Биосинтезата на масните киселини вклучува низа реакции кои не одговараат на процесот на нивно разградување.
Особено, специјалните протеини - ACP (протеини на ацил носители) - се посредници во синтезата на масни киселини. Спротивно на тоа, распаѓањето на масни киселини користи HS-CoA.
Синтезата на масни киселини се јавува во цитозолот, а распаѓањето на масните киселини се случува во митохондриите.
Во синтезата на масни киселини се користи коензимот NADP^/NADPH, додека разградувањето на масните киселини го вклучува коензимот NAD+/NADH.
Масните киселини кои ги сочинуваат ткивните липиди може да се поделат на краток синџир (2-6 јаглеродни атоми), среден ланец (8-12 јаглеродни атоми) и долг ланец (14-20 или повеќе јаглеродни атоми по молекула). Повеќето масни киселини во животинското ткиво се со долг ланец. Огромното мнозинство на масни киселини во телото содржи парен број јаглеродни атоми по молекула (C: 16,18, 20), иако мастите од нервното ткиво исто така содржат подолги молекули на масни киселини, вклучувајќи 22 јаглеродни атоми со шест двојни врски.
Киселина со една двојна врска е мононезаситена масна киселина, додека киселина со две или повеќе изолирани двојни врски е полинезаситена.
табела 2
Есенцијални масни киселини кај цицачите
|
Име на киселина |
Киселина структура |
Број и позиција на двојни врски |
|
Мрсна |
SzNtCOON |
|
|
Најлон |
||
|
Каприлик |
StNyuSOUN |
|
|
Каприноваја |
||
|
Лаурик |
C11H21COOH |
|
|
Миристичка |
SpNzsSOUN |
|
|
Палмитски |
C15H31COOH |
|
|
Стеарик |
С17Н35СООН |
|
|
Олеик |
СпНззНаСКОРО |
|
|
Линолеинска |
С17Н31СООН |
|
|
Линоленски |
СпНззНаСКОРО |
|
|
Арахидонски |
С19Н31СООН |
4 (5, 8. 11, 14) |
Незаситените масни киселини обично се во цис форма. Мастите од растенијата и рибите содржат повеќе полинезаситени масни киселини, додека во мастите од цицачите и птиците доминираат заситените масни киселини.
Диететските масни киселини и нивната ендогена биосинтеза се неопходни за телото да добие енергија и да формира хидрофобни компоненти на биомолекулите. Вишокот на протеини и јаглехидрати во исхраната активно се претвораат во масни киселини и се складираат во форма на триглицериди.
Повеќето ткива се способни да синтетизираат заситени масни киселини. Важна во квантитативна смисла е синтезата на масни киселини првенствено во црниот дроб, цревата, масното ткиво, млечната жлезда, коскената срцевина и белите дробови. Ако оксидацијата на масните киселини се случува во митохондриите на клетките, тогаш нивната синтеза се одвива во цитоплазмата.
Главниот начин да се обезбеди телото со масни киселини е нивната биосинтеза од мали посредни молекули, деривати на катаболизмот на јаглени хидрати, индивидуални амино киселини и други масни киселини. Типично, прво се синтетизира заситената 16-карбоксилна киселина, палмитинска киселина, а сите други масни киселини се модификации на палмитинската киселина.
Сите реакции на синтезата на масни киселини се катализираат од мултиензимски комплекс, синтаза на масни киселини, која се наоѓа во цитозолот. Ацетил-CoA е директен извор на јаглеродни атоми за оваа синтеза. Главните добавувачи на молекули на ацетил-CoA се: распаѓање на аминокиселините, оксидација на масни киселини, пируват гликолиза.
Малонил-CoA, неопходен за синтеза на масни киселини, доаѓа како резултат на карбоксилација на ацетил-CoA, а потребниот NADPH може да се добие и на патеката на пентоза фосфатот.
Молекулите на ацетил-CoA главно се наоѓаат во митохондриите. Сепак, внатрешната митохондријална мембрана е непропустлива за таква релативно голема молекула како што е ацетил-CoA. Затоа, за да се пресели од митохондрион до цитоплазмата, ацетил-CoA, со учество на цитрат синтаза, комуницира со оксалоцетна киселина, формирајќи лимонска киселина:
Во цитоплазмата, лимонската киселина се разложува под влијание на цитрат лиаза:
Така, лимонската киселина делува како транспортер на ацетил-CoA. Кај преживарите, наместо лимонска киселина во цитоплазмата на клетката, се користи ацетат, кој се формира во руменот од полисахариди, кој се претвора во ацетил-CoA во клетките на црниот дроб и масното ткиво.
1. Во првата фаза од биосинтезата на масните киселини, ацетил-CoA комуницира со специјален ацил-трансфер протеин (HS-APP), кој содржи витамин Б 3 и сулфхидрилна група (HS), слична на структурата на коензимот А:
2. Задолжителен среден производ во синтезата е малонил-CoA, кој се формира во реакцијата на карбоксилација на ацетил-CoA со учество на АТП и ензимот што содржи биотин - ацетил-CoA карбоксилаза:
Биотинот (витамин H) како коензим на карбоксилаза е ковалентно поврзан со апоензимот за трансфер со еден јаглерод. Ацетил-КоА карбоксилазата е мултифункционален ензим кој ја регулира стапката на синтеза на масни киселини. Инсулинот ја стимулира синтезата на масни киселини преку активирање на карбоксилазата, додека адреналинот и глукагонот имаат спротивен ефект.
3. Добиениот малонил-S-CoA комуницира со HS-ACP со учество на ензимот малонил трансацилаза:
4. Во следната реакција на кондензација, под влијание на ензимот ацил-малонил-B-ACP синтаза, интеракцијата на малонил-B-ACP и ацетил-B-ACP се јавува за да се формира ацето-ацетил-B-ACP:
5. Ацетоацетил-B-ACP се редуцира со учество на NADP +-зависна редуктаза за да се формира p-хидроксилбутирил-B-ACP:
7. Во следната реакција, кротонил-B-ACP се редуцира со NADP +-зависна редуктаза за да се формира бутирил-B-ACP:
Во случај на синтеза на палмитинска киселина (C: 16), неопходно е да се повторат уште шест циклуси на реакции, од кои секој започнува со додавање на малонил-B-ACP молекула на карбоксилниот крај на синтетизираната масна киселина. Така, со додавање на една молекула на малонил-B-ACP, јаглеродниот синџир на синтетизираната палмитинска киселина се зголемува за два јаглеродни атоми.
8. Синтезата на палмитинска киселина е завршена со хидролитичко расцепување на HS-ACP од палмитил-B-ACP со учество на ензимот декацилаза:
Синтезата на палмитинска киселина е основа за синтеза на други масни киселини, вклучувајќи ги и мононезаситените киселини (олеинска киселина, на пример). Слободната палмитинска киселина се претвора во палмитил-S-CoA со учество на тиокиназа. Палмитил-S-КоА во цитоплазмата може да се користи во синтезата на едноставни и сложени липиди или да се снабдува со учество на карнитин во митохондриите за синтеза на масни киселини со подолг јаглероден ланец.
Митохондриите и мазниот ендоплазматичен ретикулум содржат систем на ензими за издолжување на масни киселини за синтеза на киселини со 18 или повеќе јаглеродни атоми со продолжување на јаглеродниот синџир на масни киселини од 12 на 6 јаглеродни атоми. Ако се користи пропионил-S-KoA наместо ацетил-S-KoA, синтезата резултира со масна киселина со непарен број јаглеродни атоми.
Вкупната синтеза на палмитинска киселина може да се претстави со следнава равенка:
Ацетил-S-CoA во цитоплазмата во оваа синтеза служи како извор на јаглеродни атоми на молекулата на палмитинската киселина. АТП е потребен за активирање на ацетил-S-KoA, додека NADPH + H + е задолжително средство за намалување. NADPH + + H + во црниот дроб се формира во реакции на патеката на пентоза фосфат. Само во присуство на овие основни компоненти се јавува синтеза на масни киселини во клетката. Следствено, биосинтезата на масните киселини бара гликоза, која го снабдува процесот со ацетил радикали, CO 2 и H 2 во форма на NADPH 2 .
Сите ензими на биосинтезата на масни киселини, вклучително и HS-ACP, се наоѓаат во клеточната цитоплазма во форма на мултиензимски комплекс наречен синтетаза на масни киселини.
Синтезата на олеинска (незаситена) киселина со една двојна врска се јавува поради реакцијата на заситената стеаринска киселина со NADPH + H + во присуство на кислород:
Во хепатоцитите и во млечната жлезда на доилки, NADPH 2, неопходен за синтеза на масни киселини, се обезбедува преку патеката на пентоза фосфат. Ако кај повеќето еукариоти синтезата на масни киселини се случува исклучиво во цитоплазмата, тогаш синтезата на масни киселини во фотосинтетичките растителни клетки се одвива во стромата на хлоропластите.
Полинезаситените масни киселини - линолни (C 17 H 31 COOH), линоленски (C 17 H 29 COOH), кои имаат двојни врски во близина на метил крајот на јаглеродниот синџир, не се синтетизираат во телото на цицачите поради недостаток на потребни ензими (десатурази ) кои обезбедуваат формирање на незаситени врски во молекулата. Сепак, арахидонската киселина (C 19 H 31 COOH) може да се синтетизира од линолова киселина. За возврат, арахидонската киселина е претходник во синтезата на простагландините. Имајте на ум дека растенијата се способни да синтетизираат двојни врски на позициите 12 и 15 од јаглеродниот синџир со учество на потребните ензими во синтезата на линолова и линоленска киселина.
Примарната улога на сите полинезаситени масни киселини е веројатно да обезбедат течни својства во биолошките мембрани. Ова се потврдува со фактот дека пониските организми имаат способност да го менуваат составот на фосфолипидните масни киселини поради нивната флуидност, на пример, при различни температури на околината. Ова се постигнува со зголемување на процентот на масни киселини со двојни врски или со зголемување на степенот на незаситеност на масните киселини.
Метиленскиот јаглерод од која било двојна врска во структурата на полинезаситената масна киселина е многу чувствителен на отстранување на водородот и фиксирање на кислородот за да се формираат слободни радикали. Така формираните молекули на хидропероксид формираат диалдехиди, главно во форма на малондијалдехид. Вториот е способен да предизвика вкрстени врски што доведуваат до цитотоксичност, мутагеност, уништување на мембраната и ензимска модификација. Полимеризацијата на малоналдехид го формира нерастворливиот пигмент липофусцин, кој се акумулира со возраста во некои ткива.
Интересот за полинезаситените масни киселини на биохемиско ниво произлегува од истражувањата кои сугерираат дека диетите со високо ниво на полинезаситени масни киселини во однос на нивоата на заситени масни киселини помагаат во намалување на нивото на холестерол во телото.
Кај гладните животни, кога последователно се хранат со диета богата со јаглени хидрати и малку маснотии, активноста на ацетил-CoA карбоксилазата е значително засилена со ковалентна модификација и синтезата на масни киселини се јавува во рок од неколку дена. Ова е адаптивна контрола на регулирањето на метаболизмот на мастите. Синтезата и оксидацијата на масните киселини во телото се меѓусебно зависни процеси. Кога животното гладува, нивото на слободни масни киселини во крвта се зголемува поради зголемената активност на липазата на масните клетки под влијание на хормони како што се адреналин и глукагон. Биосинтезата на масните киселини, претворајќи ги молекулите NADPH + H + во NADP~, предизвикува разградување на гликозата долж патеката на пентоза фосфат. Така, гликозата е незаменлива во биосинтезата на масните киселини, обезбедувајќи не само ацетил радикали, туку и коензими во форма на NADPH + H +.
Слободните масни киселини се врзуваат за серумскиот албумин, кој е главен транспортер на неестерифицираните масни киселини. Во комбинација со албумин, масните киселини претставуваат активен транспортен извор на енергија за различни ткива во одреден временски период. Сепак, нервното ткиво, кое ја добива речиси целата своја енергија од гликозата, не е во состојба да ги користи масните киселини врзани за албумин за енергија.
Концентрацијата на слободните масни киселини во крвта е релативно константна (0,6 mM). Нивниот полуживот е само две минути. Црниот дроб интензивно ги вклучува масните киселини во синтезата на триглицеридите, врзувајќи ги во липопротеини со мала густина (LDL), кои влегуваат во циркулацијата на крвта. ЛДЛ го носи холестеролот во крвната плазма до различни ткива и ѕидовите на крвните садови.
Претходно, се претпоставуваше дека процесите на расцепување се пресврт на процесите на синтеза, вклучително и синтезата на масни киселини се сметаше како процес обратен на нивната оксидација.
Сега е утврдено дека митохондријалниот систем на биосинтеза на масни киселини, вклучувајќи малку изменета низа на реакцијата на β-оксидација, врши само издолжување на масните киселини со среден ланец што веќе постојат во телото, додека целосната биосинтеза на палмитинската киселина од ацетил-CoA активно продолжува надвор од митохондриитена сосема поинаков пат.
Ајде да погледнеме некои важни карактеристики на патеката за биосинтеза на масни киселини.
1. Синтезата се јавува во цитозолот, за разлика од распаѓањето, кое се случува во митохондријалната матрица.
2. Посредниците за синтеза на масни киселини се ковалентно поврзани со сулфхидрилните групи на ацил трансфер протеинот (ATP), додека посредниците за деградација на масни киселини се поврзани со коензимот А.
3. Многу ензими за синтеза на масни киселини во повисоките организми се организирани во мултиензимски комплекс наречен синтетаза на масни киселини. Спротивно на тоа, се чини дека ензимите кои го катализираат разградувањето на масните киселини не се поврзуваат.
4. Растечкиот синџир на масни киселини се продолжува со секвенцијално додавање на компоненти од два јаглерода добиени од ацетил-CoA. Активираниот донатор на компонентите со два јаглерод во фазата на издолжување е малонил-ACP. Реакцијата на издолжување се активира со ослободување на CO 2 .
5. NADPH игра улога на редукционо средство во синтезата на масни киселини.
6. Во реакциите учествува и Mn 2+.
7. Издолжувањето под влијание на комплексот синтетаза на масни киселини запира во фазата на формирање на палмитат (C 16). Понатамошно издолжување и воведување на двојни врски се врши од други ензимски системи.
Формирање на малонил коензим А
Синтезата на масни киселини започнува со карбоксилација на ацетил-CoA во малонил-CoA. Оваа неповратна реакција е клучен чекор во синтезата на масни киселини.
Се катализира синтезата на Малонил-КоА ацетил-CoA карбоксилазаи се врши со користење на енергијата на АПР. Изворот на CO 2 за карбоксилација на ацетил-CoA е бикарбонат.
Ориз. Синтеза на малонил-CoA
Ацетил-КоА карбоксилазата содржи како протетска група биотин.
Ориз. Биотин
Ензимот се состои од променлив број на идентични подединици, од кои секоја содржи биотин, биотин карбоксилаза, карбоксибиотин трансфер протеин, транскарбоксилаза, како и регулаторен алостеричен центар, т.е. претставува мултиензимски комплекс.Карбоксилната група на биотин е ковалентно врзана за ε-амино групата на лизинскиот остаток на преносниот протеин на карбоксибиотин. Карбоксилацијата на биотинската компонента во формираниот комплекс се катализира од втората подединица, биотин карбоксилаза. Третата компонента на системот, транскарбоксилазата, го катализира трансферот на активиран CO 2 од карбоксибиотин во ацетил-CoA.
Биотин ензим + ATP + HCO 3 - ↔ CO 2 ~ Биотин ензим + ADP + Pi,
CO 2 ~ Биотин-ензим + Ацетил-КоА ↔ Молонил-КоА + Биотин-ензим.
Должината и флексибилноста на врската помеѓу биотинот и неговиот транспортен протеин овозможуваат активираната карбоксилна група да се движи од едно активно место на ензимскиот комплекс на друго.
Кај еукариотите, ацетил-CoA карбоксилазата постои како протомер без ензимска активност (450 kDa) или како активен филаментозен полимер. Нивната интерконверзија е регулирана алостерски. Клучниот алостеричен активатор е цитрат, што ја поместува рамнотежата кон активната фиброзна форма на ензимот. Оптималната ориентација на биотинот во однос на супстратите се постигнува во фиброзна форма. За разлика од цитратот, палмитоил-CoA ја менува рамнотежата кон неактивна протомерна форма. Така, палмитоил-CoA, крајниот производ, го инхибира првиот критичен чекор во биосинтезата на масни киселини. Регулирањето на ацетил-CoA карбоксилазата во бактериите остро се разликува од онаа кај еукариотите, бидејќи во нив масните киселини се првенствено прекурсори на фосфолипидите, а не резервно гориво. Овде, цитратот нема ефект врз бактериската ацетил-CoA карбоксилаза. Активноста на транскарбоксилазната компонента на системот е регулирана со гванин нуклеотиди, кои ја координираат синтезата на масните киселини со растот и поделбата на бактериите.
Градежниот блок за синтеза на масни киселини во клеточниот цитозол е ацетил-CoA, кој се формира на два начина: или како резултат на оксидативна декарбоксилација на пируватот. (види Сл. 11, Фаза III), или како резултат на б-оксидација на масните киселини (види Сл. 8).
Слика 11 – Шема на конверзија на јаглени хидрати во липиди
Да потсетиме дека конверзијата на пируватот формиран за време на гликолизата во ацетил-CoA и неговото формирање при б-оксидација на масните киселини се случува во митохондриите. Синтезата на масни киселини се јавува во цитоплазмата. Внатрешната митохондријална мембрана е непропустлива за ацетил-CoA. Неговото влегување во цитоплазмата се врши со вид на олеснета дифузија во форма на цитрат или ацетилкарнитин, кои во цитоплазмата се претвораат во ацетил-CoA, оксалоацетат или карнитин. Сепак, главниот пат за пренос на ацетил-CoA од митохондрионот до цитозолот е цитратниот пат (види Сл. 12).
Прво, интрамитохондријалниот ацетил-CoA реагира со оксалоацетат, што резултира со формирање на цитрат. Реакцијата е катализирана од ензимот цитрат синтаза. Добиениот цитрат се транспортира преку митохондријалната мембрана во цитозолот со помош на специјален транспортен систем на трикарбоксилат.
Во цитозолот, цитратот реагира со HS-CoA и ATP и повторно се распаѓа на ацетил-CoA и оксалоацетат. Оваа реакција се катализира со АТП цитрат лиаза. Веќе во цитосолот, оксалоацетатот, со учество на транспортниот систем на цитосолен дикарбоксилат, се враќа во митохондријалната матрица, каде што се оксидира до оксалоацетат, со што се завршува таканаречениот шатл циклус:
Слика 12 – Шема на трансфер на ацетил-CoA од митохондриите во цитозолот
Биосинтезата на заситените масни киселини се јавува во насока спротивна на нивната б-оксидација; растот на јаглеводородните синџири на масни киселини се врши поради последователно додавање на двојаглероден фрагмент (C2) - ацетил-CoA - на нивните краеви. (види Сл. 11, стадиум IV.).
Првата реакција во биосинтезата на масните киселини е карбоксилација на ацетил-CoA, за која се потребни CO 2, ATP и Mn јони. Оваа реакција е катализирана од ензимот ацетил-CoA - карбоксилаза. Ензимот содржи биотин (витамин H) како протетска група. Реакцијата се јавува во две фази: 1 - карбоксилација на биотин со учество на ATP и II - трансфер на карбоксилната група во ацетил-CoA, што резултира со формирање на малонил-CoA:
Малонил-КоА е првиот специфичен производ на биосинтезата на масни киселини. Во присуство на соодветен ензимски систем, малонил-CoA брзо се претвора во масни киселини.
Треба да се напомене дека стапката на биосинтеза на масни киселини се одредува според содржината на шеќер во клетката. Зголемувањето на концентрацијата на гликоза во масното ткиво на луѓето и животните и зголемувањето на стапката на гликолиза го стимулираат процесот на синтеза на масни киселини. Ова покажува дека метаболизмот на мастите и јаглените хидрати се тесно поврзани еден со друг. Важна улога овде игра реакцијата на карбоксилација на ацетил-CoA со неговата конверзија во малонил-CoA, катализирана од ацетил-CoA карбоксилаза. Активноста на второто зависи од два фактори: присуство на масни киселини со висока молекуларна тежина и цитрат во цитоплазмата.
Акумулацијата на масни киселини има инхибиторно дејство врз нивната биосинтеза, т.е. ја инхибираат активноста на карбоксилазата.
Посебна улога има цитратот, кој е активатор на ацетил-CoA карбоксилазата. Цитратот во исто време ја игра улогата на врска во метаболизмот на јаглени хидрати и масти. Во цитоплазмата, цитратот има двоен ефект во стимулирање на синтезата на масни киселини: прво, како активатор на ацетил-CoA карбоксилаза и, второ, како извор на ацетил групи.
Многу важна карактеристика на синтезата на масни киселини е тоа што сите меѓупроизводи од синтезата се ковалентно поврзани со ацил трансфер протеинот (HS-ACP).
HS-ACP е нискомолекуларен протеин кој е термостабилен, содржи активна HS група и чија протетска група содржи пантотенска киселина (витамин Б 3). Функцијата на HS-ACP е слична на функцијата на ензимот А (HS-CoA) во б-оксидацијата на масните киселини.
Во процесот на градење на синџир на масни киселини, меѓупроизводите формираат естерски врски со ABP (види Сл. 14):
Циклусот на издолжување на синџирот на масни киселини вклучува четири реакции: 1) кондензација на ацетил-ACP (C 2) со малонил-ACP (C 3); 2) реставрација; 3) дехидрација и 4) второ намалување на масните киселини. На сл. На слика 13 е прикажан дијаграм на синтеза на масни киселини. Еден циклус на издолжување на синџирот на масни киселини вклучува четири последователни реакции.
Слика 13 – Шема на синтеза на масни киселини
Во првата реакција (1) - реакцијата на кондензација - ацетил и малонил групи комуницираат едни со други за да формираат ацетоацетил-ABP со истовремено ослободување на CO 2 (C 1). Оваа реакција е катализирана од кондензирачкиот ензим b-ketoacyl-ABP синтетаза. СО 2 отцепен од малонил-ACP е истиот CO 2 кој учествувал во реакцијата на карбоксилација на ацетил-ACP. Така, како резултат на реакцијата на кондензација, формирањето на соединение со четири јаглерод (C 4) се јавува од компонентите со две јаглерод (C 2) и три јаглерод (C 3).
Во втората реакција (2), реакција на редукција катализирана од б-кетоацил-ACP редуктаза, ацетоацетил-ACP се претвора во б-хидроксибутирил-ACP. Средството за намалување е NADPH + H +.
Во третата реакција (3) од циклусот на дехидрација, молекулата на вода се одвојува од b-хидроксибутирил-ACP за да се формира кротонил-ACP. Реакцијата се катализира со б-хидроксиацил-ACP дехидратаза.
Четвртата (последна) реакција (4) од циклусот е редукција на кротонил-ACP во бутирил-ACP. Реакцијата се јавува под дејство на еноил-ACP редуктаза. Улогата на редукциониот агенс овде ја игра втората молекула NADPH + H +.
Потоа се повторува циклусот на реакции. Да претпоставиме дека се синтетизира палмитинска киселина (C 16). Во овој случај, формирањето на бутирил-ACP е завршено само со првиот од 7-те циклуси, во секој од кои почетокот е додавање на молонил-ACP молекула (C 3) - реакција (5) на карбоксилниот крај на растечки синџир на масни киселини. Во овој случај, карбоксилната група се дели во форма на CO 2 (C 1). Овој процес може да се претстави на следниов начин:
C 3 + C 2 ® C 4 + C 1 – 1 циклус
C 4 + C 3 ® C 6 + C 1 – 2 циклус
C 6 + C 3 ® C 8 + C 1–3 циклус
C 8 + C 3 ® C 10 + C 1 – 4 циклус
C 10 + C 3 ® C 12 + C 1 – 5 циклус
C 12 + C 3 ® C 14 + C 1 – 6 циклус
C 14 + C 3 ® C 16 + C 1 – 7 циклус
Може да се синтетизираат не само повисоки заситени масни киселини, туку и незаситени. Мононезаситените масни киселини се формираат од заситените масни киселини како резултат на оксидација (десатурација) катализирана од ацил-CoA оксигеназа. За разлика од растителните ткива, животинските ткива имаат многу ограничена способност да ги претвораат заситените масни киселини во незаситени масни киселини. Утврдено е дека двете најчести мононезаситени масни киселини, палмитолеинска и олеинска, се синтетизираат од палмитинска и стеаринска киселина. Во телото на цицачите, вклучително и луѓето, линолната (C 18:2) и линоленската (C 18:3) киселини не можат да се формираат, на пример, од стеаринска киселина (C 18:0). Овие киселини припаѓаат на категоријата есенцијални масни киселини. Во есенцијалните масни киселини спаѓаат и арахидната киселина (C 20:4).
Заедно со дезатурација на масните киселини (создавање двојни врски) се јавува и нивно издолжување (издолжување). Покрај тоа, двата од овие процеси може да се комбинираат и повторат. Издолжување на синџирот на масни киселини се случува со секвенцијално додавање на фрагменти од два јаглерод до соодветниот ацил-CoA со учество на малонил-CoA и NADPH + H +.
Слика 14 ги прикажува патиштата за конверзија на палмитинската киселина во реакции на дезатурација и издолжување.
Слика 14 – Шема на конверзија на заситени масни киселини
до незаситени
Синтезата на која било масна киселина е завршена со расцепување на HS-ACP од ацил-ACP под влијание на ензимот деацилаза. На пример:
Добиениот ацил-CoA е активната форма на масната киселина.
Бидејќи способноста на животните и луѓето да складираат полисахариди е прилично ограничена, гликозата добиена во количини што ги надминуваат непосредните енергетски потреби и „капацитетот за складирање“ на телото може да биде „градежен материјал“ за синтеза на масни киселини и глицерол. За возврат, масните киселини, со учество на глицерол, се претвораат во триглицериди, кои се депонираат во масното ткиво.
Важен процес е и биосинтезата на холестеролот и другите стероли. Иако во квантитативна смисла, патот на синтеза на холестерол не е толку важен, тој е од големо значење поради фактот што бројни биолошки активни стероиди се формираат од холестеролот во телото.
Синтеза на повисоки масни киселини во телото
Во моментов, механизмот на биосинтеза на масни киселини кај животните и луѓето, како и ензимските системи кои го катализираат овој процес, се доволно проучени. Синтезата на масни киселини во ткивата се јавува во цитоплазмата на клетката. Во митохондриите главно се јавува издолжување на постоечките синџири на масни киселини 1 .
1 Ин витро експериментите покажаа дека изолираните митохондрии имаат занемарлива способност да инкорпорираат означена оцетна киселина во масни киселини со долг ланец.На пример, утврдено е дека палмитинската киселина се синтетизира главно во цитоплазмата на клетките на црниот дроб, а во митохондриите на клетките на црниот дроб, врз основа на палмитинска киселина веќе синтетизирана во цитоплазмата на клетката или врз основа на масни киселини на егзогено потекло, т.е. кои доаѓаат од цревата, масни киселини кои содржат 18, 20 и 22 атоми на јаглерод. Во овој случај, реакциите на синтеза на масни киселини во митохондриите се во суштина обратни реакции на оксидација на масни киселини.
Екстрамитохондријалната синтеза (основна, главна) на масни киселини во својот механизам остро се разликува од процесот на нивна оксидација. Градежниот блок за синтеза на масни киселини во клеточната цитоплазма е ацетил-CoA, кој главно се добива од митохондријалниот ацетил-CoA. Исто така, утврдено е дека присуството на јаглерод диоксид или бикарбонат јон во цитоплазмата е важно за синтезата на масни киселини. Покрај тоа, беше откриено дека цитратот ја стимулира синтезата на масни киселини во клеточната цитоплазма. Познато е дека ацетил-CoA формиран во митохондриите за време на оксидативна декарбоксилација не може да дифундира во клеточната цитоплазма, бидејќи митохондријалната мембрана е непропустлива за овој супстрат. Се покажа дека митохондријалниот ацетил-CoA комуницира со оксалоацетат, што резултира со формирање на цитрат, кој слободно продира во клеточната цитоплазма, каде што се расцепува до ацетил-CoA и оксалоацетат:
Затоа, во овој случај, цитратот делува како носител на ацетил радикалот.
Постои уште еден начин за пренесување на интрамитохондријалниот ацетил-CoA во клеточната цитоплазма. Ова е патека која вклучува карнитин. Погоре беше наведено дека карнитинот ја игра улогата на носител на ацилни групи од цитоплазмата до митохондриите за време на оксидацијата на масните киселини. Очигледно, тој може да ја изврши оваа улога и во обратниот процес, т.е. во трансферот на ацилни радикали, вклучувајќи го и ацетил радикалот, од митохондриите во клеточната цитоплазма. Меѓутоа, кога станува збор за синтеза на масни киселини, оваа транспортна патека на ацетил-CoA не е главната.
Најважниот чекор во разбирањето на процесот на синтеза на масни киселини беше откривањето на ензимот ацетил-КоА карбоксилаза. Овој комплексен ензим кој содржи биотин ја катализира ATP-зависната синтеза на малонил-CoA (HOOC-CH2-CO-S-CoA) од ацетил-CoA и CO2.
Оваа реакција се јавува во две фази:
Утврдено е дека цитратот функционира како активатор на реакцијата на ацетил-CoA карбоксилаза.
Малонил-КоА е првиот специфичен производ на биосинтезата на масни киселини. Во присуство на соодветен ензимски систем, малонил-CoA (кој пак се формира од ацетил-CoA) брзо се претвора во масни киселини.
Ензимскиот систем кој синтетизира повисоки масни киселини се состои од неколку ензими меѓусебно поврзани на одреден начин.
Во моментов, процесот на синтеза на масни киселини е детално проучен кај E. coli и некои други микроорганизми. Во E. coli, мултиензимскиот комплекс наречен синтетаза на масни киселини се состои од седум ензими поврзани со таканаречениот ацил трансфер протеин (ATP). Овој протеин е релативно термостабилен, има слободен HS-rpynny и е вклучен во процесот на синтеза на повисоки масни киселини во речиси сите негови фази. Релативната молекуларна тежина на APB е околу 10.000 далтони.
Следното е редоследот на реакции што се случуваат за време на синтезата на масни киселини:
Потоа се повторува циклусот на реакции. Да претпоставиме дека се синтетизира палмитинска киселина (C 16); во овој случај, само првиот од седумте циклуси е завршен со формирање на бутирил-ACP, од кои секоја започнува со додавање на малонил-ACP молекула на карбоксилниот крај на растечкиот синџир на масни киселини. Во овој случај, молекулата HS-ACP и дисталната карбоксилна група на малонил-ACP се поделени во форма на CO2. На пример, бутирил-ACP формиран во првиот циклус е во интеракција со малонил-ACP:
Синтезата на масни киселини е завршена со расцепување на HS-ACP од ацил-ACP под влијание на ензимот декацилаза, на пример:
Целокупната равенка за синтеза на палмитинска киселина може да се напише на следниов начин:
Или, имајќи предвид дека за формирање на една молекула на малонил-CoA од ацетил-CoA потребна е една молекула ATP и една молекула CO 2, целокупната равенка може да се претстави на следниов начин:
Главните фази на биосинтезата на масни киселини може да се претстават во форма на дијаграм.
Во споредба со β-оксидацијата, биосинтезата на масните киселини има голем број на карактеристични карактеристики:
- синтезата на масни киселини главно се врши во цитоплазмата на клетката, а оксидацијата - во митохондриите;
- учество во процесот на биосинтеза на малонил-CoA масните киселини, кои се формираат со врзување на CO 2 (во присуство на ензим на биотин и АТП) со ацетил-CoA;
- ацил-трансфер протеин (HS-ACP) е вклучен во сите фази на синтезата на масни киселини;
- неопходност за синтеза на масни киселини на коензимот NADPH 2. Вториот во телото се формира делумно (50%) во реакциите на циклусот на пентоза (хексоза монофосфат „шант“), делумно како резултат на редукцијата на NADP со малат (јаболкова киселина + NADP-пируванска киселина + CO 2 + NADPH 2);
- реставрација на двојната врска во реакцијата на еноил-ACP редуктаза се случува со учество на NADPH 2 и ензим чија протетска група е флавин мононуклеотид (FMN);
- При синтезата на масни киселини се формираат хидрокси деривати кои по својата конфигурација припаѓаат на серијата D на масни киселини, а при оксидација на масните киселини се формираат хидрокси деривати од серијата L.
Формирање на незаситени масни киселини
Незаситените масни киселини се присутни во ткивата на цицачите и може да се класифицираат во четири фамилии, кои се разликуваат по должината на алифатичниот синџир помеѓу терминалната метил група и најблиската двојна врска:
Утврдено е дека двете најчести монозаситени масни киселини, палмитолеинска и олеинска, се синтетизираат од палмитинска и стеаринска киселина. Двојната врска се внесува во молекулата на овие киселини во микрозомите на клетките на црниот дроб и масното ткиво со учество на специфична оксигеназа и молекуларен кислород. Во оваа реакција, една молекула на кислород се користи како акцептор на два пара електрони, од кои едниот пар припаѓа на супстратот (Acyl-CoA), а другиот на NADPH 2:
Во исто време, ткивата на луѓето и голем број животни не се во можност да синтетизираат линолна и линоленска киселина, туку мора да ги примат од храна (синтезата на овие киселини ја вршат растенијата). Во овој поглед, линолеинските и линоленските киселини, кои содржат две и три двојни врски, соодветно, се нарекуваат есенцијални масни киселини.
Сите други полинезаситени киселини кои се наоѓаат кај цицачите се формираат од четири прекурсори (палмитолеинска киселина, олеинска киселина, линолова киселина и линоленска киселина) со дополнително продолжување на синџирот и/или воведување на нови двојни врски. Овој процес се јавува со учество на митохондријални и микрозомални ензими. На пример, синтезата на арахидонска киселина се јавува според следнава шема:
Биолошката улога на полинезаситените масни киселини стана значително појасна во врска со откривањето на нова класа на физиолошки активни соединенија - простагландини.
Биосинтеза на триглицериди
Постои причина да се верува дека стапката на биосинтеза на масни киселини во голема мера е одредена од стапката на формирање на триглицериди и фосфолипиди, бидејќи слободните масни киселини се присутни во ткивата и крвната плазма во мали количини и вообичаено не се акумулираат.
Синтезата на триглицериди се јавува од глицерол и масни киселини (главно стеаринска, палмитинска и олеинска). Патот на биосинтезата на триглицеридите во ткивата продолжува преку формирање на глицерол-3-фосфат како средно соединение. Во бубрезите, како и во цревниот ѕид, каде што активноста на ензимот глицерол киназа е висока, глицеролот се фосфорилира со АТП за да формира глицерол-3-фосфат:
Во масното ткиво и мускулите, поради многу ниската активност на глицерол киназата, формирањето на глицерол-3-фосфат главно се должи на гликолиза или гликогенолиза 1 . 1 Во случаи кога содржината на гликоза во масното ткиво е намалена (на пример, за време на постот), се формира само мала количина на глицерол-3-фосфат и слободните масни киселини ослободени за време на липолизата не можат да се користат за ресинтеза на триглицериди, така што масните киселини го напуштаат масното ткиво. Напротив, активирањето на гликолизата во масното ткиво промовира акумулација на триглицериди во него, како и нивните составни масни киселини.Познато е дека дихидроксиацетон фосфат се формира за време на гликолитичкото разградување на гликозата. Вториот, во присуство на цитоплазматска NAD-зависна глицерол фосфат дехидрогеназа, е способен да се претвори во глицерол-3-фосфат:
Во црниот дроб, забележани се двата патишта за формирање на глицерол-3-фосфат.
Добиениот глицерол-3-фосфат се ацилира на еден или друг начин со две молекули на масна киселина добиена од CoA (т.е. „активни“ форми на масната киселина) 2 . 2 Кај некои микроорганизми, на пример, E. coli, донорот на ацилната група не се CoA-проводници, туку ACP-деривати на масната киселина.Како резултат на тоа, се формира фосфатидна киселина:
Забележете дека иако фосфатидна киселина е присутна во клетките во исклучително мали количини, таа е многу важен меѓупроизвод заеднички за биосинтезата на триглицеридите и глицерофосфолипидите (види дијаграм).
Ако се синтетизираат триглицериди, тогаш се случува дефосфорилација на фосфатидна киселина со помош на специфична фосфатаза (фосфатидат фосфатаза) и формирање на 1,2-диглицерид:
Биосинтезата на триглицеридите е завршена со естерификација на добиениот 1,2-диглицерид со трета молекула на ацил-CoA:
Биосинтеза на глицерофосфолипиди
Синтезата на најважните глицерофосфолипиди е локализирана главно во ендоплазматскиот ретикулум на клетката. Прво, фосфатидна киселина, како резултат на реверзибилна реакција со цитидин трифосфат (CTP), се претвора во цитидин дифосфат диглицерид (CDP-диглицерид):
Потоа, во последователните реакции, од кои секоја е катализирана од соодветниот ензим, цитидин монофосфатот се поместува од молекулата на CDP-диглицерид со едно од двете соединенија - серин или инозитол, формирајќи фосфатидилсерин или фосфатидилинозитол, или 3-глицерол-1. фосфат. Како пример, даваме формирање на фосфатидилсерин:
За возврат, фосфатидилсерин може да се декарбоксилира за да формира фосфатидилетаноламин:
Фосфатидемлетаноламин е претходник на фосфатидилхолин. Како резултат на секвенцијален трансфер на три метил групи од три молекули на S-аденосилметионин (донатор на метил група) до амино групата на етаноламинскиот остаток, се формира фосфатидилхолин:
Постои уште еден пат за синтеза на фосфатидилетаноламин и фосфатидилхолин во животинските клетки. Овој пат исто така користи CTP како транспортер, но не фосфатидна киселина, туку фосфорилхолин или фосфорилетаноламин (шема).
Биосинтеза на холестерол
Уште во 60-тите години на овој век, Блох и сор. во експериментите со користење на ацетат означен со 14 C во метил и карбоксилни групи, покажа дека двата јаглеродни атоми на оцетна киселина се вклучени во холестеролот на црниот дроб во приближно еднакви количини. Дополнително, докажано е дека сите јаглеродни атоми во холестеролот доаѓаат од ацетат.
Последователно, благодарение на работата на Линен, Редни, Полјак, Корнфорт, А.Н. Климов и други истражувачи, беа разјаснети главните детали за ензимската синтеза на холестерол, броејќи повеќе од 35 ензимски реакции. Во синтезата на холестерол, може да се разликуваат три главни фази: првата е конверзија на активниот ацетат во мевалонска киселина, втората е формирање на сквален од мевалонска киселина и третата е циклизација на сквален во холестерол.
Прво, да ја разгледаме фазата на конверзија на активниот ацетат во мевалонска киселина. Почетниот чекор во синтезата на мевалонска киселина од ацетил-CoA е формирање на ацетоацетил-CoA преку реверзибилна реакција на тиолаза:
Потоа, последователната кондензација на ацетоацетил-CoA со трета молекула на ацетил-CoA со учество на хидроксиметилглутарил-CoA синтаза (HMG-CoA синтаза) дава формирање на β-хидрокси-β-метилглутарил-CoA:
Забележете дека веќе ги разгледавме овие први фази на синтезата на мевалонска киселина кога зборувавме за формирање на кетонски тела. Следно, β-хидрокси-β-метилглутарил-CoA, под влијание на NADP-зависната хидроксиметилглутарил-CoA редуктаза (HMG-CoA редуктаза), како резултат на редукција на една од карбоксилните групи и расцепување на HS-KoA, се претвора во мевалонска киселина:
Реакцијата на HMG-CoA редуктаза е првата практично неповратна реакција во синџирот на биосинтеза на холестерол и се јавува со значително губење на слободна енергија (околу 33,6 kJ). Утврдено е дека оваа реакција ја ограничува стапката на биосинтеза на холестерол.
Заедно со класичната патека на биосинтезата на мевалонската киселина, постои втор пат во кој не се формира β-хидрокси-β-метилглутарил-CoA, туку β-хидрокси-β-метилглутарил-S-ACP како меѓусупстрат. Реакциите на оваа патека се очигледно идентични со почетните фази на биосинтезата на масните киселини до формирањето на ацетоацетил-S-ACP. Ацетил-CoA карбоксилаза, ензим кој го претвора ацетил-CoA во малонил-CoA, учествува во формирањето на мевалонска киселина по оваа патека. Оптималниот сооднос на малонил-CoA и ацетил-CoA за синтеза на мевалонска киселина е две молекули на ацетил-CoA на една молекула на малонил-CoA.
Учеството на малонил-CoA, главниот супстрат на биосинтезата на масните киселини, во формирањето на мевалонска киселина и различни полиизопреноиди е докажано за голем број биолошки системи: црн дроб од гулаб и стаорец, млечна жлезда на зајаци, екстракти од квасец без клетки. Овој пат на биосинтеза на мевалонска киселина е забележан претежно во цитоплазмата на клетките на црниот дроб. Значајна улога во формирањето на мевалонат во овој случај игра хидроксиметилглутарил-КоА редуктазата, која се наоѓа во растворливата фракција на црниот дроб на стаорец и не е идентична со микрозомалниот ензим во голем број кинетички и регулаторни својства. Познато е дека микрозомалната хидроксиметилглутарил-CoA редуктаза е главната врска во регулирањето на патеката на биосинтезата на мевалонската киселина од ацетил-CoA со учество на ацетоацетил-CoA тиолаза и HMG-CoA синтаза. Регулирањето на вториот пат на биосинтезата на мевалонската киселина под голем број влијанија (пост, хранење со холестерол, администрација на сурфактант - Triton WR-1339) се разликува од регулацијата на првиот пат, во кој учествува микрозомалната редуктаза. Овие податоци укажуваат на постоење на два автономни системи за биосинтеза на мевалонска киселина. Физиолошката улога на вториот пат е нецелосно разбрана. Се верува дека има одредено значење не само за синтезата на супстанции од нестероидна природа, како што се страничниот синџир на убиквинон и уникатната база N 6 (Δ 2 -изопентил)-аденозин на некои tRNA, туку и за биосинтезата на стероиди (А. Н. Климов, Е Д. Полјакова).
Во втората фаза од синтезата на холестерол, мевалонската киселина се претвора во сквален. Реакциите во втората фаза започнуваат со фосфорилација на мевалонска киселина со АТП. Како резултат на тоа, се формира 5"-пирофосфорен естер, а потоа 5"-пирофосфорен естер на мевалонска киселина:
5"-пирофосфомевалонска киселина, како резултат на последователна фосфорилација на терциерната хидроксилна група, формира нестабилен меѓупроизвод - 3"-фосфо-5"-пирофосфомевалонска киселина, која, декарбоксилирана и губи фосфорна киселина, се претвора во изопирфосенфаилте. вториот се изомеризира во диметилалил пирофосфат:
Овие два изомерни изопентенил пирофосфати (диметилалил пирофосфат и изопентенил пирофосфат) потоа се кондензираат за да се ослободи пирофосфат и да се формира геранил пирофосфат. Изопентенил пирофосфат повторно се додава на геранил пирофосфат, што резултира со фарнесил пирофосфат.
Синтеза на палмитинска киселина (C16) од Acetyl-CoA.
1) Се јавува во цитоплазмата на клетките на црниот дроб и масното ткиво.
2) Значење: за синтеза на масти и фосфолипиди.
3) Се јавува после јадење (за време на периодот на апсорпција).
4) Формирана од ацетил-CoA добиена од гликоза (гликолиза → ODPVK → Acetyl-CoA).
5) Во процесот, 4 реакции се повторуваат последователно:
кондензација → редукција → дехидрација → редукција.
На крајот од секој LCD циклус се издолжува за 2 јаглеродни атоми.
Донаторот 2C е малонил-CoA.
6) NADPH + H + учествува во две реакции на редукција (50% доаѓа од PPP, 50% од ензимот MALIC).
7) Само првата реакција се јавува директно во цитоплазмата (регулаторна).
Останатите 4 циклични се засноваат на посебен комплекс на палмитат синтаза (синтеза само на палмитинска киселина)
8) Регулаторниот ензим функционира во цитоплазмата - ацетил-CoA карбоксилаза (ATP, витамин H, биотин, класа IV).
Структура на комплексот палмитат синтаза
Палмитат синтаза е ензим кој се состои од 2 подединици.
Секој се состои од една ППЦ, на која има 7 активни центри.
Секое активно место ја катализира сопствената реакција.
Секој PPC содржи ацил трансфер протеин (ATP), на кој се одвива синтеза (содржи фосфопантетонат).
Секоја подединица има HS група. Во едната, групата HS припаѓа на цистеин, во другата, на фосфопантотенска киселина.
Механизам
1) Ацетил-Коа, добиен од јаглени хидрати, не може да влезе во цитоплазмата, каде што се јавува синтеза на ФА. Излегува преку првата реакција на циклусот TCA - формирање на цитрат.
2) Во цитоплазмата, цитратот се распаѓа на ацетил-коа и оксалоацетат.
3) Оксалоацетат → малат (реакција на циклусот TCA во спротивна насока).
4) Малат → пируват, кој се користи во ODPVC.
5) Ацетил-CoA → синтеза на FA.
6) Ацетил-CoA се претвора во малонил-CoA со ацетил-CoA карбоксилаза.
Активирање на ензимот ацетил-КоА карбоксилаза:
а) со подобрување на синтезата на подединици под влијание на инсулин - три тетрамери се синтетизираат одделно
б) под влијание на цитрат, три тетрамери се комбинираат и ензимот се активира
в) за време на постот, глукагонот го инхибира ензимот (со фосфорилација), синтезата на масти не се јавува
7) еден ацетил CoA од цитоплазмата се преместува во HS групата (од цистеин) на палмитат синтаза; еден малонил-CoA по HS група од втората подединица. Понатаму на палмитат синтаза се јавува:
8) нивна кондензација (ацетил CoA и малонил-CoA)
9) намалување (донатор – NADPH+H + од ЈПП)
10) дехидрација
11) редукција (донатор – NADPH + H + од ензимот MALIC).
Како резултат на тоа, ацилниот радикал се зголемува за 2 јаглеродни атоми.
 |
Мобилизација на масти
За време на постот или продолжената физичка активност, се ослободува глукагон или адреналин. Тие ја активираат ТАГ липазата во масното ткиво, која се наоѓа во адипоцитите и се нарекува ткивна липаза(чувствителни на хормони). Ги разложува мастите во масното ткиво на глицерол и масни киселини. Глицеролот оди во црниот дроб за глуконеогенеза. FA влегуваат во крвта, се врзуваат за албумин и патуваат до органи и ткива, кои се користат како извор на енергија (од сите органи, освен мозокот, кој користи гликоза и кетонски тела за време на пост или продолжено вежбање).
За срцевиот мускул, ФА е главниот извор на енергија.
β-оксидација
β-оксидација– процес на разделување на FA со цел да се извлече енергија.
1) Специфичен пат на катаболизмот на FA до ацетил-CoA.
2) Се јавува во митохондриите.
3) Вклучува 4 повторувачки реакции (т.е. условно циклични):
оксидација → хидратација → оксидација → разделување.
4) На крајот од секој циклус, FA се скратува за 2 јаглеродни атоми во форма на ацетил-CoA (влегува во циклусот TCA).
5) Реакциите 1 и 3 се реакции на оксидација и се поврзани со CPE.
6) Вит. B 2 – коензим FAD, вит. PP – NAD, пантотенска киселина – HS-KoA.
Механизмот на трансфер на FA од цитоплазмата во митохондрионот.
1. FA мора да се активираат пред да влезат во митохондриите.
Само активираниот FA = ацил-CoA може да се транспортира низ липидната двојна мембрана.
Носач е Л-карнитин.
Регулаторниот ензим на β-оксидација е карнитин ацилтрансфераза-I (КАТ-I).
2. CAT-I транспортира FA во меѓумембранскиот простор.
3. Под влијание на CAT-I, ацил-CoA се пренесува во транспортерот на L-карнитин.
Се формира ацилкарнитин.
4. Со помош на транслоказа вградена во внатрешната мембрана, ацилкарнитинот се движи во митохондрионот.
5. Во матрицата, под влијание на CAT-II, FA се отцепува од карнитинот и влегува во β-оксидација.
Карнитинот се враќа назад во меѓумембранскиот простор.
β-оксидациски реакции
1. Оксидација: FA се оксидира со учество на FAD (ензим ацил-CoA-DG) → еноил.
FAD пристигнува во Центарот за етика (r/o=2)
2. Хидратација: еноил → β-хидроксиацил-CoA (ензим еноил хидратаза)
3. Оксидација: β-хидроксиацил-CoA → β-кетоацил-CoA (со учество на NAD, кој влегува во CPE и има p/o = 3).
4. Расцепување: β-кетоацил-CoA → ацетил-CoA (ензим на тиолаза, кој вклучува HS-KoA).
Acetyl-CoA → TCA циклус → 12 ATP.
Ацил-CoA (C-2) → следниот циклус на β-оксидација.
Пресметка на енергија за β-оксидација
Користење на меристичка киселина (14C) како пример.
· Пресметајте колку ацетил-CoA се разградува на масни киселини
½ n = 7 → TCA циклус (12ATP) → 84 ATP.
· Броиме колку циклуси се потребни за да се распаднат
(1/2 n)-1=6 5(2 ATP за 1 реакција и 3 ATP за 3 реакција) = 30 ATP
· Одземете 1 ATP потрошен за активирање на FA во цитоплазмата.
Вкупно – 113 АТП.
Синтеза на кетонски тела
Речиси целиот ацетил-CoA влегува во циклусот TCA. Мал дел се користи за синтеза на кетонски тела = ацетонски тела.
Кетонски тела– ацетоацетат, β-хидроксибутират, ацетон (за патологија).
Нормалната концентрација е 0,03-0,05 mmol/l.
Се синтетизираат само во црниот дробод ацетил-CoA произведен со β-оксидација.
Се користи како извор на енергија од сите органи освен црниот дроб (без ензими).
Со продолжен пост или дијабетес, концентрацијата на кетонските тела може да се зголеми десетици пати, бидејќи под овие услови, FA се главниот извор на енергија. Под овие услови, се јавува интензивна β-оксидација и целиот ацетил-CoA нема време да се искористи во циклусот TCA, бидејќи:
недостаток на оксалоацетат (се користи во глуконеогенезата)
· како резултат на β-оксидација, се формира многу NADH+H+ (во 3 реакции), што го инхибира изоцитрат-DH.
Следствено, ацетил-CoA оди во синтеза на кетонски тела.
Бидејќи Кетонските тела се киселини; тие предизвикуваат промена во киселинско-базната рамнотежа. Настанува ацидоза (поради кетонемија).
Немаат време да се искористат и се појавуваат во урината како патолошка компонента → кеторија. Има и мирис на ацетон од устата. Оваа состојба се нарекува кетоза.
Метаболизмот на холестеролот
Холестерол(Xc) е монохидричен алкохол базиран на циклопентанперхидрофенантрен прстен.
27 јаглеродни атоми.
Нормалната концентрација на холестерол е 3,6-6,4 mmol/l, не е дозволена поголема од 5.
· за изградба на мембрани (фосфолипиди: Xc = 1:1)
· синтеза на жолчна киселина
· синтеза на стероидни хормони (кортизол, прогестерон, алдостерон, калцитриол, естроген)
· во кожата под влијание на УВ се користи за синтеза на витамин Д3 - холекалциферол.
Телото содржи околу 140 g холестерол (главно во црниот дроб и мозокот).
Дневна потреба - 0,5-1 g.
Содржани самово производи од животинско потекло (јајца, путер, сирење, црн дроб).
Chc не се користи како извор на енергија, бидејќи неговиот прстен не се дели на CO 2 и H 2 O и не ослободува АТП (без ензим).
Вишокот холестерол не се излачува, не се депонира и се таложи во ѕидот на големите крвни садови во форма на наслаги.
Телото синтетизира 0,5-1 g холестерол. Колку повеќе се консумира во храната, толку помалку се синтетизира во организмот (нормално).
Холестеролот во телото се синтетизира во црниот дроб (80%), цревата (10%), кожата (5%), надбубрежните жлезди и гонадите.
Дури и вегетаријанците може да имаат покачено ниво на холестерол бидејќи ... За неговата синтеза се потребни само јаглехидрати.
Биосинтеза на холестерол
Се јавува во 3 фази:
1) во цитоплазмата - пред формирањето на мевалонска киселина (слично на синтезата на кетонски тела)
2) во ИПР – до сквален
3) во ЕР - до холестерол
Околу 100 реакции.
Регулаторниот ензим е β-хидроксиметилглутарил-CoA редуктаза (HMG редуктаза). Статините кои го намалуваат холестеролот го инхибираат овој ензим).
Регулирање на HMG редуктаза:
а) Инхибирано од принципот на негативна повратна информација од вишокот на холестерол во исхраната
б) Синтезата на ензимот може да се зголеми (естроген) или да се намали (холестерол и жолчни камења)
в) Ензимот се активира со инсулин со дефосфорилација
г) Ако има многу ензими, тогаш вишокот може да се разложи со протеолиза
Холестеролот се синтетизира од ацетил-CoA, добиени од јаглехидрати(гликолиза → ODPVC).
Добиениот холестерол во црниот дроб се пакува заедно со масти во не-VLDL. VLDL има апопротеин Б100, влегува во крвта и по додавањето на апопротеините C-II и E, се претвора во зрел VLDL, кој оди во LP липаза. LP липазата ги отстранува мастите од VLDL (50%), оставајќи го LDL, кој се состои од 50-70% естри на холестерол.
· ги снабдува со холестерол сите органи и ткива
· Клетките имаат рецептори во Б100, со кои тие го препознаваат ЛДЛ и го апсорбираат. Клетките го регулираат внесот на холестерол со зголемување или намалување на бројот на Б100 рецептори.
Кај дијабетес мелитус, може да дојде до гликозилација на Б100 (додавање на гликоза). Следствено, клетките не го препознаваат LDL и се јавува хиперхолестеролемија.
ЛДЛ може да навлезе во крвните садови (атерогени честички).
Повеќе од 50% од ЛДЛ се враќа во црниот дроб, каде што холестеролот се користи за синтеза на жолчни киселини и инхибирање на сопствената синтеза на холестерол.
Постои механизам за заштита од хиперхолестеролемија:
· регулирање на синтезата на сопствениот холестерол според принципот на негативна повратна информација
клетките го регулираат внесот на холестерол со зголемување или намалување на бројот на Б100 рецептори
· функционирање на HDL
ХДЛ се синтетизира во црниот дроб. Има форма на диск и содржи малку холестерол.
LVP функции:
го отстранува вишокот холестерол од клетките и другите липопротеини
· ги снабдува C-II и E со други липопротеини
Механизмот на функционирање на HDL:
ХДЛ има апопротеин А1 и LCAT (ензим на лецитин холестерол ацилтрансфераза).
ХДЛ оди во крвта и ЛДЛ доаѓа до него.
А1 препознава дека LDL содржи многу холестерол и го активира LCAT.
LCAT ги разделува FA од HDL фосфолипидите и ги пренесува на холестерол. Се формираат естри на холестерол.
Естерите на холестерол се хидрофобни, па затоа се движат во внатрешноста на липопротеинот.
ТЕМА 8
МЕТАБОЛИЗАМ: МЕТАБОЛИЗАМ НА ПРОТЕИНИ
Верверички - Станува збор за високомолекуларни соединенија кои се состојат од остатоци од α-аминокиселини кои меѓусебно се поврзани со пептидни врски.
Пептидните врски се наоѓаат помеѓу α-карбоксилната група на една амино киселина и амино групата на следната α-амино киселина.
Функции на протеини (амино киселини):
1) пластика (главна функција) - протеините на мускулите, ткивата, скапоцените камења, карнитинот, креатинот, некои хормони и ензими се синтетизираат од амино киселини;
2) енергија
а) во случај на прекумерно внесување од храна (>100 g)
б) за време на продолжен пост
Особеност:
Амино киселините, за разлика од мастите и јаглехидратите, не се депонираат .
Количината на слободни амино киселини во телото е околу 35 g.
Извори на протеини за телото:
протеини од храна (главен извор)
ткивни протеини
· синтетизиран од јаглехидрати.
Азотна рамнотежа
Бидејќи 95% од вкупниот азот во телото припаѓа на амино киселини, тогаш нивниот метаболизам може да се процени според рамнотежа на азот – односот на влезниот азот со оној што се излачува во урината.
ü Позитивно – помалку се излачува отколку што се внесува (кај деца, трудници, за време на периодот на опоравување после болест);
ü Негативно – се излачува повеќе отколку што се испорачува (стареност, период на долготрајно боледување);
ü Азотна рамнотежа - кај здрави луѓе.
Бидејќи протеините во храната се главен извор на аминокиселини, а потоа зборуваат за „ комплетноста на протеинската исхрана ».
Сите амино киселини се поделени на:
· заменливи (8) – Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
· делумно заменлив (2) – Arg, Gis (бавно синтетизиран);
· условно заменлив (2) – Cis, Tyr (може да се синтетизира со оглед на тоасметки на незаменливи – Met → Cis, Fen → Tyr);
· незаменлив (8) – Вал, Иле, Леи, Лиз, Мет, Тре, Фен, Тпф.
Во овој поглед, се ослободуваат протеини:
ü Целосно – ги содржи сите есенцијални амино киселини
ü Нецелосно – не содржи Met и Tpf.
Варење на протеини
Особености:
1) Протеините се вари во желудникот и тенкото црево
2) Ензими - пептидази (раскинуваат пептидни врски):
а) егзопептидази – по рабовите од C-N краевите
б) ендопептидази - внатре во протеинот
3) Ензимите на желудникот и панкреасот се произведуваат во неактивна форма - проензими(бидејќи тие би ги свариле сопствените ткива)
4) Ензимите се активираат со делумна протеолиза (расцепување на дел од PPC)
5) Некои амино киселини се подложени на распаѓање во дебелото црево
 |
1. Не се вари во усната шуплина.
2. Во желудникот делува на протеините пепсин(ендопептидаза). Ги разградува врските формирани од амино групи на ароматични амино киселини (Tyr, Fen, Tpf).
Пепсин се произведува од главните клетки како неактивен пепсиноген.
Париеталните клетки произведуваат хлороводородна киселина.
Функции на HCl:
ü Создава оптимална pH вредност за пепсин (1,5 – 2,0)
ü Го активира пепсиногенот
ü Ги денатурира протеините (го олеснува дејството на ензимот)
ü Бактерицидно дејство
Активирање на пепсиноген
Пепсиногенот под влијание на HCl се претвора во активен пепсин со бавно расцепување на 42 аминокиселини. Активниот пепсин потоа брзо го активира пепсиногенот ( автокаталитички).
Така, во желудникот, протеините се разложуваат на кратки пептиди, кои влегуваат во цревата.
3. Во цревата, ензимите на панкреасот делуваат на пептидите.
Активирање на трипсиноген, химотрипсиноген, проеластаза, прокарбоксипептидаза
Во цревата, под влијание на ентеропептидаза, се активира трипсиноген. Потоа се активира од него трипсинги активира сите други ензими преку делумна протеолиза (химотрипсиноген → химотрипсин, проеластаза → еластаза, прокарбоксипептидаза → карбоксипептидаза).
Трипсинги раскинува врските формирани од карбоксилните групи Lys или Arg.
Химотрипсин– помеѓу карбоксилни групи на ароматични амино киселини.
Еластаза- врски формирани од карбоксилни групи на Ala или Gly.
Карбоксипептидазаги расцепува карбоксилните врски од C-крајот.
Така, во цревата се формираат кратки ди- и трипептиди.
4. Под дејство на цревните ензими тие се разградуваат на слободни амино киселини.
Ензими - ди-, три-, аминопептидази. Тие не се специфични за видовите.
Добиените слободни амино киселини се апсорбираат со секундарен активен транспорт со Na + (наспроти градиентот на концентрацијата).
5. Некои амино киселини се подложени на распаѓање.
Гниење – ензимски процес на разградување на амино киселините во ниско-токсични производи со ослободување на гасови (NH 3, CH 4, CO 2, меркаптан).
Вредност: за одржување на виталната активност на цревната микрофлора (при гниење, Tyr формира токсични производи фенол и крезол, Tpf - индол и скатол). Токсичните производи влегуваат во црниот дроб и се неутрализираат.
Катаболизам на аминокиселини
Главна патека - деаминација – ензимски процес на елиминација на амино групата во форма на амонијак и формирање на кето киселина без азот.
Оксидативна деаминација
· Неоксидирачки (Ser, Tre)
Интрамолекуларна (неговата)
· Хидролитички
Оксидативна деаминација (главна)
А) Директно – само за Глу, затоа што за сите останати, ензимите се неактивни.
Се јавува во 2 фази:
1) Ензимски
2) Спонтано
Како резултат на тоа, се формираат амонијак и α-кетоглутарат.
Функции на трансаминација:
ü Затоа што реакцијата е реверзибилна, служи за синтеза на несуштински амино киселини;
ü Почетната фаза на катаболизам (трансаминацијата не е катаболизам, бидејќи бројот на амино киселини не се менува);
ü За прераспределба на азот во телото;
ü Учествува во механизмот на малат-аспартат шатл за пренос на водород во гликолизата (реакција 6).
Да се одреди активноста на ALT и ASTВо клиниката, коефициентот на де Ритис се мери за да се дијагностицираат болести на срцето и црниот дроб:
На 0,6 - хепатитис,
1 - цироза,
10 – миокарден инфаркт.
Декарбоксилацијаамино киселини - ензимски процес на отстранување на карбоксилната група во форма на CO 2 од амино киселините.
Како резултат на тоа, се формираат биолошки активни супстанции - биогени амини.
Ензими - декарбоксилази.
Коензим – пиридоксал фосфат ← вит. НА 6.
По извршувањето на нивниот ефект, биогените амини се неутрализираат на 2 начини:
1) Метилација (додавање CH 3; донатор - SAM);
2) Оксидација со елиминација на амино групата во форма на NH 3 (МАО ензим - моноамин оксидаза).
Се вчитува...