박테리아의 성장 및 분열과 함께 지방산 합성을 조정하는 구아닌 뉴클레오티드에 의해 조절됩니다.
세포질에서 지방산 합성을 위한 구성 요소는 아세틸-CoA이며, 이는 피루브산의 산화적 탈카르복실화의 결과로 두 가지 방식으로 형성됩니다. (그림 11, 단계 III 참조) 또는 지방산의 b-산화 결과(그림 8 참조).
그림 11 - 탄수화물을 지질로 전환하는 계획
해당작용 중에 형성된 피루브산이 아세틸-CoA로 전환되고 지방산의 b-산화 중에 그 형성이 미토콘드리아에서 일어난다는 것을 기억해 봅시다. 지방산의 합성은 세포질에서 일어난다. 내부 미토콘드리아 막은 아세틸-CoA를 통과할 수 없습니다. 세포질로의 진입은 세포질에서 아세틸-CoA, 옥살로아세테이트 또는 카르니틴으로 전환되는 구연산염 또는 아세틸카르니틴 형태의 촉진 확산 유형에 의해 수행됩니다. 그러나 미토콘드리아에서 세포질로 아세틸-CoA를 전달하는 주요 경로는 시트레이트 경로입니다(그림 12 참조).
첫째, 미토콘드리아 내 아세틸-CoA는 옥살로아세트산과 반응하여 구연산염을 형성합니다. 이 반응은 구연산염 합성효소에 의해 촉매됩니다. 생성된 구연산염은 특별한 삼중카르복실산 수송 시스템을 사용하여 미토콘드리아 막을 통해 세포질로 수송됩니다.
세포질에서 구연산염은 HS-CoA 및 ATP와 반응하여 다시 아세틸-CoA 및 옥살로아세트산으로 분해됩니다. 이 반응은 ATP 구연산염 분해효소에 의해 촉매됩니다. 이미 세포질에서 옥살로아세트산은 세포질 디카르복실산염 수송 시스템의 참여와 함께 미토콘드리아 기질로 돌아가서 옥살로아세트산으로 산화되어 소위 셔틀 사이클을 완료합니다.
그림 12 – 미토콘드리아에서 세포질로의 아세틸-CoA 전달 계획
포화 지방산의 생합성은 b-산화와 반대 방향으로 발생하며, 지방산의 탄화수소 사슬의 성장은 탄소 2개 조각(C2)인 아세틸-CoA가 말단에 순차적으로 첨가되어 수행됩니다. (그림 11, 단계 IV 참조).
지방산 생합성의 첫 번째 반응은 아세틸-CoA의 카르복실화이며, 여기에는 CO 2, ATP 및 Mn 이온이 필요합니다. 이 반응은 아세틸-CoA 카르복실라제 효소에 의해 촉매됩니다. 효소는 보결분자단으로 비오틴(비타민 H)을 함유하고 있습니다. 반응은 두 단계로 진행됩니다. 1 - ATP의 참여로 비오틴의 카르복실화 및 II - 카르복실기가 아세틸-CoA로 이동하여 말로닐-CoA가 형성됩니다.
말로닐-CoA는 지방산 생합성의 첫 번째 특정 산물입니다. 적절한 효소 시스템이 존재하면 말로닐-CoA는 빠르게 지방산으로 전환됩니다.
지방산 생합성 속도는 세포의 당 함량에 따라 결정된다는 점에 유의해야 합니다. 인간과 동물의 지방 조직에서 포도당 농도가 증가하고 해당 분해 속도가 증가하면 지방산 합성 과정이 자극됩니다. 이는 지방과 탄수화물 대사가 서로 밀접하게 연관되어 있음을 나타냅니다. 여기서 중요한 역할은 아세틸-CoA 카르복실라제에 의해 촉매되는 말로닐-CoA로의 전환과 함께 아세틸-CoA의 카르복실화 반응에 의해 수행됩니다. 후자의 활성은 세포질에 고분자량 지방산과 구연산염의 존재라는 두 가지 요인에 따라 달라집니다.
지방산의 축적은 생합성을 억제하는 효과가 있습니다. 카르복실라제 활성을 억제합니다.
아세틸-CoA 카르복실라제의 활성화제인 구연산염에는 특별한 역할이 부여됩니다. 동시에 구연산염은 탄수화물과 지방 대사를 연결하는 역할을 합니다. 세포질에서 구연산염은 지방산 합성을 자극하는 데 이중 효과가 있습니다. 첫째, 아세틸-CoA 카르복실라제의 활성화제, 둘째로 아세틸 그룹의 공급원입니다.
지방산 합성의 매우 중요한 특징은 합성의 모든 중간 생성물이 아실 전달 단백질(HS-ACP)에 공유적으로 연결된다는 것입니다.
HS-ACP는 열에 안정하고 활성 HS 그룹을 포함하며 보결분자 그룹에는 판토텐산(비타민 B 3)을 포함하는 저분자 단백질입니다. HS-ACP의 기능은 지방산의 β-산화에서 효소 A(HS-CoA)의 기능과 유사합니다.
지방산 사슬을 구축하는 과정에서 중간 생성물은 ABP와 에스테르 결합을 형성합니다(그림 14 참조).
지방산 사슬 연장 주기에는 4가지 반응이 포함됩니다: 1) 아세틸-ACP(C 2)와 말로닐-ACP(C 3)의 축합; 2) 복원; 3) 탈수 및 4) 지방산의 2차 감소. 그림에서. 그림 13은 지방산 합성의 다이어그램을 보여줍니다. 지방산 사슬 신장의 한 주기에는 네 가지 순차적 반응이 포함됩니다.
그림 13 - 지방산 합성 계획
첫 번째 반응(1)(축합 반응)에서 아세틸과 말로닐 그룹은 서로 상호작용하여 CO 2 (C 1)를 동시에 방출하면서 아세토아세틸-ABP를 형성합니다. 이 반응은 축합 효소인 b-케토아실-ABP 합성효소에 의해 촉매됩니다. 말로닐-ACP에서 분해된 CO 2 는 아세틸-ACP의 카르복실화 반응에 참여한 CO 2 와 동일합니다. 따라서 축합 반응의 결과로 2탄소(C2)와 3탄소(C3) 성분으로부터 4탄소 화합물(C4)이 생성된다.
두 번째 반응(2)에서는 b-케토아실-ACP 환원효소에 의해 촉매되는 환원 반응인 아세토아세틸-ACP가 b-히드록시부티릴-ACP로 전환됩니다. 환원제는 NADPH + H +입니다.
탈수 사이클의 세 번째 반응(3)에서는 물 분자가 b-하이드록시부티릴-ACP에서 분리되어 크로토닐-ACP를 형성합니다. 반응은 b-히드록시아실-ACP 탈수효소에 의해 촉매됩니다.
주기의 네 번째(최종) 반응(4)은 크로토닐-ACP가 부티릴-ACP로 환원되는 것입니다. 반응은 enoyl-ACP reductase의 작용으로 일어난다. 여기서 환원제의 역할은 두 번째 분자 NADPH + H +에 의해 수행됩니다.
그런 다음 반응 주기가 반복됩니다. 팔미트산(C16)이 합성되고 있다고 가정해보자. 이 경우, 부티릴-ACP의 형성은 7주기 중 첫 번째 주기에서만 완료되며, 각 주기의 시작은 몰로닐-ACP 분자(C 3) - 반응(5)을 카르복실 말단에 첨가하는 것입니다. 성장하는 지방산 사슬. 이 경우 카르복실기는 CO 2 (C 1)의 형태로 분리됩니다. 이 프로세스는 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
C 3 + C 2 ® C 4 + C 1 – 1주기
C 4 + C 3 ® C 6 + C 1 – 2 사이클
C 6 + C 3 ® C 8 + C 1–3 주기
C 8 + C 3 ® C 10 + C 1 – 4 사이클
C 10 + C 3 ® C 12 + C 1 – 5 사이클
C 12 + C 3 ® C 14 + C 1 – 6 주기
C 14 + C 3 ® C 16 + C 1 – 7 주기
고포화지방산뿐만 아니라 불포화지방산도 합성될 수 있습니다. 단일불포화지방산은 아실-CoA 산소효소에 의해 촉매되는 산화(탈포화)의 결과로 포화지방산으로부터 형성됩니다. 식물 조직과 달리 동물 조직은 포화지방산을 불포화지방산으로 전환하는 능력이 매우 제한적입니다. 가장 흔한 두 가지 단일불포화지방산인 팔미톨레산과 올레산은 팔미트산과 스테아르산으로부터 합성된다는 것이 확립되었습니다. 인간을 포함한 포유류의 체내에서는 리놀레산(C 18:2)과 리놀렌산(C 18:3)이 예를 들어 스테아르산(C 18:0)으로부터 형성될 수 없습니다. 이들 산은 필수지방산의 범주에 속합니다. 필수 지방산에는 아라키드산(C 20:4)도 포함됩니다.
지방산의 불포화(이중 결합 형성)와 함께 지방산의 연장(신장)도 발생합니다. 더욱이, 이 두 프로세스는 결합되고 반복될 수 있습니다. 지방산 사슬의 신장은 말로닐-CoA 및 NADPH+H+의 참여와 함께 상응하는 아실-CoA에 2개의 탄소 단편을 순차적으로 추가함으로써 발생합니다.
그림 14는 불포화 및 신장 반응에서 팔미트산의 전환 경로를 보여줍니다.
그림 14 - 포화지방산의 전환 계획
불포화로
모든 지방산의 합성은 효소 탈아실라제의 영향으로 아실-ACP에서 HS-ACP가 절단되어 완료됩니다. 예를 들어:
생성된 아실-CoA는 지방산의 활성 형태입니다.
다당류를 저장하는 동물과 인간의 능력은 상당히 제한되어 있기 때문에 즉각적인 에너지 요구량과 신체의 "저장 용량"을 초과하는 양으로 섭취된 포도당은 지방산과 글리세롤 합성을 위한 "건축 자재"가 될 수 있습니다. 차례로, 글리세롤의 참여로 지방산은 지방 조직에 침착되는 트리글리세리드로 전환됩니다.
중요한 과정은 콜레스테롤과 기타 스테롤의 생합성이기도 합니다. 정량적인 측면에서 콜레스테롤 합성 경로는 그다지 중요하지 않지만 체내에서 콜레스테롤로부터 수많은 생물학적 활성 스테로이드가 형성된다는 점에서 매우 중요합니다.
체내에서 고급 지방산의 합성
현재 동물과 인간의 지방산 생합성 메커니즘과 이 과정을 촉매하는 효소 시스템이 충분히 연구되었습니다. 조직에서 지방산의 합성은 세포의 세포질에서 발생합니다. 미토콘드리아에서는 기존 지방산 사슬의 신장이 주로 발생합니다 1 .
1 시험관 내 실험에서는 분리된 미토콘드리아가 표지된 아세트산을 장쇄 지방산에 통합하는 능력이 무시할 만큼 미미한 것으로 나타났습니다.예를 들어, 팔미트산은 주로 간세포의 세포질과 간세포의 미토콘드리아에서 세포의 세포질에서 이미 합성된 팔미트산을 기반으로 하거나 다음의 지방산을 기반으로 합성된다는 것이 확립되었습니다. 외인성 기원, 즉 장에서 나오는 18, 20 및 22개의 탄소 원자를 포함하는 지방산입니다. 이 경우 미토콘드리아에서 지방산 합성 반응은 본질적으로 지방산 산화의 역반응이다.
메커니즘에서 지방산의 미토콘드리아 외 합성(기본, 주)은 산화 과정과 크게 다릅니다. 세포질에서 지방산 합성을 위한 빌딩 블록은 주로 미토콘드리아 아세틸-CoA에서 파생되는 아세틸-CoA입니다. 또한 세포질에 이산화탄소나 중탄산염 이온이 존재하는 것이 지방산 합성에 중요하다는 사실도 입증되었습니다. 또한, 구연산염은 세포질의 지방산 합성을 자극하는 것으로 밝혀졌습니다. 산화적 탈카르복실화 동안 미토콘드리아에서 형성된 아세틸-CoA는 세포질로 확산될 수 없는 것으로 알려져 있는데, 그 이유는 미토콘드리아 막이 이 기질을 투과할 수 없기 때문입니다. 미토콘드리아 아세틸-CoA는 옥살로아세트산과 상호작용하여 구연산염을 형성하고, 이는 세포질에 자유롭게 침투하여 아세틸-CoA와 옥살로아세트산으로 분해되는 것으로 나타났습니다.
따라서 이 경우 구연산염은 아세틸 라디칼의 운반체 역할을 합니다.
미토콘드리아 내 아세틸-CoA를 세포질로 전달하는 또 다른 방법이 있습니다. 이것이 카르니틴과 관련된 경로입니다. 카르니틴은 지방산 산화 중에 세포질에서 미토콘드리아까지 아실기의 운반체 역할을 한다는 것이 위에서 지적되었습니다. 분명히 이는 역과정, 즉 아세틸 라디칼을 포함한 아실 라디칼을 미토콘드리아에서 세포질로 전달하는 과정에서도 이러한 역할을 수행할 수 있습니다. 그러나 지방산 합성에 있어서는 이 아세틸-CoA 수송 경로가 주요 경로가 아닙니다.
지방산 합성 과정을 이해하는 가장 중요한 단계는 아세틸-CoA 카르복실라제 효소의 발견이었습니다. 비오틴을 함유한 이 복합 효소는 아세틸-CoA 및 CO 2로부터 말로닐-CoA(HOOC-CH 2 -CO-S-CoA)의 ATP 의존적 합성을 촉매합니다.
이 반응은 두 단계로 발생합니다.
구연산염이 아세틸-CoA 카르복실라제 반응의 활성화제로 기능한다는 것이 확립되었습니다.
말로닐-CoA는 지방산 생합성의 첫 번째 특정 산물입니다. 적절한 효소 시스템이 존재하면 말로닐-CoA(아세틸-CoA로부터 형성됨)가 빠르게 지방산으로 전환됩니다.
고급 지방산을 합성하는 효소 시스템은 특정 방식으로 상호 연결된 여러 효소로 구성됩니다.
현재 지방산 합성 과정은 대장균 및 기타 미생물에서 자세히 연구되었습니다. 대장균에서 지방산 합성효소라고 불리는 다중효소 복합체는 소위 아실 전달 단백질(ATP)과 관련된 7개의 효소로 구성됩니다. 이 단백질은 상대적으로 열에 안정하고 유리 HS-rpynny를 가지며 거의 모든 단계에서 고급 지방산 합성 과정에 관여합니다. APB의 상대적 분자량은 약 10,000 달톤입니다.
다음은 지방산 합성 과정에서 일어나는 일련의 반응입니다.
그런 다음 반응 주기가 반복됩니다. 팔미트산(C16)이 합성되고 있다고 가정해 봅시다. 이 경우, 7개의 주기 중 첫 번째 주기만 부티릴-ACP의 형성으로 완료되며, 각 주기는 성장하는 지방산 사슬의 카르복실 말단에 말로닐-ACP 분자를 첨가하는 것으로 시작됩니다. 이 경우, HS-ACP 분자와 말로닐-ACP의 말단 카르복실 그룹은 CO 2 의 형태로 분리됩니다. 예를 들어, 첫 번째 주기에서 형성된 부티릴-ACP는 말로닐-ACP와 상호작용합니다.
지방산 합성은 효소 탈아실화효소의 영향으로 아실-ACP에서 HS-ACP가 절단되어 완료됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
팔미트산 합성의 전체 반응식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
또는 아세틸-CoA에서 말로닐-CoA 1분자를 형성하려면 ATP 1분자와 CO 2 1분자가 필요하다는 점을 고려하면 전체 방정식은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
지방산 생합성의 주요 단계는 다이어그램 형태로 표현될 수 있습니다.
β-산화와 비교하여 지방산의 생합성은 다음과 같은 몇 가지 특징을 가지고 있습니다.
- 지방산의 합성은 주로 세포의 세포질에서 수행되고 산화는 미토콘드리아에서 수행됩니다.
- CO 2 (비오틴 효소 및 ATP의 존재 하에서)를 아세틸-CoA와 결합함으로써 형성되는 말로닐-CoA 지방산의 생합성 과정에 참여;
- 아실 전달 단백질(HS-ACP)은 지방산 합성의 모든 단계에 관여합니다.
- 조효소 NADPH 2의 지방산 합성에 대한 필요성. 신체의 후자는 오탄당 회로(육당 모노포스페이트 "션트")의 반응에서 부분적으로(50%) 형성되며, 부분적으로 말산염(말산 + NADP-피루브산 + CO 2 + NADPH2);
- 에노일-ACP 환원효소 반응에서 이중 결합의 회복은 NADPH 2와 보결분자단이 플라빈 모노뉴클레오티드(FMN)인 효소의 참여로 발생합니다.
- 지방산을 합성하는 동안 하이드록시 유도체가 형성되는데, 이는 그 구성이 D 시리즈 지방산에 속하고 지방산 산화 중에 L 시리즈의 하이드록시 유도체가 형성됩니다.
불포화지방산의 형성
불포화 지방산은 포유류 조직에 존재하며 말단 메틸 그룹과 가장 가까운 이중 결합 사이의 지방족 사슬 길이가 다른 4개 계열로 분류될 수 있습니다.
가장 흔한 두 가지 단일포화지방산인 팔미톨레산과 올레산은 팔미트산과 스테아르산으로부터 합성된다는 것이 확립되었습니다. 이중 결합은 특정 산소 분해 효소와 분자 산소의 참여로 간 세포와 지방 조직의 마이크로솜에서 이러한 산의 분자에 도입됩니다. 이 반응에서 하나의 산소 분자는 두 쌍의 전자의 수용체로 사용되며, 그 중 한 쌍은 기질(Acyl-CoA)에 속하고 다른 쌍은 NADPH 2에 속합니다.
동시에 인간과 많은 동물의 조직은 리놀레산과 리놀렌산을 합성할 수 없지만 음식을 통해 섭취해야 합니다(이러한 산의 합성은 식물에 의해 수행됩니다). 이런 점에서 리놀레산과 리놀렌산은 각각 이중결합 2개와 3개를 갖고 있어 필수지방산이라고 부른다.
포유류에서 발견되는 다른 모든 고도불포화산은 추가 사슬 확장 및/또는 새로운 이중 결합의 도입을 통해 4가지 전구체(팔미톨레산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산)로부터 형성됩니다. 이 과정은 미토콘드리아 및 미세소체 효소의 참여로 발생합니다. 예를 들어, 아라키돈산의 합성은 다음 계획에 따라 발생합니다.
다중불포화지방산의 생물학적 역할은 새로운 종류의 생리학적 활성 화합물인 프로스타글란딘의 발견과 관련하여 훨씬 더 명확해졌습니다.
트리글리세리드 생합성
유리 지방산은 조직과 혈장에 소량으로 존재하고 일반적으로 축적되지 않기 때문에 지방산의 생합성 속도는 주로 트리글리세리드와 인지질의 형성 속도에 의해 결정된다고 믿을 만한 이유가 있습니다.
트리글리세리드 합성은 글리세롤과 지방산(주로 스테아르산, 팔미트산 및 올레산)에서 발생합니다. 조직 내 트리글리세리드의 생합성 경로는 중간 화합물인 글리세롤-3-인산염의 형성을 통해 진행됩니다. 글리세롤 키나제 효소의 활성이 높은 장벽뿐만 아니라 신장에서도 글리세롤은 ATP에 의해 인산화되어 글리세롤-3-인산염을 형성합니다.
지방 조직과 근육에서는 글리세롤 키나제의 활성이 매우 낮기 때문에 글리세롤-3-인산염의 형성은 주로 해당과정이나 글리코겐분해로 인해 발생합니다 1 . 1 지방 조직의 포도당 함량이 감소하는 경우(예: 단식 중)에는 소량의 글리세롤-3-인산염만 생성되고 지방 분해 중에 방출된 유리 지방산은 트리글리세리드의 재합성에 사용될 수 없으므로 지방산은 지방 조직을 떠납니다. 반대로, 지방 조직에서 해당작용의 활성화는 지방 조직에 트리글리세리드와 그 구성 지방산의 축적을 촉진합니다.포도당이 분해되는 동안 디히드록시아세톤 인산염이 형성되는 것으로 알려져 있습니다. 후자는 세포질 NAD 의존성 글리세롤 인산염 탈수소효소가 있는 경우 글리세롤-3-인산염으로 전환될 수 있습니다.
간에서는 글리세롤-3-인산의 형성을 위한 두 가지 경로가 모두 관찰됩니다.
생성된 글리세롤-3-인산염은 CoA 유래 지방산(즉, "활성" 형태의 지방산) 2 분자에 의해 어떤 방식으로든 아실화됩니다. 2 대장균과 같은 일부 미생물에서는 아실 그룹의 기증자가 CoA 전도체가 아니라 지방산의 ACP 파생물입니다.결과적으로 포스파티드산이 형성됩니다.
포스파티드산은 세포에 극히 적은 양으로 존재하지만 트리글리세리드와 글리세로인지질의 생합성에 공통적으로 적용되는 매우 중요한 중간 산물입니다(그림 참조).
트리글리세리드가 합성되면 특정 포스파타제(포스파티데이트 포스파타제)와 1,2-디글리세리드의 형성을 사용하여 포스파티드산의 탈인산화가 발생합니다.
트리글리세리드의 생합성은 생성된 1,2-디글리세리드와 세 번째 아실-CoA 분자의 에스테르화에 의해 완료됩니다.
글리세로인지질의 생합성
가장 중요한 글리세로인지질의 합성은 주로 세포의 소포체에 국한됩니다. 첫째, 포스파티드산은 시티딘 삼인산(CTP)과의 가역적 반응의 결과로 시티딘 이인산 디글리세라이드(CDP-디글리세라이드)로 전환됩니다.
그런 다음 각각 적절한 효소에 의해 촉매되는 후속 반응에서 시티딘 모노포스페이트는 CDP-디글리세리드 분자에서 두 가지 화합물(세린 또는 이노시톨) 중 하나에 의해 대체되어 포스파티딜세린 또는 포스파티딜이노시톨 또는 3-포스파티딜-글리세롤-1-을 형성합니다. 인산염. 예를 들어, 포스파티딜세린의 형성을 제시합니다.
차례로, 포스파티딜세린은 탈카르복실화되어 포스파티딜에탄올아민을 형성할 수 있습니다.
포스파티딜메탄올아민은 포스파티딜콜린의 전구체입니다. 세 개의 S-아데노실메티오닌 분자(메틸 그룹 공여체)에서 에탄올아민 잔기의 아미노 그룹으로 세 개의 메틸 그룹이 순차적으로 전달된 결과 포스파티딜콜린이 형성됩니다.
동물 세포에서 포스파티딜에탄올아민과 포스파티딜콜린을 합성하는 또 다른 경로가 있습니다. 이 경로는 또한 CTP를 수송체로 사용하지만 포스파티드산이 아닌 포스포릴콜린 또는 포스포릴에탄올아민(계획)을 사용합니다.
콜레스테롤 생합성
금세기 60년대에 Bloch et al. 메틸기와 카르복실기에서 14C로 표지된 아세테이트를 사용한 실험에서 아세트산의 두 탄소 원자가 거의 동일한 양으로 간 콜레스테롤에 포함되어 있음을 보여주었습니다. 또한 콜레스테롤의 모든 탄소 원자가 아세테이트에서 유래한다는 것이 입증되었습니다.
그 후 Linen, Redney, Polyak, Cornforth, A.N. Klimov 및 기타 연구자들의 연구 덕분에 35개 이상의 효소 반응으로 구성된 콜레스테롤의 효소 합성에 대한 주요 세부 사항이 밝혀졌습니다. 콜레스테롤 합성에서는 세 가지 주요 단계로 구분할 수 있습니다. 첫 번째는 활성 아세테이트가 메발론산으로 전환되고, 두 번째는 메발론산에서 스쿠알렌이 형성되며, 세 번째는 스쿠알렌이 콜레스테롤로 고리화되는 것입니다.
먼저, 활성 아세테이트가 메발론산으로 전환되는 단계를 살펴보겠습니다. 아세틸-CoA로부터 메발론산 합성의 초기 단계는 가역적 티올라제 반응을 통해 아세토아세틸-CoA를 형성하는 것입니다.
그런 다음, 히드록시메틸글루타릴-CoA 신타제(HMG-CoA 신타제)의 참여로 아세토아세틸-CoA와 아세틸-CoA의 세 번째 분자가 축합되어 β-히드록시-β-메틸글루타릴-CoA가 형성됩니다.
우리는 케톤체 형성에 대해 이야기할 때 메발론산 합성의 첫 번째 단계를 이미 고려했습니다. 다음으로, β-하이드록시-β-메틸글루타릴-CoA는 NADP 의존성 하이드록시메틸글루타릴-CoA 환원효소(HMG-CoA 환원효소)의 영향을 받아 카르복실기 중 하나가 환원되고 HS-KoA가 절단되면서, 메발론산으로 전환됩니다.
HMG-CoA 환원효소 반응은 콜레스테롤 생합성 사슬에서 최초로 실질적으로 비가역적인 반응이며 상당한 자유 에너지(약 33.6kJ) 손실과 함께 발생합니다. 이 반응은 콜레스테롤 생합성 속도를 제한한다는 것이 확립되었습니다.
메발론산 생합성의 고전적인 경로와 함께 β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA가 아닌 β-hydroxy-β-methylglutaryl-S-ACP가 중간 기질로 형성되는 두 번째 경로가 있습니다. 이 경로의 반응은 아세토아세틸-S-ACP의 형성까지 지방산 생합성의 초기 단계와 분명히 동일합니다. 아세틸-CoA를 말로닐-CoA로 전환시키는 효소인 아세틸-CoA 카르복실라제는 이 경로를 따라 메발론산 형성에 참여합니다. 메발론산 합성을 위한 말로닐-CoA와 아세틸-CoA의 최적 비율은 말로닐-CoA 1분자당 아세틸-CoA 2분자입니다.
메발론산과 다양한 폴리이소프레노이드의 형성에 지방산 생합성의 주요 기질인 말로닐-CoA가 참여하는 것은 비둘기와 쥐의 간, 토끼 유선, 무세포 효모 추출물 등 여러 생물학적 시스템에서 나타났습니다. 메발론산 생합성의 이러한 경로는 주로 간 세포의 세포질에서 관찰됩니다. 이 경우 메발로네이트 형성에 중요한 역할은 하이드록시메틸글루타릴-CoA 환원효소에 의해 수행되는데, 이는 쥐 간의 가용성 분획에서 발견되며 여러 가지 동역학 및 조절 특성에서 마이크로솜 효소와 동일하지 않습니다. 마이크로솜 하이드록시메틸글루타릴-CoA 환원효소는 아세토아세틸-CoA 티올라제 및 HMG-CoA 신타제의 참여와 함께 아세틸-CoA로부터 메발론산의 생합성 경로 조절에 주요 연결고리인 것으로 알려져 있습니다. 다양한 영향(단식, 콜레스테롤 공급, 계면활성제 투여 - Triton WR-1339) 하에서 메발론산 생합성의 두 번째 경로의 조절은 마이크로솜 환원효소가 참여하는 첫 번째 경로의 조절과 다릅니다. 이러한 데이터는 메발론산의 생합성을 위한 두 가지 자율 시스템의 존재를 나타냅니다. 두 번째 경로의 생리학적 역할은 불완전하게 이해됩니다. 이는 유비퀴논의 측쇄 및 일부 tRNA의 독특한 염기 N 6 (Δ 2 -isopentyl)-아데노신과 같은 비스테로이드성 물질의 합성뿐만 아니라 스테로이드의 생합성 (A. N. Klimov, E D. Polyakova).
콜레스테롤 합성의 두 번째 단계에서 메발론산은 스쿠알렌으로 전환됩니다. 두 번째 단계 반응은 ATP와 메발론산의 인산화로 시작됩니다. 결과적으로 5"-피로인산 에스테르가 형성되고 이어서 메발론산의 5"-피로인산 에스테르가 형성됩니다.
5"-피로포스포메발론산은 3차 수산기의 후속 인산화의 결과로 불안정한 중간 생성물인 3"-포스포-5"-피로포스포메발론산을 형성하며, 이는 탈카르복실화되어 인산을 잃어 이소펜테닐 피로인산염으로 전환됩니다. 후자는 디메틸알릴 피로인산염으로 이성질체화됩니다.
이 두 이성질체 이소펜테닐 피로인산염(디메틸알릴 피로인산염과 이소펜테닐 피로인산염)은 축합되어 피로인산염을 방출하고 게라닐 피로인산염을 형성합니다. 게라닐 피로인산에 다시 이소펜테닐 피로인산을 첨가하면 파르네실 피로인산이 생성됩니다.
아세틸-CoA로부터 팔미트산(C16)의 합성.
1) 간세포와 지방조직의 세포질에서 발생합니다.
2) 의의: 지방과 인지질의 합성.
3) 식사 후(흡수 기간 중) 발생합니다.
4) 포도당에서 얻은 아세틸-CoA로 형성됩니다(해당분해 → ODPVK → 아세틸-CoA).
5) 이 과정에서 4가지 반응이 순차적으로 반복됩니다.
응축 → 환원 → 탈수 → 환원.
각 LCD 사이클이 끝날 때 탄소 원자 2개만큼 길어진다.
기증자 2C는 말로닐-CoA입니다.
6) NADPH + H +는 두 가지 환원 반응에 참여합니다(50%는 PPP에서, 50%는 MALIC 효소에서 발생).
7) 첫 번째 반응만 세포질(조절)에서 직접 발생합니다.
나머지 4개의 순환형은 특별한 팔미테이트 합성효소 복합체(팔미트산만 합성)를 기반으로 합니다.
8) 세포질 내 조절 효소 기능 - 아세틸-CoA 카르복실라제(ATP, 비타민 H, 비오틴, 클래스 IV).
팔미테이트 합성효소 복합체의 구조
팔미테이트 합성효소는 2개의 서브유닛으로 구성된 효소입니다.
각각은 하나의 PPC로 구성되며 여기에는 7개의 활성 센터가 있습니다.
각 활성 부위는 자체 반응을 촉진합니다.
각 PPC에는 합성이 일어나는 아실 전달 단백질(ATP)이 포함되어 있습니다(포스포판테토네이트 포함).
각 하위 단위에는 HS 그룹이 있습니다. 하나의 HS 그룹은 시스테인에 속하고 다른 하나는 포스포판토텐산에 속합니다.
기구
1) 탄수화물에서 얻은 아세틸-Coa는 FA 합성이 일어나는 세포질로 들어갈 수 없습니다. 이는 TCA 회로의 첫 번째 반응인 구연산염 형성을 통해 빠져나갑니다.
2) 세포질에서 구연산염은 아세틸코아(Acetyl-Coa)와 옥살로아세트산(oxaloacetate)으로 분해됩니다.
3) 옥살로아세트산 → 말산염(반대 방향의 TCA 순환 반응).
4) 말산염 → 피루브산염, 이는 ODPVC에 사용됩니다.
5) 아세틸-CoA → FA 합성.
6) 아세틸-CoA는 아세틸-CoA 카르복실라제에 의해 말로닐-CoA로 전환됩니다.
아세틸-CoA 카르복실라제 효소의 활성화:
a) 인슐린의 영향으로 하위 단위의 합성을 강화함으로써 3개의 사량체가 별도로 합성됩니다.
b) 구연산염의 영향으로 세 개의 사량체가 결합되고 효소가 활성화됩니다.
c) 단식 중에 글루카곤은 인산화를 통해 효소를 억제하고 지방 합성은 발생하지 않습니다.
7) 세포질에 있는 하나의 아세틸 CoA가 팔미테이트 합성효소의 HS 그룹(시스테인에서)으로 이동합니다. 두 번째 하위 단위의 HS 그룹당 하나의 말로닐-CoA. 추가로 팔미테이트 합성효소가 발생합니다:
8) 이들의 축합(아세틸 CoA 및 말로닐-CoA)
9) 감소(공여자 – PPP에서 NADPH+H +)
10) 탈수
11) 감소(공여자 – MALIC 효소로부터의 NADPH + H +).
결과적으로 아실 라디칼은 탄소 원자 2개만큼 증가합니다.
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지방 동원
단식이나 장기간의 신체 활동 중에는 글루카곤이나 아드레날린이 방출됩니다. 그들은 지방 세포에 위치하고 있으며 지방 조직에서 TAG 리파제를 활성화시킵니다. 조직 리파아제(호르몬에 민감함). 지방 조직의 지방을 글리세롤과 지방산으로 분해합니다. 글리세롤은 포도당 생성을 위해 간으로 이동합니다. FA는 혈액에 들어가서 알부민과 결합하여 장기와 조직으로 이동하여 에너지원으로 사용됩니다(모든 장기에서, 뇌를 제외하고단식이나 장기간 운동 중에 포도당과 케톤체를 사용하는 것입니다.
심장 근육의 경우 FA가 주요 에너지원입니다.
β-산화
β-산화– 에너지를 추출하기 위해 FA를 분할하는 프로세스.
1) 아세틸-CoA로의 FA 이화작용의 특정 경로.
2) 미토콘드리아에서 발생합니다.
3) 4개의 반복 반응(즉, 조건부 순환)이 포함됩니다.
산화 → 수화 → 산화 → 분열.
4) 각 주기가 끝나면 FA는 아세틸-CoA 형태로 2개의 탄소 원자만큼 단축됩니다(TCA 주기에 진입).
5) 반응 1과 3은 산화 반응이며 CPE와 연관되어 있습니다.
6) 비트. B 2 – 코엔자임 FAD, vit. PP – NAD, 판토텐산 – HS-KoA.
세포질에서 미토콘드리아로의 FA 전달 메커니즘.
1. 미토콘드리아에 들어가기 전에 FA가 활성화되어야 합니다.
활성화된 FA = 아실-CoA만이 지질 이중막을 통해 운반될 수 있습니다.
운반체는 L-카르니틴입니다.
β-산화 조절 효소는 카르니틴 아실트랜스퍼라제-I(KAT-I)입니다.
2. CAT-I는 FA를 막간 공간으로 운반합니다.
3. CAT-I의 영향으로 아실-CoA는 L-카르니틴 수송체로 전달됩니다.
아실카르니틴이 형성됩니다.
4. 내막에 내장된 전위효소의 도움으로 아실카르니틴은 미토콘드리아로 이동합니다.
5. 매트릭스에서 CAT-II의 영향으로 FA는 카르니틴에서 분리되어 β-산화됩니다.
카르니틴은 막간 공간으로 다시 돌아갑니다.
β-산화 반응
1. 산화: FA는 FAD(아실-CoA-DG 효소) → 에노일의 참여로 산화됩니다.
FAD가 윤리센터에 도착합니다(r/o=2).
2. 수화: 에노일 → β-히드록시아실-CoA(효소 에노일 수화효소)
3. 산화: β-하이드록시아실-CoA → β-케토아실-CoA(CPE에 들어가고 p/o = 3을 갖는 NAD 참여).
4. 절단: β-케토아실-CoA → 아세틸-CoA(HS-KoA와 관련된 티올라제 효소).
아세틸-CoA → TCA 회로 → 12 ATP.
아실-CoA(C-2) → 다음 β-산화 주기.
β-산화에 대한 에너지 계산
예를 들어 메리스틱산(14C)을 사용합니다.
· 아세틸-CoA가 지방산으로 분해되는 양을 계산합니다.
½ n = 7 → TCA 주기(12ATP) → 84 ATP.
· 부패하는 데 몇 사이클이 걸리는지 계산합니다.
(1/2n)-1=6 5(1개 반응에 2ATP, 3개 반응에 3ATP) = 30ATP
· 세포질에서 FA 활성화에 소비된 1ATP를 뺍니다.
총계 – 113 ATP.
케톤체의 합성
거의 모든 아세틸-CoA는 TCA 회로에 들어갑니다. 케톤체 = 아세톤체의 합성에 작은 부분이 사용됩니다.
케톤체– 아세토아세테이트, β-하이드록시부티레이트, 아세톤(병리학용).
정상 농도는 0.03-0.05mmol/l입니다.
합성되어 있다 간에서만β-산화에 의해 생성된 아세틸-CoA로부터.
간을 제외한 모든 기관에서 에너지원으로 사용됩니다(효소 없음).
장기간의 단식이나 당뇨병의 경우 케톤체의 농도가 수십 배 증가할 수 있습니다. 이러한 조건에서 FA는 주요 에너지원입니다. 이러한 조건에서는 강렬한 β-산화가 발생하고 모든 아세틸-CoA가 TCA 회로에서 활용될 시간이 없습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
옥살로아세트산 부족(포도당 생성에 사용됨)
· β-산화의 결과로 (3가지 반응에서) 많은 NADH+H+가 형성되어 isocitrate-DH를 억제합니다.
결과적으로 아세틸-CoA는 케톤체 합성에 사용됩니다.
왜냐하면 케톤체는 산이므로 산-염기 균형에 변화를 일으킵니다. 산증이 발생합니다(다음으로 인해 케톤혈증).
활용될 시간이 없으며 병리학적 성분으로 소변에 나타납니다 → 케투리아. 입에서 아세톤 냄새도 납니다. 이 조건을 케토시스.
콜레스테롤 대사
콜레스테롤(Xc)는 시클로펜탄퍼히드로페난트렌 고리를 기반으로 하는 1가 알코올입니다.
탄소 원자 27개.
정상적인 콜레스테롤 농도는 3.6-6.4mmol/l이며, 5를 초과할 수 없습니다.
· 막 구성용(인지질: Xc = 1:1)
· 담즙산의 합성
· 스테로이드 호르몬(코티솔, 프로게스테론, 알도스테론, 칼시트리올, 에스트로겐) 합성
· UV의 영향을 받는 피부에서는 비타민 D3 - 콜레칼시페롤의 합성에 사용됩니다.
신체에는 약 140g의 콜레스테롤이 포함되어 있습니다(주로 간과 뇌에 있음).
일일 요구량 - 0.5-1g.
격리됨 오직동물성 제품(계란, 버터, 치즈, 간).
Chc는 에너지원으로 사용되지 않습니다. 그 고리는 CO 2 와 H 2 O로 분리되지 않으며 ATP를 방출하지 않습니다(효소 없음).
과잉 콜레스테롤은 배설되지 않고, 침착되지 않고, 큰 혈관 벽에 플라크 형태로 침착됩니다.
신체는 0.5-1g의 콜레스테롤을 합성합니다. 음식으로 더 많이 섭취할수록 체내에서 합성되는 양이 줄어듭니다(보통).
체내 콜레스테롤은 간(80%), 내장(10%), 피부(5%), 부신, 생식선에서 합성됩니다.
채식주의자라도 콜레스테롤 수치가 높아질 수 있습니다. 합성에는 탄수화물만 필요합니다.
콜레스테롤의 생합성
3단계로 발생합니다:
1) 세포질에서 - 메발론산이 형성되기 전(케톤체의 합성과 유사)
2) EPR에서 – 스쿠알렌
3) 응급실에서 - 콜레스테롤로
약 100개의 반응.
조절 효소는 β-히드록시메틸글루타릴-CoA 환원효소(HMG 환원효소)입니다. 콜레스테롤을 낮추는 스타틴은 이 효소를 억제합니다.
HMG 환원효소의 조절:
a) 과도한 식이 콜레스테롤에 의한 부정적인 되먹임 원리에 의해 억제됨
b) 효소 합성이 증가(에스트로겐)되거나 감소(콜레스테롤 및 담석)될 수 있습니다.
c) 효소는 탈인산화에 의해 인슐린에 의해 활성화됩니다.
d) 효소가 많으면 단백질 분해를 통해 과잉분을 분해할 수 있습니다.
콜레스테롤은 아세틸CoA로부터 합성되며, 탄수화물에서 유래(당분해 → ODPVC).
간에서 생성된 콜레스테롤은 지방과 함께 비VLDL로 포장됩니다. VLDL은 아포단백질 B100을 갖고 혈액으로 들어가고, 아포단백질 C-II와 E가 첨가된 후 성숙한 VLDL로 변하여 LP 리파아제로 이동합니다. LP 리파아제는 VLDL(50%)에서 지방을 제거하고 50~70%의 콜레스테롤 에스테르로 구성된 LDL을 남깁니다.
· 모든 장기와 조직에 콜레스테롤을 공급합니다.
· 세포는 B100에 수용체를 가지고 있어 LDL을 인식하고 흡수합니다. 세포는 B100 수용체의 수를 늘리거나 줄여 콜레스테롤 섭취를 조절합니다.
당뇨병에서는 B100의 글리코실화(포도당 첨가)가 발생할 수 있습니다. 결과적으로, 세포는 LDL을 인식하지 못하고 고콜레스테롤혈증이 발생합니다.
LDL은 혈관에 침투할 수 있습니다(동맥경화성 입자).
LDL의 50% 이상이 간으로 되돌아가며, 여기서 콜레스테롤은 담즙산을 합성하고 자체 콜레스테롤 합성을 억제하는 데 사용됩니다.
고콜레스테롤혈증에 대한 보호 메커니즘이 있습니다.
· 부정적 피드백 원리에 따라 자체 콜레스테롤 합성 조절
세포는 B100 수용체의 수를 늘리거나 줄여 콜레스테롤 섭취를 조절합니다.
· HDL의 기능
HDL은 간에서 합성됩니다. 원판 모양이며 콜레스테롤이 거의 포함되어 있지 않습니다.
LVP 기능:
세포 및 기타 지단백질에서 과도한 콜레스테롤을 제거합니다.
· 다른 지단백질에 C-II와 E를 공급합니다.
HDL 기능의 메커니즘:
HDL에는 아포단백질 A1과 LCAT(레시틴 콜레스테롤 아실트랜스퍼라제 효소)가 있습니다.
HDL은 혈액으로 들어가고 LDL은 혈액으로 올라갑니다.
A1은 LDL에 콜레스테롤이 많이 포함되어 있다는 것을 인지하고 LCAT를 활성화시킵니다.
LCAT는 HDL 인지질에서 FA를 절단하여 콜레스테롤로 옮깁니다. 콜레스테롤 에스테르가 형성됩니다.
콜레스테롤 에스테르는 소수성이므로 지단백질 내부로 이동합니다.
주제 8
대사: 단백질 대사
다람쥐 - α-아미노산 잔기가 펩타이드 결합으로 서로 연결된 고분자 화합물입니다.
펩티드 결합은 한 아미노산의 α-카르복실기와 다음 α-아미노산의 아미노기 사이에 위치합니다.
단백질(아미노산)의 기능:
1) 플라스틱 (주요 기능) - 근육, 조직, 보석, 카르니틴, 크레아틴의 단백질, 일부 호르몬 및 효소가 아미노산에서 합성됩니다.
2) 에너지
a) 식품을 통해 과잉 섭취한 경우(>100g)
b) 장기간 단식하는 동안
특질:
아미노산은 지방이나 탄수화물과 달리 입금되지 않습니다 .
체내 유리아미노산의 양은 약 35g이다.
신체의 단백질 공급원:
식품 단백질(주요 공급원)
조직 단백질
· 탄수화물로부터 합성됩니다.
질소 균형
왜냐하면 체내 총 질소의 95%는 아미노산에 속하며, 이들의 신진대사는 다음과 같이 판단할 수 있습니다. 질소 균형 – 들어오는 질소와 소변으로 배설되는 질소의 비율.
ü 양성 – 섭취하는 것보다 배설되는 양이 적습니다(어린이, 임산부, 질병 후 회복 기간 동안).
ü 부정적 – 공급되는 것보다 더 많이 배설됩니다(노령, 장기 질병 기간).
ü 질소 균형 - 건강한 사람의 경우.
왜냐하면 식품 단백질은 아미노산의 주요 공급원입니다. 단백질 영양의 완전성 ».
모든 아미노산은 다음과 같이 나뉩니다.
· 상호 교환 가능(8) - Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
· 부분적으로 교체 가능(2) – Arg, Gis(느리게 합성됨);
· 조건부 교체 가능(2) – Cis, Tyr(합성 가능) ~을 고려하면대체 불가능한 물품 수령 – Met → Cis, Fen → Tyr);
· 대체불가(8) – Val, Ile, Lei, Liz, Met, Tre, Fen, Tpf.
이와 관련하여 단백질이 방출됩니다.
ü 완전 – 모든 필수 아미노산 함유
ü 불완전 – Met 및 Tpf를 포함하지 않습니다.
단백질의 소화
특징:
1) 단백질은 위와 소장에서 소화된다.
2) 효소 – 펩티다제(펩티드 결합 절단):
a) 엑소펩티다제 – CN 말단의 가장자리를 따라
b) 엔도펩티다제 - 단백질 내부
3) 위와 췌장의 효소가 비활성 형태로 생산됩니다 - 전구효소(그들은 자신의 조직을 소화하기 때문에)
4) 부분적인 단백질 분해(PPC의 일부 절단)에 의해 효소가 활성화됩니다.
5) 일부 아미노산은 대장에서 붕괴됩니다.
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1. 구강 내에서는 소화되지 않습니다.
2. 위에서는 단백질에 작용한다 펩신(엔도펩티다제). 방향족 아미노산(Tyr, Fen, Tpf)의 아미노 그룹에 의해 형성된 결합을 분해합니다.
펩신은 주세포에서 비활성 상태로 생산됩니다. 펩시노겐.
정수리 세포는 염산을 생성합니다.
HCl의 기능:
ü 펩신에 대한 최적의 pH(1.5 – 2.0)를 생성합니다.
ü 펩시노겐을 활성화합니다
ü 단백질 변성 (효소 작용 촉진)
ü 살균효과
펩시노겐 활성화
HCl의 영향을 받는 펩시노겐은 42개 아미노산이 천천히 분해되어 활성 펩신으로 전환됩니다. 활성 펩신은 펩시노겐을 빠르게 활성화시킵니다. 자가촉매적으로).
따라서 위에서 단백질은 짧은 펩타이드로 분해되어 장으로 들어갑니다.
3. 장에서는 췌장 효소가 펩타이드에 작용합니다.
트립시노겐, 키모트립시노겐, 프로엘라스타제, 프로카르복시펩티다제의 활성화
장에서는 Enteropeptidase의 영향으로 활성화됩니다. 트립시노겐. 그런 다음 활성화됩니다. 트립신부분적인 단백질 분해를 통해 다른 모든 효소를 활성화합니다(키모트립시노겐 → 키모트립신, 프로엘라스타제 → 엘라스타제, 프로카르복시펩티다제 → 카르복시펩티다아제).
트립신카르복실기 Lys 또는 Arg에 의해 형성된 결합을 절단합니다.
키모트립신– 방향족 아미노산의 카르복실기 사이.
엘라스타제- Ala 또는 Gly의 카르복실기에 의해 형성된 결합.
카르복시펩티다아제 C 말단의 카르복실 결합을 절단합니다.
따라서 짧은 디펩타이드와 트리펩타이드가 장에서 형성됩니다.
4. 장내 효소의 작용으로 유리 아미노산으로 분해됩니다.
효소 - 디-, 트리-, 아미노펩티다아제. 그것들은 특정 종에 국한되지 않습니다.
생성된 유리 아미노산은 Na+(농도 구배에 반대)를 사용하여 2차 능동 수송을 통해 흡수됩니다.
5. 일부 아미노산은 붕괴됩니다.
썩어가는 중 – 가스(NH 3, CH 4, CO 2, 메르캅탄) 방출과 함께 아미노산을 저독성 제품으로 분해하는 효소 과정.
가치: 장내 미생물의 필수 활동을 유지합니다(부패할 때 Tyr는 독성 제품인 페놀과 크레졸, Tpf - 인돌 및 스카톨을 형성함). 독성 제품은 간에 들어가 중화됩니다.
아미노산 이화작용
주요 경로 – 탈아미노화 – 암모니아 형태의 아미노기를 제거하고 질소가 없는 케토산을 형성하는 효소 과정.
산화적 탈아민
· 비산화성(Ser, Tre)
분자내(그의)
· 가수분해
산화적 탈아미노화(메인)
A) 직접 – Glu에만 해당됩니다. 다른 모든 사람들에게는 효소가 비활성 상태입니다.
2단계로 발생합니다:
1) 효소
2) 자발적인
결과적으로 암모니아와 α-케토글루타레이트가 형성됩니다.
트랜스아미네이션 기능:
ü 왜냐면 반응은 가역적이며 비필수 아미노산의 합성에 사용됩니다.
ü 이화작용의 초기 단계(아미노산의 수가 변하지 않기 때문에 아미노전이는 이화작용이 아닙니다)
ü 체내 질소 재분배를 위해;
ü 해당과정에서 수소 전달의 말산-아스파르트산 셔틀 메커니즘에 참여합니다(반응 6).
ALT 및 AST의 활동을 확인하려면클리닉에서는 심장 및 간 질환을 진단하기 위해 de Ritis 계수를 측정합니다.
0.6 - 간염,
1 – 간경변,
10 – 심근경색.
탈카르복실화아미노산 - 아미노산에서 CO 2 형태의 카르복실기를 제거하는 효소 과정.
결과적으로 생물학적 활성 물질이 형성됩니다. 생체 아민.
효소 – 탈탄산효소.
보조효소 – 피리독살 인산염 ← vit. 6시에.
효과를 발휘한 후 생체 아민은 두 가지 방법으로 중화됩니다.
1) 메틸화(CH 3 추가, 기증자 - SAM);
2) NH 3 (MAO 효소 - 모노아민 산화효소) 형태의 아미노기를 제거하여 산화합니다.
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