Biosintesis asid lemak melibatkan satu siri tindak balas yang tidak sepadan dengan proses degradasinya.
Khususnya, protein khas - ACP (protein pembawa asil) adalah mediator dalam sintesis asid lemak. Sebaliknya, HS-KoA digunakan dalam pemecahan asid lemak.
Sintesis asid lemak berlaku dalam sitosol, dan pemecahan asid lemak berlaku dalam mitokondria.
Untuk sintesis asid lemak, koenzim NADP / NADPH digunakan, manakala pemecahan asid lemak melibatkan koenzim NAD + / NADH.
Asid lemak yang membentuk lipid tisu boleh dibahagikan kepada pendek- (2-6 atom karbon), sederhana- (8-12 atom karbon) dan rantai panjang (14-20 atau lebih atom karbon dalam molekul). Kebanyakan asid lemak dalam tisu haiwan adalah rantai panjang. Sebahagian besar asid lemak dalam badan mengandungi bilangan atom karbon yang genap dalam molekul (C: 16, 18, 20), walaupun terdapat molekul asid lemak yang lebih panjang dalam lemak tisu saraf, termasuk 22 atom karbon dengan enam ikatan berganda.
Asid dengan satu ikatan rangkap merujuk kepada asid lemak tak tepu tunggal, manakala asid dengan dua atau lebih ikatan rangkap terpencil adalah politaktepu.
jadual 2
Asid lemak penting dalam mamalia
|
nama asid |
Struktur asid |
Bilangan dan kedudukan ikatan berganda |
|
Minyak |
UNCUN |
|
|
nilon |
||
|
kaprilik |
STNUSON |
|
|
Capric |
||
|
Lauric |
С11Н21СООН |
|
|
Miristik |
Spnzsun |
|
|
Palmitic |
С15Н31СООН |
|
|
Stearik |
С17Н35СООН |
|
|
Oleinovaya |
SPNZZUNO |
|
|
Linoleik |
С17Н31СООН |
|
|
Linolenik |
SPNZZUNO |
|
|
Arachidonic |
С19Н31СООН |
4 (5, 8. 11, 14) |
Asid lemak tak tepu biasanya dalam bentuk cys. Lemak tumbuhan dan ikan mengandungi lebih banyak asid lemak tak tepu dalam komposisinya, dan asid lemak tepu mengatasi dalam komposisi lemak mamalia dan burung.
Asid lemak diet dan biosintesis endogennya diperlukan untuk badan memperoleh tenaga dan membentuk komponen hidrofobik biomolekul. Lebihan protein dan karbohidrat dalam diet secara aktif ditukar kepada asid lemak dan disimpan dalam bentuk trigliserida.
Kebanyakan tisu mampu mensintesis asid lemak tepu. Secara kuantitatif, sintesis asid lemak adalah penting, terutamanya dalam hati, usus, tisu adiposa, kelenjar susu, sumsum tulang, dan paru-paru. Jika pengoksidaan asid lemak berlaku dalam mitokondria sel, maka sintesisnya berlaku dalam sitoplasma.
Cara utama untuk menyediakan badan dengan asid lemak adalah biosintesis mereka daripada molekul perantara kecil, derivatif katabolisme karbohidrat, asid amino individu dan asid lemak lain. Biasanya asid 16-karboksilik tepu - palmitik - disintesis dahulu, dan semua asid lemak lain adalah pengubahsuaian asid palmitik.
Semua tindak balas sintesis asid lemak dimangkinkan oleh kompleks multienzim - sintase asid lemak, yang terletak di sitosol. Acetyl-CoA ialah sumber langsung atom karbon untuk sintesis ini. Pembekal utama molekul asetil-KoA ialah: degradasi asid amino, pengoksidaan asid lemak, glikolisis piruvat.
Malonyl-CoA yang diperlukan untuk sintesis asid lemak datang sebagai hasil daripada karboksilasi asetil-KoA, dan NADPH yang diperlukan juga boleh diperolehi dalam laluan pentosa fosfat.
Molekul asetil-KoA terutamanya terdapat dalam mitokondria. Walau bagaimanapun, membran dalam mitokondria tidak telap kepada molekul yang agak besar seperti asetil-KoA. Oleh itu, untuk peralihan daripada mitokondria ke sitoplasma, asetil-KoA dengan penyertaan sintase sitrat berinteraksi dengan asid oksalik-asetik, membentuk asid sitrik:
Dalam sitoplasma, asid sitrik dipecahkan di bawah pengaruh liase sitrat:
Oleh itu, asid sitrik bertindak sebagai pengangkut untuk asetil-KoA. Dalam ruminan, bukannya asid sitrik dalam sitoplasma sel, asetat digunakan, yang terbentuk dalam rumen daripada polisakarida, yang ditukar menjadi asetil-KoA dalam sel-sel hati dan tisu adiposa.
1. Pada peringkat pertama biosintesis asid lemak, asetil-KoA berinteraksi dengan protein pembawa asil khas (HS-ACP) yang mengandungi vitamin B 3 dan kumpulan sulfhidril (HS), menyerupai struktur koenzim A:
2. Perantaraan yang sangat diperlukan dalam sintesis ialah malonyl-CoA, yang terbentuk dalam tindak balas karboksilasi asetil-KoA dengan penyertaan ATP dan enzim yang mengandungi biotin, asetil-KoA karboksilase:
Biotin (vitamin H) sebagai koenzim karboksilase dikaitkan secara kovalen kepada apoenzim untuk membawa serpihan satu karbon. Acetyl CoA carboxylase ialah enzim pelbagai fungsi yang mengawal kadar sintesis asid lemak. Insulin merangsang sintesis asid lemak dengan mengaktifkan karboksilase, manakala epinefrin dan glukagon mempunyai kesan sebaliknya.
3. Malonil-S-KoA yang terhasil berinteraksi dengan HS-ACP dengan penyertaan enzim malonyl transacylase:
4. Dalam tindak balas pemeluwapan berikut di bawah pengaruh enzim asil-malonyl-B-ACP-synthase, malonyl-B-ACP dan asetil-B-ACP berinteraksi dengan pembentukan acetoacetyl-B-ACP:
5. Acetoacetyl-B-ACP dengan penyertaan NADP + -dependent reductase dikurangkan untuk membentuk p-hydroxylbutyryl-B-ACP:
7. Dalam tindak balas berikut, crotonyl-B-APB dikurangkan oleh NADP + -dependent reductase dengan pembentukan butyryl-B-APB:
Dalam kes sintesis asid palmitik (C: 16), adalah perlu untuk mengulangi enam lagi kitaran tindak balas, permulaan setiap kitaran ialah penambahan molekul malonyl-B-ACP kepada hujung karboksil asid lemak yang disintesis. rantai. Oleh itu, dengan melekatkan satu molekul malonil-B-ACP, rantai karbon asid palmitik yang disintesis meningkat sebanyak dua atom karbon.
8. Sintesis asid palmitik diselesaikan dengan pembelahan hidrolitik HS-ACP daripada palmityl-B-ACP dengan penyertaan enzim deacylase:
Sintesis asid palmitik adalah asas untuk sintesis asid lemak lain, termasuk asid tak tepu tunggal (oleik, contohnya). Asid palmitik bebas ditukar kepada palmityl-S-KoA dengan penyertaan thiokinase. Palmytyl-S-KoA dalam sitoplasma boleh digunakan dalam sintesis lipid mudah dan kompleks, atau memasuki mitokondria dengan penyertaan karnitin untuk sintesis asid lemak dengan rantai karbon yang lebih panjang.
Dalam mitokondria dan dalam retikulum endoplasma licin, terdapat sistem enzim pemanjangan asid lemak untuk sintesis asid dengan 18 atau lebih atom karbon dengan memanjangkan rantai karbon asid lemak daripada 12 hingga 6 atom karbon. Apabila propionil-S-KoA digunakan dan bukannya asetil-S-KoA, sintesis menghasilkan asid lemak bernombor ganjil.
Secara keseluruhan, sintesis asid palmitik boleh diwakili oleh persamaan berikut:
Asetil-S-KoA dalam sitoplasma dalam sintesis ini berfungsi sebagai sumber atom karbon molekul asid palmitik. ATP diperlukan untuk pengaktifan asetil-S-KoA, manakala NADPH + H + ialah agen pengurangan penting. NADPH + + H + dalam hati terbentuk dalam tindak balas laluan pentosa fosfat. Sintesis asid lemak berlaku hanya dengan kehadiran komponen asas ini dalam sel. Akibatnya, biosintesis asid lemak memerlukan glukosa, yang membekalkan proses dengan radikal asetil, C0 2 dan H 2 dalam bentuk NADPH 2.
Semua enzim biosintesis asid lemak, termasuk HS-ACP, berada dalam sitoplasma sel dalam bentuk kompleks multienzim yang dipanggil sintetase asid lemak.
Sintesis asid oleik (tak tepu) dengan satu ikatan rangkap berlaku disebabkan oleh tindak balas asid stearik tepu dengan NADPH + H + dengan kehadiran oksigen:
Dalam hepatosit dan dalam kelenjar susu haiwan menyusu, NADPH 2, yang diperlukan untuk sintesis asid lemak, disediakan oleh laluan pentosa fosfat. Jika dalam kebanyakan eukariota sintesis asid lemak berlaku secara eksklusif dalam sitoplasma, maka sintesis asid lemak dalam sel tumbuhan fotosintesis berlaku dalam stroma kloroplas.
Asid lemak tak tepu - linoleik (C 17 H 31 COOH), linolenik (C 17 H 29 COOH), mempunyai ikatan berganda berhampiran hujung metil rantai karbon, tidak disintesis dalam mamalia kerana kekurangan enzim yang diperlukan (desaturase) yang memastikan pembentukan ikatan tak tepu dalam molekul. Walau bagaimanapun, asid arakidonik (C 19 H 31 COOH) boleh disintesis daripada asid linoleik. Sebaliknya, asid arakidonik adalah prekursor dalam sintesis prostaglandin. Perhatikan bahawa tumbuhan mampu mensintesis ikatan berganda pada kedudukan 12 dan 15 rantai karbon dengan penyertaan enzim yang diperlukan dalam sintesis asid linoleik dan linolenik.
Peranan utama semua asid lemak tak tepu mungkin untuk menyediakan sifat aliran dalam membran biologi. Ini disahkan oleh fakta bahawa organisma yang lebih rendah mempunyai keupayaan untuk mengubah komposisi asid lemak fosfolipid kerana kecairannya, contohnya, pada suhu ambien yang berbeza. Ini dicapai dengan meningkatkan bahagian asid lemak ikatan berganda atau dengan meningkatkan tahap ketidaktepuan asid lemak.
Karbon metilena bagi sebarang ikatan berganda dalam struktur asid lemak tak tepu adalah sangat sensitif terhadap penyingkiran hidrogen dan penetapan oksigen dengan pembentukan radikal bebas. Molekul hidroperoksida yang terbentuk membentuk dialdehid terutamanya dalam bentuk malondialdehid. Yang terakhir ini mampu menyebabkan pertautan silang, membawa kepada sitotoksisiti, kemutagenan, gangguan membran dan pengubahsuaian enzim. Pempolimeran aldehid malonik membentuk lipofuscin pigmen tidak larut, yang terkumpul dalam beberapa tisu dengan usia.
Minat terhadap asid lemak tak tepu pada tahap biokimia dikaitkan dengan kajian yang menunjukkan bahawa diet dengan tahap asid lemak tak tepu yang tinggi berhubung dengan tahap asid lemak tepu membantu menurunkan tahap kolesterol dalam badan.
Dalam badan haiwan yang kelaparan, dengan kehadiran diet seterusnya dengan kadar karbohidrat yang tinggi dan tahap lemak yang rendah, aktiviti asetil-KoA karboksilase meningkat dengan ketara disebabkan oleh pengubahsuaian kovalen dan sintesis asid lemak untuk beberapa hari. Ini adalah kawalan adaptif peraturan metabolisme lemak. Sintesis dan pengoksidaan asid lemak dalam badan adalah proses yang saling bergantung. Apabila haiwan kelaparan, tahap asid lemak bebas dalam darah meningkat disebabkan oleh peningkatan aktiviti lipase sel lemak di bawah pengaruh hormon seperti adrenalin, glukagon. Biosintesis asid lemak, menukar molekul NADPH + H + kepada NADP ~, menyebabkan pemecahan glukosa melalui laluan pentosa fosfat. Oleh itu, glukosa sangat diperlukan dalam biosintesis asid lemak, membekalkan bukan sahaja radikal asetil, tetapi juga koenzim dalam bentuk NADPH + H +.
Asid lemak bebas mengikat albumin serum, yang merupakan pengangkut utama asid lemak tidak terester. Dalam kombinasi dengan albumin, asid lemak mewakili sumber pengangkutan aktif tenaga untuk pelbagai tisu pada tempoh masa tertentu. Walau bagaimanapun, tisu saraf, yang menerima hampir semua tenaga daripada glukosa, tidak dapat menggunakan asid lemak yang dikaitkan dengan albumin untuk tenaga.
Kepekatan asid lemak bebas dalam darah adalah agak tetap (0.6 mM). Separuh hayat mereka hanya dua minit. Hati secara intensif melibatkan asid lemak dalam sintesis trigliserida, mengikatnya kepada lipoprotein ketumpatan rendah (LDL), yang memasuki peredaran darah. Kolesterol LDL mengangkut kolesterol plasma darah ke pelbagai tisu, dinding saluran darah.
Sebelum ini, diandaikan bahawa proses pembelahan adalah pembalikan proses sintesis, termasuk sintesis asid lemak dianggap sebagai proses yang bertentangan dengan pengoksidaan mereka.
Kini telah ditetapkan bahawa sistem mitokondria biosintesis asid lemak, yang merangkumi urutan tindak balas β-pengoksidaan yang diubah suai, hanya memanjangkan asid lemak rantai sederhana yang sedia ada dalam badan, manakala biosintesis lengkap asid palmitik daripada asetil. -CoA sedang giat meneruskan luar mitokondria pada jalan yang sama sekali berbeza.
Mari kita pertimbangkan beberapa ciri penting laluan biosintesis asid lemak.
1. Sintesis berlaku dalam sitosol, berbeza dengan pereputan yang berlaku dalam matriks mitokondria.
2. Perantaraan sintesis asid lemak dikaitkan secara kovalen kepada kumpulan sulfhidril bagi protein pemindahan asil (ACP), manakala produk perantaraan pembelahan asid lemak dikaitkan dengan koenzim A.
3. Banyak enzim untuk sintesis asid lemak dalam organisma yang lebih tinggi disusun menjadi kompleks multienzim yang dipanggil sintetase asid lemak. Sebaliknya, enzim yang memangkinkan pemecahan asid lemak nampaknya enggan untuk dikaitkan.
4. Rantaian asid lemak yang semakin meningkat dipanjangkan dengan penambahan berurutan komponen dua karbon yang diperolehi daripada asetil-KoA. Malonyl-APB berfungsi sebagai penderma aktif komponen bikarbon pada peringkat pemanjangan. Tindak balas pemanjangan dicetuskan oleh pembebasan CO 2.
5. Peranan agen penurunan dalam sintesis asid lemak dimainkan oleh NADPH.
6. Mn 2+ juga mengambil bahagian dalam tindak balas.
7. Pemanjangan di bawah tindakan kompleks asid lemak sintetase berhenti pada peringkat pembentukan palmitat (C 16). Pemanjangan dan pengenalan ikatan berganda selanjutnya dilakukan oleh sistem enzim lain.
Pembentukan malonil koenzim A
Sintesis asid lemak bermula dengan karboksilasi asetil-KoA kepada malonyl-KoA. Tindak balas tak boleh balik ini merupakan langkah penting dalam sintesis asid lemak.
Sintesis malonyl-CoA dimangkinkan oleh asetil KoA karboksilase dan dijalankan dengan mengorbankan tenaga ATR. Sumber CO 2 untuk karboksilasi asetil-KoA ialah bikarbonat.
nasi. Sintesis malonyl-CoA
Acetyl CoA carboxylase mengandungi sebagai kumpulan prostetik biotin.
nasi. Biotin
Enzim terdiri daripada bilangan pembolehubah subunit yang sama, setiap satunya mengandungi biotin, biotinkarboksilase, protein pemindahan carboxybiotin, transcarboxylase, serta pusat alosterik kawal selia, i.e. mewakili kompleks polienzim. Kumpulan karboksil biotin terikat secara kovalen pada kumpulan ε-amino sisa lisin protein pemindahan karboksibiotin. Karboksilasi komponen biotin dalam kompleks yang terbentuk dimangkinkan oleh subunit kedua, biotin karboksilase. Komponen ketiga sistem, transcarboxylase, memangkinkan pemindahan CO 2 diaktifkan daripada carboxybiotin kepada asetil-CoA.
Enzim biotin + ATP + HCO 3 - ↔ CO 2 ~ Enzim biotin + ADP + Pi,
CO 2 ~ Biotin-enzim + Acetyl-CoA ↔ Molonyl-CoA + Biotin-enzim.
Panjang dan fleksibiliti ikatan antara biotin dan protein yang membawanya membolehkan kumpulan karboksil yang diaktifkan untuk bergerak dari satu pusat aktif kompleks enzim ke yang lain.
Dalam eukariota, asetil CoA karboksilase wujud sebagai protomer tanpa aktiviti enzimatik (450 kDa) atau sebagai polimer berfilamen aktif. Interconversion mereka dikawal secara alosterik. Pengaktif alosterik utama ialah sitrat, yang mengalihkan keseimbangan ke arah bentuk gentian aktif enzim. Orientasi optimum biotin berkenaan dengan substrat dicapai dalam bentuk berserabut. Berbeza dengan sitrat, palmitoyl-CoA mengalihkan keseimbangan ke arah bentuk protomerik yang tidak aktif. Oleh itu, palmitoyl-CoA, produk akhir, menghalang langkah kritikal pertama dalam biosintesis asid lemak. Peraturan asetil CoA karboksilase dalam bakteria berbeza dengan ketara daripada eukariota, kerana di dalamnya asid lemak terutamanya prekursor fosfolipid, dan bukan bahan api simpanan. Di sini sitrat tidak mempunyai kesan ke atas asetil CoA karboksilase bakteria. Aktiviti komponen transcarboxylase sistem dikawal oleh nukleotida guanin, yang menyelaraskan sintesis asid lemak dengan pertumbuhan dan pembahagian bakteria.
Blok binaan untuk sintesis asid lemak dalam sitosol sel ialah asetil-KoA, yang terbentuk dalam dua cara: sama ada hasil daripada dekarboksilasi oksidatif piruvat. (lihat Rajah 11, Peringkat III), atau akibat daripada b-pengoksidaan asid lemak (lihat Rajah 8).
Rajah 11 - Skim penukaran karbohidrat kepada lipid
Ingat bahawa penukaran piruvat yang terbentuk semasa glikolisis kepada asetil-KoA dan pembentukannya semasa β-pengoksidaan asid lemak berlaku dalam mitokondria. Sintesis asid lemak berlaku dalam sitoplasma. Membran dalam mitokondria tidak telap kepada asetil-KoA. Kemasukannya ke dalam sitoplasma dilakukan oleh jenis penyebaran terfasilitasi dalam bentuk sitrat atau asetilkarnitin, yang ditukar dalam sitoplasma menjadi asetil-KoA, oksaloasetat atau karnitin. Walau bagaimanapun, laluan utama pemindahan asetil-koA daripada mitokondria ke sitosol ialah sitrat (lihat Rajah 12).
Pada mulanya, intramitochondrial acetyl-CoA bertindak balas dengan oksaloasetat untuk membentuk sitrat. Tindak balas ini dimangkinkan oleh enzim sitrat sintase. Sitrat yang terhasil diangkut merentasi membran mitokondria ke dalam sitosol menggunakan sistem pengangkutan trikarboksilat khas.
Dalam sitosol, sitrat bertindak balas dengan HS-CoA dan ATP, sekali lagi terurai menjadi asetil-KoA dan oksaloasetat. Tindak balas ini dimangkinkan oleh ATP sitrat lyase. Sudah berada dalam sitosol, oksaloasetat, dengan penyertaan sistem pengangkutan dikarboksilat sitosolik, kembali ke matriks mitokondria, di mana ia dioksidakan kepada oksaloasetat, dengan itu melengkapkan kitaran ulang-alik yang dipanggil:
Rajah 12 - Skim pemindahan asetil-KoA daripada mitokondria ke sitosol
Biosintesis asid lemak tepu berlaku dalam arah yang bertentangan dengan pengoksidaan b mereka, pembentukan rantai hidrokarbon asid lemak dijalankan kerana penambahan berurutan serpihan dua karbon (C 2) - asetil-KoA kepada hujungnya (lihat Rajah 11, peringkat IV.).
Tindak balas pertama biosintesis asid lemak ialah karboksilasi asetil-KoA, yang memerlukan ion CO 2, ATP, dan Mn. Tindak balas ini dimangkinkan oleh enzim asetil-KoA - karboksilase. Enzim tersebut mengandungi biotin (vitamin H) sebagai kumpulan prostetik. Reaksi berlangsung dalam dua peringkat: 1 - karboksilasi biotin dengan penyertaan ATP dan II - pemindahan kumpulan karboksil kepada asetil-KoA, akibatnya malonyl-CoA terbentuk:
Malonyl-CoA ialah produk khusus pertama biosintesis asid lemak. Dengan adanya sistem enzim yang sesuai, malonyl-CoA dengan cepat ditukar kepada asid lemak.
Perlu diingatkan bahawa kadar biosintesis asid lemak ditentukan oleh kandungan gula dalam sel. Peningkatan kepekatan glukosa dalam tisu adiposa manusia dan haiwan dan peningkatan kadar glikolisis merangsang sintesis asid lemak. Ini menunjukkan bahawa metabolisme lemak dan karbohidrat saling berkait rapat antara satu sama lain. Peranan penting di sini dimainkan oleh tindak balas karboksilasi asetil-KoA dengan perubahannya menjadi malonyl-KoA, dimangkinkan oleh asetil-KoA karboksilase. Aktiviti yang terakhir bergantung kepada dua faktor: kehadiran asid lemak berat molekul tinggi dan sitrat dalam sitoplasma.
Pengumpulan asid lemak mempunyai kesan perencatan pada biosintesis mereka, i.e. menghalang aktiviti karboksilase.
Peranan khas dimainkan oleh sitrat, yang merupakan pengaktif asetil-KoA karboksilase. Sitrat pada masa yang sama memainkan peranan sebagai pautan penghubung metabolisme karbohidrat dan lemak. Dalam sitoplasma, sitrat mempunyai kesan berganda dalam merangsang sintesis asid lemak: pertama, sebagai pengaktif asetil-KoA karboksilase dan, kedua, sebagai sumber kumpulan asetil.
Ciri yang sangat penting dalam sintesis asid lemak ialah semua produk sintesis perantaraan dikaitkan secara kovalen kepada protein pemindahan asil (HS-ACP).
HS-ACP ialah protein berat molekul rendah yang stabil dari segi haba, mengandungi kumpulan HS aktif dan mengandungi asid pantotenik (vitamin B 3) dalam kumpulan prostetiknya. Fungsi HS-ACP adalah serupa dengan enzim A (HS-CoA) dalam b-pengoksidaan asid lemak.
Dalam proses membina rantaian asid lemak, produk perantaraan membentuk ikatan ester dengan ABP (lihat Rajah 14):
Kitaran pemanjangan rantaian asid lemak merangkumi empat tindak balas: 1) pemeluwapan asetil-ACP (C 2) dengan malonil-ACP (C 3); 2) pemulihan; 3) dehidrasi; dan 4) pengurangan kedua asid lemak. Dalam rajah. 13 menunjukkan skema untuk sintesis asid lemak. Satu kitaran lanjutan rantai asid lemak melibatkan empat tindak balas berturut-turut.
Rajah 13 - Skim sintesis asid lemak
Dalam tindak balas pertama (1) - tindak balas pemeluwapan - kumpulan asetil dan malonil berinteraksi antara satu sama lain untuk membentuk acetoacetyl-ABP dengan pembebasan serentak CO 2 (C 1). Tindak balas ini dimangkinkan oleh enzim pemeluwapan b-ketoacyl-ABP synthetase. CO 2 yang dibelah daripada malonil-ACP adalah CO 2 yang sama yang mengambil bahagian dalam tindak balas karboksilasi asetil-ACP. Oleh itu, hasil daripada tindak balas pemeluwapan, sebatian empat karbon (C 4) terbentuk daripada komponen dua- (C 2) dan tiga karbon (C 3).
Dalam tindak balas kedua (2), tindak balas pengurangan yang dimangkinkan oleh b-ketoacyl-ACP reductase, acetoacetyl-ACP ditukar kepada b-hydroxybutyryl-ACP. Ejen pengurangan ialah NADPH + H +.
Dalam tindak balas ketiga (3) kitaran-penyahhidratan - molekul air dipisahkan daripada b-hydroxybutyryl-ACP dengan pembentukan crotonyl-ACP. Tindak balas ini dimangkinkan oleh b-hydroxyacyl-ACP-dehydratase.
Tindak balas keempat (akhir) (4) kitaran ialah pengurangan crotonyl-ACP kepada butyryl-ACP. Reaksi berlaku di bawah tindakan enoyl-ACP reductase. Peranan agen penurunan di sini dimainkan oleh molekul kedua NADPH + H +.
Kemudian kitaran tindak balas diulang. Mari kita andaikan bahawa asid palmitik (C 16) sedang disintesis. Dalam kes ini, pembentukan butiril-ACP diselesaikan hanya dalam 7 kitaran pertama, di mana setiap satu permulaannya ialah penambahan molekul molonil-ACP (C 3) - tindak balas (5) ke hujung karboksil rantaian asid lemak yang semakin meningkat. Ini membelah kumpulan karboksil dalam bentuk CO 2 (C 1). Proses ini boleh diwakili seperti berikut:
С 3 + С 2 ® С 4 + С 1 - 1 kitaran
С 4 + С 3 ® С 6 + С 1 - 2 kitaran
Kitaran С 6 + С 3 ® С 8 + С 1-3
С 8 + С 3 ® С 10 + С 1 - 4 kitaran
С 10 + С 3 ® С 12 + С 1 - 5 kitaran
С 12 + С 3 ® С 14 + С 1 - 6 kitaran
С 14 + С 3 ® С 16 + С 1 - 7 kitaran
Bukan sahaja asid lemak tepu yang lebih tinggi boleh disintesis, tetapi juga tidak tepu. Asid lemak tak jenuh tunggal terbentuk daripada yang tepu hasil daripada pengoksidaan (desaturasi) yang dimangkin oleh asil-CoA oksigenase. Tidak seperti tisu tumbuhan, tisu haiwan mempunyai keupayaan yang sangat terhad untuk menukar asid lemak tepu kepada tidak tepu. Didapati bahawa dua asid lemak tak tepu tunggal yang paling biasa - palmitooleik dan oleik - disintesis daripada asid palmitik dan stearik. Dalam badan mamalia, termasuk manusia, asid linoleik (C 18: 2) dan linolenik (C 18: 3) tidak boleh dibentuk, contohnya, daripada asid stearik (C 18: 0). Asid ini dikelaskan sebagai asid lemak perlu. Asid lemak perlu juga termasuk asid arakidik (C 20: 4).
Bersama-sama dengan penyahtutuan asid lemak (pembentukan ikatan berganda), pemanjangan (pemanjangan) juga berlaku. Selain itu, kedua-dua proses ini boleh digabungkan dan diulang. Pemanjangan rantai asid lemak berlaku dengan penambahan berurutan serpihan bikarbon kepada asil-KoA yang sepadan dengan penyertaan malonyl-KoA dan NADPH + H +.
Rajah 14 menunjukkan laluan untuk penukaran asid palmitik dalam tindak balas penyahtepuan dan pemanjangan.
Rajah 14 - Skim penukaran asid lemak tepu
menjadi tak tepu
Sintesis mana-mana asid lemak diselesaikan dengan pembelahan HS-ACP daripada asil-ACP di bawah pengaruh enzim deacylase. Sebagai contoh:
Acyl-CoA yang terhasil ialah bentuk aktif asid lemak.
Oleh kerana keupayaan haiwan dan manusia untuk menyimpan polisakarida agak terhad, glukosa, yang diperoleh dalam kuantiti yang melebihi keperluan tenaga segera dan "kapasiti simpanan" badan, boleh menjadi "bahan binaan" untuk sintesis asid lemak dan gliserol. Sebaliknya, asid lemak, dengan penyertaan gliserol, ditukar kepada trigliserida, yang disimpan dalam tisu adiposa.
Biosintesis kolesterol dan sterol lain juga merupakan proses penting. Walaupun dari segi kuantitatif, laluan sintesis kolesterol tidak begitu penting, ia adalah sangat penting kerana fakta bahawa banyak steroid aktif secara biologi terbentuk daripada kolesterol dalam badan.
Sintesis asid lemak yang lebih tinggi dalam badan
Pada masa ini, mekanisme biosintesis asid lemak dalam badan haiwan dan manusia, serta sistem enzim yang memangkinkan proses ini, telah dikaji dengan secukupnya. Sintesis asid lemak dalam tisu berlaku dalam sitoplasma sel. Dalam mitokondria, sebaliknya, pemanjangan rantaian asid lemak 1 yang sedia ada berlaku.
1 Eksperimen in vitro telah menunjukkan bahawa mitokondria terpencil mempunyai keupayaan yang boleh diabaikan untuk memasukkan asid asetik berlabel ke dalam asid lemak rantai panjang. Sebagai contoh, didapati bahawa asid palmitik disintesis dalam sitoplasma sel hati, dan dalam mitokondria sel hati berdasarkan sel asid palmitik yang telah disintesis dalam sitoplasma atau berdasarkan asid lemak asal eksogen, iaitu, yang diterima daripada usus, asid lemak yang mengandungi 18, 20 dan 22 atom karbon. Dalam kes ini, tindak balas sintesis asid lemak dalam mitokondria pada asasnya adalah tindak balas terbalik pengoksidaan asid lemak.
Sintesis extramitochondrial (asas, utama) asid lemak dalam mekanismenya berbeza dengan ketara daripada proses pengoksidaan mereka. Blok binaan untuk sintesis asid lemak dalam sitoplasma sel ialah asetil-KoA, yang kebanyakannya berasal daripada asetil-KoA mitokondria. Ia juga telah ditetapkan bahawa kehadiran karbon dioksida atau ion bikarbonat dalam sitoplasma adalah penting untuk sintesis asid lemak. Di samping itu, didapati bahawa sitrat merangsang sintesis asid lemak dalam sitoplasma sel. Adalah diketahui bahawa asetil-KoA yang terbentuk dalam mitokondria semasa dekarboksilasi oksidatif tidak dapat meresap ke dalam sitoplasma sel, kerana membran mitokondria tidak telap ke substrat ini. Telah ditunjukkan bahawa mitokondria asetil-KoA berinteraksi dengan oksaloasetat, mengakibatkan pembentukan sitrat, yang secara bebas menembusi ke dalam sitoplasma sel, di mana ia terdegradasi kepada asetil-KoA dan oksaloasetat:
Oleh itu, dalam kes ini, sitrat bertindak sebagai pembawa radikal asetil.
Terdapat satu lagi cara pemindahan asetil-CoA intramitochondrial ke dalam sitoplasma sel. Ini adalah laluan karnitin. Telah disebutkan di atas bahawa karnitin memainkan peranan sebagai pembawa kumpulan asil dari sitoplasma ke mitokondria semasa pengoksidaan asid lemak. Nampaknya, ia boleh melaksanakan peranan ini dalam proses terbalik, iaitu, dalam pemindahan radikal asil, termasuk radikal asetil, dari mitokondria ke dalam sitoplasma sel. Walau bagaimanapun, apabila ia datang kepada sintesis asid lemak, laluan untuk pemindahan asetil-KoA ini bukanlah yang utama.
Langkah paling penting dalam memahami proses sintesis asid lemak ialah penemuan enzim asetil-KoA karboksilase. Enzim yang mengandungi biotin kompleks ini memangkinkan sintesis malonyl-CoA (HOOC-CH 2 -CO-S-CoA) yang bergantung kepada ATP daripada asetil-CoA dan CO 2.
Reaksi ini berlaku dalam dua peringkat:
Telah didapati bahawa sitrat bertindak sebagai pengaktif tindak balas asetil-KoA-karboksilase.
Malonyl-CoA ialah produk khusus pertama biosintesis asid lemak. Dengan adanya sistem enzimatik yang sesuai, malonyl-CoA (yang seterusnya terbentuk daripada asetil-KoA) dengan cepat ditukar kepada asid lemak.
Sistem enzim yang mensintesis asid lemak yang lebih tinggi terdiri daripada beberapa enzim yang dikaitkan dengan cara tertentu.
Pada masa ini, proses sintesis asid lemak telah dikaji secara terperinci dalam E. coli dan beberapa mikroorganisma lain. Kompleks berbilang enzim yang dipanggil asid lemak synthetase, dalam E. coli, terdiri daripada tujuh enzim yang dikaitkan dengan apa yang dipanggil protein pemindahan asil (ACP). Protein ini secara relatifnya tidak stabil, mempunyai HS-rpynny bebas dan terlibat dalam sintesis asid lemak yang lebih tinggi pada hampir semua peringkatnya. Berat molekul relatif APB adalah kira-kira 10,000 dalton.
Berikut ialah urutan tindak balas yang berlaku semasa sintesis asid lemak:
Kemudian kitaran tindak balas diulang. Katakan bahawa asid palmitik (C 16) sedang disintesis; dalam kes ini, pembentukan butyril-ACP hanya berakhir pada yang pertama daripada tujuh kitaran, di mana setiap satu permulaannya ialah perlekatan molekul malonyl-ACP pada hujung karboksil rantai asid lemak yang semakin meningkat. Ini memotong molekul HS-ACP dan kumpulan karboksil distal malonyl-ACP dalam bentuk CO 2. Sebagai contoh, butyryl-APB yang terbentuk dalam kitaran pertama berinteraksi dengan malonyl-APB:
Sintesis asid lemak berakhir dengan pembelahan HS-ACP daripada asil-ACP di bawah pengaruh enzim deacylase, sebagai contoh:
Persamaan keseluruhan untuk sintesis asid palmitik boleh ditulis seperti berikut:
Atau, memandangkan pembentukan satu molekul malonil-KoA daripada asetil-KoA memerlukan satu molekul ATP dan satu molekul CO 2, jumlah persamaan boleh diwakili seperti berikut:
Peringkat utama biosintesis asid lemak boleh diwakili dalam bentuk rajah.
Berbanding dengan pengoksidaan β, biosintesis asid lemak mempunyai beberapa ciri ciri:
- sintesis asid lemak terutamanya dijalankan dalam sitoplasma sel, dan pengoksidaan dijalankan dalam mitokondria;
- penyertaan dalam biosintesis asid lemak malonyl-CoA, yang terbentuk dengan mengikat CO 2 (dengan kehadiran enzim biotin dan ATP) dengan asetil-KoA;
- pada semua peringkat sintesis asid lemak, protein pemindahan asil (HS-APB) terlibat;
- keperluan untuk sintesis asid lemak koenzim NADPH 2. Yang terakhir dalam badan terbentuk sebahagiannya (sebanyak 50%) dalam tindak balas kitaran pentosa (hexose-monophosphate "shunt"), sebahagiannya hasil daripada pengurangan NADP dengan malat (asid malik + asid NADP-piruvik + CO 2 + NADPH 2);
- pemulihan ikatan berganda dalam tindak balas enoyl-ACP-reduktase berlaku dengan penyertaan NADPH 2 dan enzim, kumpulan prostetik yang merupakan flavin mononucleotide (FMN);
- dalam proses sintesis asid lemak, derivatif hidroksi terbentuk, berkaitan dalam konfigurasinya dengan siri D asid lemak, dan semasa pengoksidaan asid lemak - derivatif hidroksi siri L.
Pembentukan asid lemak tak tepu
Dalam tisu mamalia, terdapat asid lemak tak tepu, yang boleh dikaitkan dengan empat keluarga, berbeza dalam panjang rantai alifatik antara kumpulan metil terminal dan ikatan berganda terdekat:
Telah ditetapkan bahawa dua asid lemak tak tepu tunggal yang paling biasa - palmitooleik dan oleik - disintesis daripada asid palmitik dan stearik. Ikatan berganda dalam molekul asid ini dimasukkan ke dalam mikrosom sel hati dan tisu adipos dengan penyertaan oksigenase khusus dan oksigen molekul. Dalam tindak balas ini, satu molekul oksigen digunakan sebagai penerima dua pasang elektron, satu pasangan daripadanya tergolong dalam substrat (Acyl-CoA), dan satu lagi kepada NADPH 2:
Pada masa yang sama, tisu manusia dan sebilangan haiwan tidak dapat mensintesis asid linoleik dan linolenik, tetapi mesti menerimanya dengan makanan (sintesis asid ini dijalankan oleh tumbuhan). Dalam hal ini, asid linoleik dan linolenik, yang masing-masing mengandungi dua dan tiga ikatan rangkap, dipanggil asid lemak perlu.
Semua asid politaktepu lain yang terdapat dalam mamalia terbentuk daripada empat prekursor (palmitooleinoid, oleik, linoleik dan linolenik kyolot) melalui pemanjangan rantai selanjutnya dan/atau pengenalan ikatan berganda baru. Proses ini berlaku dengan penyertaan enzim mitokondria dan mikrosomal. Sebagai contoh, sintesis asid arakidonik berlaku mengikut skema berikut:
Peranan biologi asid lemak tak tepu telah banyak dijelaskan berkaitan dengan penemuan kelas baru sebatian aktif fisiologi - prostaglandin.
Biosintesis trigliserida
Terdapat sebab untuk mempercayai bahawa kadar biosintesis asid lemak sebahagian besarnya ditentukan oleh kadar pembentukan trigliserida dan fosfolipid, kerana asid lemak bebas terdapat dalam tisu dan plasma darah dalam jumlah yang kecil dan biasanya tidak terkumpul.
Sintesis trigliserida berlaku daripada gliserol dan asid lemak (terutamanya stearik, palmitik dan oleik). Laluan biosintesis trigliserida dalam tisu diteruskan melalui pembentukan gliserol-3-fosfat sebagai perantaraan. Di buah pinggang, serta di dinding usus, di mana aktiviti enzim gliserol kinase tinggi, gliserol difosforilasi oleh ATP untuk membentuk gliserol-3-fosfat:
Dalam tisu adiposa dan otot, disebabkan oleh aktiviti gliserol kinase yang sangat rendah, pembentukan gliserol-3-fosfat terutamanya dikaitkan dengan glikolisis atau glikogenolisis 1. 1 Dalam kes di mana kandungan glukosa dalam tisu adipos adalah rendah (contohnya, semasa berpuasa), hanya sejumlah kecil gliserol-3-fosfat terbentuk dan asid lemak bebas yang dikeluarkan semasa lipolisis tidak boleh digunakan untuk sintesis semula trigliserida, oleh itu asid lemak meninggalkan tisu adiposa ... Sebaliknya, pengaktifan glikolisis dalam tisu adiposa menggalakkan pengumpulan trigliserida di dalamnya, serta asid lemak yang termasuk dalam komposisinya. Adalah diketahui bahawa dalam proses penguraian glikolitik glukosa, fosfat dioxyacetone terbentuk. Yang terakhir, dengan kehadiran gliserol fosfat dehidrogenase yang bergantung kepada NAD sitoplasma, mampu bertukar menjadi gliserol-3-fosfat:
Di dalam hati, kedua-dua laluan untuk pembentukan gliserol-3-fosfat diperhatikan.
Dibentuk, dalam satu cara atau yang lain, gliserol-3-fosfat diasilasi oleh dua molekul terbitan CoA bagi asid lemak (iaitu, bentuk "aktif" asid lemak) 2. 2 Dalam sesetengah mikroorganisma, contohnya, dalam E. coli, penderma kumpulan asil bukanlah proksi CoA, tetapi terbitan ACP bagi asid lemak. Akibatnya, asid fosfatidik terbentuk:
Ambil perhatian bahawa walaupun asid fosfatidik terdapat dalam sel dalam jumlah yang sangat kecil, ia adalah produk perantaraan yang sangat penting yang biasa digunakan untuk biosintesis trigliserida dan gliserofosfolipid (lihat rajah).
Jika trigliserida sedang disintesis, maka asid fosfatidik dinyahfosforilasi menggunakan fosfatase tertentu (fosfatase fosfatase) dan 1,2-digliserida terbentuk:
Biosintesis trigliserida dilengkapkan dengan pengesteran 1,2-digliserida yang terhasil dengan molekul asil-KoA ketiga:
Biosintesis gliserofosfolipid
Sintesis gliserofosfolipid yang paling penting disetempat terutamanya dalam retikulum endoplasma sel. Pertama, asid fosfatidik, hasil daripada tindak balas boleh balik dengan cytidine triphosphate (CTP), ditukar kepada cytidine diphosphate diglyceride (CDP-diglyceride):
Kemudian, dalam tindak balas berikutnya, setiap satunya dimangkinkan oleh enzim yang sepadan, sitidin monofosfat dialihkan daripada molekul CDP-digliserida oleh salah satu daripada dua sebatian - serin atau inositol, membentuk fosfatidilserin atau fosfatidillinositol, atau 3-phosphatidyl-gliserol-1- fosfat. Sebagai contoh, kami memberikan pembentukan fosfatidilserin:
Sebaliknya, fosfatidilserin boleh didekarboksilasikan untuk membentuk fosfatidiletanolamin:
Phosphatidl ethanolamine adalah prekursor fosfatidilkolin. Hasil daripada pemindahan berurutan tiga kumpulan metil daripada tiga molekul S-adenosylmethionine (penderma kumpulan metil) kepada kumpulan amino sisa etanolamin, fosfatidilkolin terbentuk:
Terdapat satu lagi cara untuk sintesis phosphatidylethanolamine dan phosphatidylcholine dalam sel haiwan. Laluan ini juga menggunakan CTP sebagai pembawa, tetapi bukan asid fosfatidik, tetapi phosphorylcholine atau phosphorylethanolamine (skim).
Biosintesis kolesterol
Kembali pada tahun 60-an abad ini, Bloch et al. dalam eksperimen menggunakan asetat yang dilabelkan dengan 14 C pada kumpulan metil dan karboksil, beliau menunjukkan bahawa kedua-dua atom karbon asid asetik termasuk dalam kolesterol hati dalam jumlah yang lebih kurang sama. Di samping itu, telah ditunjukkan bahawa semua atom karbon kolesterol berasal daripada asetat.
Kemudian, terima kasih kepada karya Linen, Redney, Polyak, Kornforth, A. N. Klimov dan penyelidik lain, butiran utama sintesis enzimatik kolesterol, berjumlah lebih daripada 35 tindak balas enzim, telah dijelaskan. Dalam sintesis kolesterol, tiga peringkat utama boleh dibezakan: yang pertama ialah penukaran asetat aktif kepada asid mevalonik, yang kedua ialah pembentukan squalene daripada asid mevalonik, dan yang ketiga ialah kitaran squalene kepada kolesterol.
Pertama, pertimbangkan langkah menukar asetat aktif kepada asid mevalonik. Peringkat awal dalam sintesis asid mevalonik daripada asetil-KoA ialah pembentukan acetoacetyl-CoA melalui tindak balas tiolase boleh balik:
Kemudian, pemeluwapan seterusnya acetoacetyl-CoA dengan molekul ketiga asetil-CoA dengan penyertaan hydroxymethylglutaryl-CoA synthase (HMG-CoA synthase) memberikan pembentukan β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA:
Perhatikan bahawa kita telah mempertimbangkan peringkat pertama sintesis asid mevalonik ini apabila kita bercakap tentang pembentukan badan keton. Selanjutnya, β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA di bawah pengaruh NADP-dependent hydroxymethylglutaryl-CoA reductase (HMG-CoA reductase) akibat daripada pengurangan salah satu kumpulan karboksil dan penyingkiran HS-KoA ditukar menjadi asid mevalonik:
Tindak balas reduktase HMG-CoA ialah tindak balas pertama yang boleh diterbalikkan secara praktikal dalam rantai biosintesis kolesterol dan ia diteruskan dengan kehilangan tenaga bebas yang ketara (kira-kira 33.6 kJ). Didapati bahawa tindak balas ini mengehadkan kadar biosintesis kolesterol.
Bersama-sama dengan laluan biosintesis klasik untuk asid mevalonik, terdapat laluan kedua, di mana β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA terbentuk sebagai substrat perantaraan, tetapi β-hydroxy-β-methylglutarnl-S-ACP. Tindak balas laluan ini nampaknya sama dengan peringkat awal biosintesis asid lemak sehingga pembentukan acetoacetyl-S-ACP. Acetyl-CoA-carboxylase, enzim yang menukarkan acetyl-CoA kepada malonyl-CoA, mengambil bahagian dalam pembentukan asid mevalonik melalui laluan ini. Nisbah optimum malonyl-CoA dan asetil-CoA untuk sintesis asid mevalonik: dua molekul asetil-KoA setiap satu molekul malonyl-CoA.
Penyertaan malonyl-CoA, substrat utama biosintesis asid lemak, dalam pembentukan asid mevalonik dan pelbagai poliisoprenoid telah ditunjukkan untuk beberapa sistem biologi: hati merpati dan tikus, kelenjar susu arnab, dan ekstrak yis aselular. Laluan biosintesis asid mevalonik ini diperhatikan terutamanya dalam sitoplasma sel hati. Dalam kes ini, hydroxymethylglutaryl-CoA reductase, yang terdapat dalam pecahan larut hati tikus dan tidak sama dengan enzim mikrosomal dari segi beberapa sifat kinetik dan pengawalseliaan, memainkan peranan penting dalam pembentukan mevalonat. Adalah diketahui bahawa microsomal hydroxymethylglutaryl-CoA reductase adalah pautan utama dalam pengawalan laluan biosintesis asid mevalonik daripada asetil-CoA dengan penyertaan acetoacetyl-CoA-thiolase dan HMG-CoA synthase. Peraturan laluan kedua biosintesis asid mevalonik di bawah beberapa pengaruh (puasa, makan dengan kolesterol, pentadbiran surfaktan - newt WR-1339) berbeza daripada peraturan laluan pertama, di mana reduktase mikrosomal terlibat. Data ini menunjukkan kewujudan dua sistem autonomi untuk biosintesis asid mevalonik. Peranan fisiologi laluan kedua belum dikaji sepenuhnya. Adalah dipercayai bahawa ia mempunyai nilai tertentu bukan sahaja untuk sintesis bahan bukan steroid, seperti rantai sisi ubiquinone dan asas unik N 6 (Δ 2 -isopentyl) -adenosin beberapa tRNA, tetapi juga untuk biosintesis. daripada steroid (AN Klimov, E D. Polyakova).
Pada peringkat kedua sitesis kolesterol, asid mevalonik ditukar kepada squalene. Tindak balas peringkat kedua bermula dengan fosforilasi asid mevalonik dengan ATP. Akibatnya, ester 5 "-pyrophosphoric terbentuk, dan kemudian ester 5" -pyrophosphoric asid mevalonik:
Asid 5 "-pyrophosphomevalonic, sebagai hasil daripada fosforilasi seterusnya kumpulan hidroksil tertier, membentuk produk perantaraan yang tidak stabil - 3" -phospho-5 "-asid pyrophosphomevalonic, yang, dekarboksilasi dan kehilangan asid fosforik, ditukar kepada isopentenyl pirofosfat. Yang terakhir diisomerkan kepada dimethylallylpyrophosphate.
Kemudian, dua isomer isopentenyl pirofosfat (dimetilallyl pirofosfat dan isopentenyl pirofosfat) terpeluwap untuk membebaskan pirofosfat dan membentuk geranil pirofosfat. Isopentenyl pirofosfat bergabung semula dengan geranil pirofosfat, menghasilkan farnesyl pirofosfat.
Sintesis asid palmitik (C16) daripada Acetyl-CoA.
1) Ia mengalir dalam sitoplasma sel hati dan tisu adiposa.
2) Nilai: untuk sintesis lemak dan fosfolipid.
3) Ia berterusan selepas makan (semasa tempoh penyerapan).
4) Terbentuk daripada asetil-KoA yang diperoleh daripada glukosa (glikolisis → OPVA → Acetyl-CoA).
5) Dalam proses itu, 4 tindak balas diulang secara berurutan:
pemeluwapan → pemulihan → dehidrasi → pemulihan.
Pada akhir setiap kitaran LCD memanjang dengan 2 atom karbon.
Penderma 2C - malonil-CoA.
6) NADPH + H + mengambil bahagian dalam dua tindak balas pengurangan (50% berasal dari PPP, 50% dari enzim MALIK).
7) Hanya tindak balas pertama yang berterusan dalam sitoplasma (kawal selia).
Baki 4 adalah kitaran - pada kompleks sintase palmitat khas (sintesis hanya asid palmitat)
8) Enzim kawal selia berfungsi dalam sitoplasma - Acetyl-CoA-carboxylase (ATP, vit. H, biotin, kelas IV).
Struktur kompleks sintase palmitat
Palmitate synthase ialah enzim yang terdiri daripada 2 subunit.
Setiap satu terdiri daripada satu PPC dengan 7 pusat aktif.
Setiap pusat aktif memangkinkan tindak balasnya sendiri.
Setiap PPC mengandungi protein acyl-transfer (ACP), di mana sintesis berlaku (mengandungi phosphopantetonate).
Setiap subunit mempunyai kumpulan HS. Dalam satu, kumpulan HS tergolong dalam sistein, dalam satu lagi asid fosfopantothenik.
Mekanisme
1) Acetyl-Coa yang diperoleh daripada karbohidrat tidak boleh memasuki sitoplasma, tempat sintesis FA berlaku. Ia keluar melalui tindak balas pertama TCA - pembentukan sitrat.
2) Dalam sitoplasma, sitrat terurai kepada Acetyl-Coa dan oxaloacetate.
3) Oksaloasetat → malat (tindak balas CTA dalam arah yang bertentangan).
4) Malate → piruvat, yang digunakan dalam ODPVK.
5) Asetil-KoA → Sintesis FA.
6) Acetyl-CoA di bawah tindakan acetyl-CoA-carboxylase ditukar kepada malonyl-CoA.
Pengaktifan enzim asetil-KoA karboksilase:
a) dengan meningkatkan sintesis subunit di bawah tindakan insulin - tiga tetramer disintesis secara berasingan
b) di bawah tindakan sitrat, tiga tetramer bergabung, dan enzim diaktifkan
c) semasa berpuasa, glukagon menghalang enzim (melalui fosforilasi), sintesis lemak tidak berlaku
7) satu asetil KoA daripada sitoplasma dipindahkan ke kumpulan HS (dari sistein) sintase palmitat; satu malonyl-CoA setiap kumpulan HS subunit kedua. Selanjutnya pada sintase palmitat berlaku:
8) pemeluwapan mereka (acetyl CoA dan malonyl-CoA)
9) pemulihan (penderma - NADPH + H + daripada PPP)
10) dehidrasi
11) pemulihan (penderma - NADPH + H + daripada MALIK-enzim).
Akibatnya, radikal asil bertambah sebanyak 2 atom karbon.
 |
Mobilisasi lemak
Semasa berpuasa atau aktiviti fizikal yang berpanjangan, glukagon atau adrenalin dilepaskan. Mereka mengaktifkan TAG lipase dalam tisu adiposa, yang terletak di adiposit dan dipanggil lipase tisu(sensitif hormon). Ia memecahkan lemak dalam tisu adiposa kepada gliserol dan asid lemak. Gliserol pergi ke hati untuk glukoneogenesis. FA memasuki aliran darah, mengikat dengan albumin dan memasuki organ dan tisu, digunakan sebagai sumber tenaga (oleh semua organ, selain otak yang menggunakan badan glukosa dan keton semasa berpuasa atau senaman yang berpanjangan).
Untuk otot jantung, asid lemak adalah sumber tenaga utama.
β-pengoksidaan
β-pengoksidaan- proses membelah asid lemak untuk mengekstrak tenaga.
1) Laluan khusus katabolisme FA kepada asetil-KoA.
2) Ia mengalir dalam mitokondria.
3) Termasuk 4 tindak balas berulang (iaitu kitaran bersyarat):
pengoksidaan → penghidratan → pengoksidaan → belahan.
4) Pada akhir setiap kitaran, FA dipendekkan oleh 2 atom karbon dalam bentuk asetil-KoA (masuk ke CTC).
5) 1 dan 3 tindak balas - tindak balas pengoksidaan, dikaitkan dengan CPE.
6) Vit. B 2 - koenzim FAD, vit. PP - NAD, asid pantotenik - HS-KoA.
Mekanisme pemindahan FA dari sitoplasma ke mitokondria.
1. FA mesti diaktifkan sebelum memasuki mitokondria.
Hanya FA = asil-CoA yang diaktifkan boleh diangkut merentasi membran berganda lipid.
Pembawa adalah L-carnitine.
Enzim pengawalseliaan β-pengoksidaan ialah carnitine acyltransferase-I (KAT-I).
2. CAT-I memindahkan asid lemak ke ruang antara membran.
3. Di bawah tindakan CAT-I, acyl-CoA dipindahkan ke pengangkut L-carnitine.
Asilkarnitin terbentuk.
4. Dengan bantuan translocase yang dibina ke dalam membran dalaman, acylcarnitine diangkut ke dalam mitokondria.
5. Dalam matriks, di bawah tindakan CAT-II, FA dipisahkan daripada karnitin dan memasuki pengoksidaan β.
Carnitine kembali semula ke ruang antara membran.
Tindak balas Β-pengoksidaan
1. Pengoksidaan: FA teroksida dengan penyertaan FAD (enzim asil-CoA-DH) → enoyl.
FAD memasuki CPE (p / o = 2)
2. Penghidratan: enoyl → β-hydroxyacyl-CoA (enzim enoyl hydratase)
3. Pengoksidaan: β-hydroxyacyl-CoA → β-ketoacyl-CoA (dengan penyertaan NAD, yang memasuki CPE dan mempunyai p / o = 3).
4. Belahan: β-ketoacyl-CoA → acetyl-CoA (enzim thiolase, dengan penyertaan HS-KoA).
Asetil-KoA → CTA → 12 ATP.
Asil-KoA (C-2) → kitaran β-pengoksidaan seterusnya.
Pengiraan tenaga dalam β-pengoksidaan
Contohnya, asid meristik (14C).
Kami mengira berapa banyak asetil-KoA yang terurai oleh asid lemak
½ n = 7 → TCA (12ATP) → 84 ATP.
Kami mengira berapa banyak kitaran ia terurai
(1/2 n) -1 = 6.5 (2 ATP dalam 1 tindak balas dan 3 ATP dalam 3 tindak balas) = 30 ATP
· Tolak 1 ATP yang dibelanjakan untuk pengaktifan asid lemak dalam sitoplasma.
Jumlah - 113 ATP.
Sintesis badan keton
Hampir semua asetil-KoA memasuki CTK. Sebahagian kecil digunakan untuk sintesis badan keton = badan aseton.
Badan keton- acetoacetate, β-hydroxybutyrate, aseton (untuk patologi).
Kepekatan normal ialah 0.03-0.05 mmol / l.
Disintesis hanya di hati daripada asetil-KoA yang diperolehi oleh β-pengoksidaan.
Digunakan sebagai sumber tenaga oleh semua organ kecuali hati (tiada enzim).
Dengan puasa yang berpanjangan atau diabetes mellitus, kepekatan badan keton boleh meningkat sepuluh kali ganda, kerana di bawah keadaan ini, kristal cecair adalah sumber tenaga utama. Di bawah keadaan ini, pengoksidaan β yang sengit berterusan, dan semua asetil-KoA tidak mempunyai masa untuk digunakan dalam CTC, kerana:
Kekurangan oksaloasetat (ia digunakan dalam glukoneogenesis)
· Hasil daripada pengoksidaan β, banyak NADH + H + terbentuk (dalam 3 tindak balas), yang menghalang isositrat-DH.
Akibatnya, asetil-KoA digunakan untuk sintesis badan keton.
Kerana badan keton adalah asid, ia menyebabkan perubahan dalam keseimbangan asid-bes. Asidosis berlaku (disebabkan oleh ketonemia).
Mereka tidak mempunyai masa untuk dilupuskan dan muncul dalam air kencing sebagai komponen patologi → keturia... Juga, terdapat bau aseton dari mulut. Negeri ini dipanggil ketosis.
Metabolisme kolesterol
Kolestrol(Xc) ialah alkohol monohidrik berasaskan cincin perhydrophenanthrene siklopentane.
27 atom karbon.
Kepekatan normal kolesterol ialah 3.6-6.4 mmol / l, tidak lebih tinggi daripada 5 dibenarkan.
Untuk membina membran (fosfolipid: Xc = 1: 1)
Sintesis batu karang
Sintesis hormon steroid (kortisol, progesteron, aldosteron, calcitriol, estrogen)
· Dalam kulit di bawah pengaruh UV ia digunakan untuk sintesis vitamin D3 - cholecalciferol.
Badan mengandungi kira-kira 140 g kolesterol (terutamanya di hati dan otak).
Keperluan harian ialah 0.5-1 g.
Terkandung sahaja dalam produk haiwan (telur, mentega, keju, hati).
Xc tidak digunakan sebagai sumber tenaga, kerana cincinnya tidak dibelah kepada CO 2 dan H 2 O dan ATP tidak dibebaskan (tiada enzim).
Chs yang berlebihan tidak dikumuhkan, tidak didepositkan, disimpan di dinding saluran darah besar dalam bentuk plak.
Badan mensintesis 0.5-1 g Chs. Lebih banyak ia diambil dengan makanan, semakin kurang ia disintesis dalam badan (normal).
Xc dalam badan disintesis dalam hati (80%), usus (10%), kulit (5%), kelenjar adrenal, gonad.
Malah vegetarian boleh mempunyai paras kolesterol yang tinggi. hanya karbohidrat yang diperlukan untuk sintesisnya.
Biosintesis kolesterol
Ia berjalan dalam 3 peringkat:
1) dalam sitoplasma - sebelum pembentukan asid mevalonik (serupa dengan sintesis badan keton)
2) dalam EPR - kepada squalene
3) dalam EPR - kepada kolesterol
Kira-kira 100 reaksi.
Enzim pengawalseliaan ialah β-hydroxymethylglutaryl-CoA reductase (HMG reductase). Statin penurun kolesterol menghalang enzim ini.)
Peraturan HMG reduktase:
a) Dihalang oleh prinsip maklum balas negatif oleh kolesterol diet yang berlebihan
b) Sintesis enzim (estrogen) boleh meningkat atau menurun (kolesterol dan batu karang)
c) Enzim diaktifkan oleh insulin melalui defosforilasi
d) Jika terdapat banyak enzim, maka lebihan itu boleh dibelah oleh proteolisis
Kolesterol disintesis daripada asetil-KoA, berasal daripada karbohidrat(glikolisis → ODPVK).
Kolesterol yang terhasil dalam hati dibungkus bersama lemak dalam VLDL yang tidak dapat diselesaikan. VLDL mempunyai apoprotein B100, memasuki aliran darah dan, selepas lampiran apoprotein C-II dan E, bertukar menjadi VLDL matang, yang memasuki LP-lipase. Lipase LDL membuang lemak daripada VLDL (50%), meninggalkan LDL, yang terdiri daripada 50-70% ester kolesterol.
Membekalkan kolesterol kepada semua organ dan tisu
· Dalam sel terdapat reseptor dalam B100, yang dengannya mereka mengenali LDL dan menyerapnya. Sel mengawal bekalan kolesterol dengan meningkatkan atau mengurangkan bilangan reseptor B100.
Dalam diabetes mellitus, glikosilasi B100 (lekatan glukosa) boleh berlaku. Akibatnya, sel tidak mengenali LDL dan hiperkolesterolemia berlaku.
LDL boleh menembusi saluran darah (zarah aterogenik).
Lebih daripada 50% LDL dikembalikan ke hati, di mana kolesterol digunakan untuk mensintesis batu karang dan menghalang sintesis kolesterolnya sendiri.
Terdapat mekanisme pertahanan terhadap hiperkolesterolemia:
Peraturan sintesis kolesterol sendiri mengikut prinsip maklum balas negatif
Sel mengawal aliran kolesterol dengan menambah atau mengurangkan bilangan reseptor B100
Fungsi HDL
HDL disintesis dalam hati. Ia berbentuk cakera dan mengandungi sedikit kolesterol.
fungsi HDL:
Mengeluarkan kolesterol berlebihan daripada sel dan lipoprotein lain
Membekalkan C-II dan E kepada lipoprotein lain
Mekanisme fungsi HDL:
HDL mempunyai apoprotein A1 dan LCAT (enzim lecithin cholesterol acyltransferase).
HDL dilepaskan ke dalam aliran darah, dan LDL menghampirinya.
Menurut A1 LDL, ia diakui bahawa mereka mempunyai banyak kolesterol, dan mereka mengaktifkan LHAT.
LCAT membelah FA daripada fosfolipid HDL dan memindahkannya kepada kolesterol. Ester kolesterol terbentuk.
Ester kolesterol adalah hidrofobik, jadi ia masuk ke dalam lipoprotein.
TOPIK 8
KAEDAH BAHAN: PERTUKARAN PROTEIN
tupai - Ini adalah sebatian berat molekul tinggi, yang terdiri daripada residu asid α-amino, yang disambungkan oleh ikatan peptida.
Ikatan peptida terletak di antara kumpulan α-karboksil satu asid amino dan kumpulan amino yang lain, mengikutinya, asid α-amino.
Fungsi protein (asid amino):
1) plastik (fungsi utama) - protein otot, tisu, permata, karnitin, kreatin, beberapa hormon dan enzim disintesis daripada asid amino;
2) tenaga
a) sekiranya lebihan pengambilan dengan makanan (> 100 g)
b) dengan berpuasa yang berpanjangan
Keanehan:
Asid amino, tidak seperti lemak dan karbohidrat, tidak disimpan .
Jumlah asid amino bebas dalam badan adalah kira-kira 35 g.
Sumber protein untuk badan:
Protein makanan (sumber utama)
Protein tisu
· Disintesis daripada karbohidrat.
Keseimbangan nitrogen
Kerana 95% daripada semua nitrogen dalam badan tergolong dalam asid amino, maka pertukarannya boleh dinilai oleh keseimbangan nitrogen - nisbah nitrogen masuk dan dikumuhkan dalam air kencing.
ü Positif - ia dikeluarkan kurang daripada yang masuk (pada kanak-kanak, wanita hamil, semasa tempoh pemulihan selepas penyakit);
ü Negatif - lebih banyak dikeluarkan daripada yang datang (usia tua, tempoh sakit yang berpanjangan);
ü Keseimbangan nitrogen - pada orang yang sihat.
Kerana protein makanan - sumber utama asid amino, maka mereka berkata tentang " kegunaan pemakanan protein ».
Semua asid amino dibahagikan kepada:
Boleh Ganti (8) - Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
· Separa boleh diganti (2) - Arg, Gis (disintesis perlahan-lahan);
Boleh diganti secara bersyarat (2) - Cis, Tyr (boleh disintesis disediakan resit yang tidak boleh ditukar ganti - Met → Cis, Fen → Tyr);
Tidak boleh diganti (8) - Val, Ile, Lei, Liz, Met, Tre, Pengering Rambut, TPF.
Dalam hal ini, protein diperuntukkan:
ü Lengkap - mengandungi semua asid amino penting
ü Rosak - tidak mengandungi Met dan TPF.
Pencernaan protein
Keanehan:
1) Protein dihadam dalam perut, usus kecil
2) Enzim - peptidases (memecahkan ikatan peptida):
a) exopeptidase - di sepanjang tepi dari hujung C-N
b) endopeptidase - di dalam protein
3) Enzim perut dan pankreas dihasilkan dalam bentuk tidak aktif - enzim(kerana mereka akan mencerna tisu mereka sendiri)
4) Enzim diaktifkan oleh proteolisis separa (pembelahan sebahagian daripada PPC)
5) Sesetengah asid amino mengalami reput dalam usus besar
 |
1. Mereka tidak dicerna dalam rongga mulut.
2. Di dalam perut, protein dipengaruhi oleh pepsin(endopeptidase). Ia memecahkan ikatan yang dibentuk oleh kumpulan amino asid amino aromatik (Tyr, Phen, TPF).
Pepsin dihasilkan oleh sel utama sebagai tidak aktif pepsinogen.
Sel parietal menghasilkan asid hidroklorik.
Fungsi HCl:
ü Mencipta pH optimum untuk pepsin (1.5 - 2.0)
ü Mengaktifkan pepsinogen
ü Mendenatur protein (memudahkan tindakan enzim)
ü Tindakan bakteria
Pengaktifan pepsinogen
Pepsinogen di bawah tindakan HCl ditukar menjadi pepsin aktif dengan membelah 42 asid amino secara perlahan. Kemudian pepsin aktif dengan cepat mengaktifkan pepsinogen ( secara autokatalitik).
Oleh itu, dalam perut, protein dipecahkan kepada peptida pendek yang memasuki usus.
3. Di dalam usus, enzim pankreas bertindak ke atas peptida.
Pengaktifan trypsinogen, chymotrypsinogen, proelastase, procarboxypeptidase
Di dalam usus, di bawah tindakan enteropeptidase, ia diaktifkan tripsinogen... Kemudian diaktifkan daripadanya tripsin mengaktifkan semua enzim lain melalui proteolisis separa (chymotrypsinogen → chymotrypsin, proelastase → elastase, procarboxypeptidase → karboksipeptidase).
Trypsin memecahkan ikatan yang dibentuk oleh kumpulan karboksil Lys atau Arg.
Chymotrypsin- antara kumpulan karboksil asid amino aromatik.
Elastase- ikatan yang dibentuk oleh kumpulan karboksil Ala atau Gly.
Carboxypeptidase memutuskan ikatan karboksil daripada terminal-C.
Oleh itu, di- pendek, tripeptida terbentuk di dalam usus.
4. Di bawah tindakan enzim usus, ia dipecahkan kepada asid amino bebas.
Enzim - di-, tri-, aminopeptidase... Mereka bukan spesies khusus.
Asid amino bebas yang terbentuk diserap oleh pengangkutan aktif sekunder dengan Na + (berlawanan dengan kecerunan kepekatan).
5. Sesetengah asid amino reput.
Pembusukan - proses enzimatik pemecahan asid amino kepada produk toksik rendah dengan pembebasan gas (NH 3, CH 4, CO 2, mercaptan).
Maksud: untuk mengekalkan aktiviti penting mikroflora usus (semasa mereput Tyr membentuk produk toksik fenol dan kresol, TPF - indole dan skatole). Produk toksik memasuki hati dan menjadi tidak berbahaya.
Katabolisme asid amino
Jalan utama ialah deaminasi - proses enzimatik pembelahan kumpulan amino dalam bentuk ammonia dan pembentukan asid keto bebas nitrogen.
Deaminasi oksidatif
Bukan pengoksidaan (Ser, Tre)
Intramolekul (Nya)
Hidrolitik
Deaminasi oksidatif (asas)
A) Terus - hanya untuk Glu, tk. untuk semua yang lain, enzim tidak aktif.
Ia berjalan dalam 2 peringkat:
1) Enzim
2) Spontan
Akibatnya, ammonia dan α-ketoglutarat terbentuk.
Fungsi transaminasi:
ü Kerana tindak balas boleh diterbalikkan, berfungsi untuk sintesis asid amino tidak penting;
ü Peringkat awal katabolisme (transaminasi bukan katabolisme, kerana jumlah asid amino tidak berubah);
ü Untuk pengagihan semula nitrogen dalam badan;
ü Mengambil bahagian dalam mekanisme ulang-alik malat-aspartat pemindahan hidrogen dalam glikolisis (6 tindak balas).
Untuk menentukan aktiviti ALT dan AST di klinik untuk diagnosis penyakit jantung dan hati, pekali de Ritis diukur:
Pada 0.6 - hepatitis,
1 - sirosis,
10 - infarksi miokardium.
Dekarboksilasi asid amino - proses enzimatik pembelahan kumpulan karboksil dalam bentuk CO 2 daripada asid amino.
Akibatnya, bahan aktif secara biologi terbentuk - amina biogenik.
Enzim ialah dekarboksilase.
Koenzim - pyridoxal fosfat ← vit. PADA 6.
Selepas melakukan tindakan, amina biogenik menjadi tidak berbahaya dalam 2 cara:
1) Metilasi (penambahan CH 3; penderma - SAM);
2) Pengoksidaan dengan pembelahan kumpulan amino dalam bentuk NH 3 (enzim MAO - monoamine oxidase).
Memuatkan...