Biosyntesen av fettsyrer involverer en rekke reaksjoner som ikke samsvarer med nedbrytningsprosessen.
Spesielt mediatorer i syntesen av fettsyrer er spesielle proteiner - APB (acylbærerproteiner). Derimot brukes HS-KoA ved nedbrytning av fettsyrer.
Fettsyresyntesen skjer i cytosolen, og fettsyrenedbrytningen skjer i mitokondriene.
For fettsyresyntese brukes koenzymet NADP^/NADPH, mens nedbrytningen av fettsyre involverer koenzymet NAD+/NADH.
Fettsyrer som utgjør vevslipider kan deles inn i korte (2-6 karbonatomer), middels (8-12 karbonatomer) og langkjedede (14-20 eller flere karbonatomer i molekylet). De fleste fettsyrene i dyrevev er langkjedede. De aller fleste fettsyrer i kroppen inneholder et jevnt antall karbonatomer per molekyl (C: 16,18, 20), selv om det er lengre fettsyremolekyler i nevrale fettstoffer, inkludert 22 karbonatomer med seks dobbeltbindinger.
En syre med én dobbeltbinding er en enumettet fettsyre, mens syrer med to eller flere isolerte dobbeltbindinger er flerumettede.
tabell 2
Essensielle fettsyrer hos pattedyr
|
Navnet på syren |
Syrestruktur |
Antall og plassering av dobbeltbindinger |
|
fet |
SzNTCOOH |
|
|
Nylon |
||
|
Kapryl |
StNuUN |
|
|
capric |
||
|
Lauric |
С11Н21СООН |
|
|
Myristisk |
SpNzsUN |
|
|
palmitikk |
С15Н31СООН |
|
|
Stearisk |
С17Н35СООН |
|
|
Oleic |
spNzzzUN |
|
|
Linolsyre |
С17Н31СООН |
|
|
Linolenholdig |
spNzzzUN |
|
|
Arachidonic |
С19Н31СООН |
4 (5, 8. 11, 14) |
Umettede fettsyrer er vanligvis i cis-form. Plante- og fiskefett inneholder mer flerumettede fettsyrer i sammensetningen, mens mettede fettsyrer dominerer i sammensetningen av pattedyr- og fuglefett.
Kostholdsfettsyrer og deres endogene biosyntese er nødvendig for at kroppen skal få energi og danne de hydrofobe komponentene i biomolekyler. Overskudd av proteiner og karbohydrater i kosten omdannes aktivt til fettsyrer og lagres i form av triglyserider.
De fleste vev er i stand til å syntetisere mettede fettsyrer. Viktig i kvantitative termer er syntesen av fettsyrer primært i lever, tarm, fettvev, brystkjertel, benmarg og lunger. Hvis oksidasjon av fettsyrer skjer i mitokondriene til celler, foregår syntesen deres i cytoplasmaet.
Den viktigste måten å forsyne kroppen med fettsyrer på er deres biosyntese fra små mellomliggende molekyler, derivater av karbohydratkatabolisme, individuelle aminosyrer og andre fettsyrer. Vanligvis syntetiseres den mettede 16-karboksylsyren - palmitinsyre - først, og alle andre fettsyrer er en modifikasjon av palmitinsyre.
Alle reaksjoner av fettsyresyntese katalyseres av et multienzymkompleks - fettsyresyntase, som er lokalisert i cytosolen. Acetyl-CoA er den direkte kilden til karbonatomer for denne syntesen. Hovedleverandørene av acetyl-CoA-molekyler er: aminosyrenedbrytning, fettsyreoksidasjon, pyruvatglykolyse.
Malonyl-CoA som kreves for syntese av fettsyrer kommer som et resultat av karboksylering av acetyl-CoA, og nødvendig NADPH kan også oppnås i pentosefosfatbanen.
Acetyl-CoA-molekyler finnes hovedsakelig i mitokondrier. Imidlertid er den indre mitokondriemembranen ugjennomtrengelig for et så relativt stort molekyl som acetyl-CoA. Derfor, for overgangen fra mitokondrier til cytoplasma, interagerer acetyl-CoA, med deltakelse av sitratsyntase, med oksaloeddiksyre, og danner sitronsyre:
I cytoplasmaet spaltes sitronsyre under påvirkning av sitratlyase:
Dermed fungerer sitronsyre som en acetyl-CoA-transportør. Hos drøvtyggere brukes i stedet for sitronsyre i cellens cytoplasma acetat, som dannes i vomma fra polysakkarider, som omdannes til acetyl-CoA i cellene i leveren og fettvevet.
1. I det første stadiet av fettsyrebiosyntesen interagerer acetyl-CoA med et spesielt acylbærende protein (HS-ACP) som inneholder vitamin B 3 og en sulfhydrylgruppe (HS), som ligner strukturen til koenzym A:
2. Et obligatorisk mellomprodukt i syntesen er malonyl-CoA, som dannes i reaksjonen av karboksylering av acetyl-CoA med deltakelse av ATP og et biotinholdig enzym - acetyl-CoA-karboksylase:
Biotin (vitamin H), som et karboksylase-koenzym, er kovalent knyttet til et apoenzym for å overføre en en-karbondel. Acetyl-CoA-karboksylase er et multifunksjonelt enzym som regulerer hastigheten på fettsyresyntesen. Insulin stimulerer fettsyresyntesen ved å aktivere karboksylase, mens epinefrin og glukagon har motsatt effekt.
3. Den resulterende malonyl-S-KoA interagerer med HS-ACP med deltakelse av malonyltransacylase-enzymet:
4. I følgende kondensasjonsreaksjon, under påvirkning av enzymet acyl-malonyl-B-APB-syntase, interagerer malonyl-B-APB og acetyl-B-APB for å danne aceto-acetyl-B-APB:
5. Acetoacetyl-B-APB med deltakelse av NADP+-avhengig reduktase reduseres for å danne p-hydroksylbutyryl-B-APB:
7. I følgende reaksjon reduseres krotonyl-B-APB av NADP + -avhengig reduktase for å danne butyryl-B-APB:
Når det gjelder syntese av palmitinsyre (C: 16), er det nødvendig å gjenta ytterligere seks sykluser med reaksjoner, som hver begynner med tilsetning av et malonyl-B-APB-molekyl til karboksylenden av den syntetiserte fettsyrekjeden. Ved å tilsette ett molekyl malonyl-B-APB økes karbonkjeden til den syntetiserte palmitinsyren med to karbonatomer.
8. Syntesen av palmitinsyre fullføres ved hydrolytisk spaltning av HS-ACP fra palmityl-B-APB med deltakelse av enzymet deacylase:
Syntesen av palmitinsyre er grunnlaget for syntesen av andre fettsyrer, inkludert enumettede syrer (oljesyre, for eksempel). Fri palmitinsyre omdannes av tiokinase til palmityl-S-KoA. Palmityl-S-KoA i cytoplasma kan brukes i syntesen av enkle og komplekse lipider, eller det kan gå inn i mitokondrier med deltakelse av karnitin for syntese av fettsyrer med lengre karbonkjede.
I mitokondrier og i det glatte endoplasmatiske retikulum er det et system av fettsyreforlengelsesenzymer for syntese av syrer med 18 eller flere karbonatomer ved å forlenge karbonkjeden av fettsyrer fra 12 til 6 karbonatomer. Hvis propionyl-S-KoA brukes i stedet for acetyl-S-KoA, resulterer syntesen i en fettsyre med et oddetall karbonatomer.
Totalt kan syntesen av palmitinsyre representeres av følgende ligning:
Acetyl-S-KoA i cytoplasmaet i denne syntesen tjener som en kilde til karbonatomer i palmitinsyremolekylet. ATP er nødvendig for aktivering av acetyl-S-KoA, mens NADPH+H+ er det nødvendige reduksjonsmidlet. NADPH + + H + i leveren dannes i reaksjonene til pentosefosfatbanen. Bare i nærvær av disse grunnleggende komponentene i cellen oppstår syntesen av fettsyrer. Følgelig krever biosyntesen av fettsyrer glukose, som forsyner prosessen med acetyl-, CO 2- og H 2-radikaler i form av NADPH 2 .
Alle enzymer av fettsyrebiosyntese, inkludert HS-APB, er lokalisert i cytoplasmaet til cellen i form av et multienzymkompleks kalt fettsyresyntetase.
Syntesen av oljesyre (umettet) med en dobbeltbinding skjer på grunn av reaksjonen av mettet stearinsyre med NADPH + H + i nærvær av oksygen:
I hepatocytter og i brystkjertelen til diegivende dyr tilveiebringes NADPH 2, nødvendig for syntese av fettsyrer, av pentosefosfatbanen. Hvis syntesen av fettsyrer i de fleste eukaryoter utelukkende skjer i cytoplasmaet, så foregår syntesen av fettsyrer i fotosyntetiske planteceller i kloroplasters stroma.
Flerumettede fettsyrer - linolsyre (C 17 H 31 COOH), linolensyre (C 17 H 29 COOH), med dobbeltbindinger nær metylenden av karbonkjeden, syntetiseres ikke i pattedyrkroppen på grunn av mangelen på nødvendige enzymer ( desaturaser) som sikrer dannelsen av umettede bindinger i molekylet. Imidlertid kan arakidonsyre (C 19 H 31 COOH) syntetiseres fra linolsyre. I sin tur er arakidonsyre en forløper i syntesen av prostaglandiner. Merk at planter er i stand til å syntetisere dobbeltbindinger i posisjon 12 og 15 i karbonkjeden med deltakelse av de nødvendige enzymer i syntesen av linolsyre og linolensyre.
Hovedrollen til alle flerumettede fettsyrer er sannsynligvis å gi væskeegenskaper i biologiske membraner. Dette bekreftes av det faktum at lavere organismer har evnen til å endre sammensetningen av fettsyrer av fosfolipider på grunn av deres fluiditet, for eksempel ved forskjellige omgivelsestemperaturer. Dette oppnås ved å øke andelen fettsyrer med dobbeltbindinger eller ved å øke graden av umettethet av fettsyrene.
Metylenkarbonet til enhver dobbeltbinding i en flerumettet fettsyrestruktur er svært følsom for hydrogenfjerning og oksygenfiksering for å danne frie radikaler. Hydroperoksidmolekylene som dermed dannes danner dialdehyder hovedsakelig i form av malondialdehyd. Sistnevnte er i stand til å indusere tverrbindinger som fører til cytotoksisitet, mutagenisitet, membranavbrudd og enzymmodifikasjon. Polymerisering av malonaldehyd danner det uløselige pigmentet lipofuscin, som akkumuleres med alderen i enkelte vev.
Interessen for flerumettede fettsyrer på biokjemisk nivå stammer fra forskning som viser at dietter med høyt innhold av flerumettede fettsyrer i forhold til mettede fettsyrer bidrar til å senke kolesterolnivået i kroppen.
I kroppen til et fastende dyr, med påfølgende tilstedeværelse av en diett med et høyt nivå av karbohydrater og et lavt nivå av fett, økes aktiviteten til acetyl-CoA-karboksylase betydelig på grunn av kovalent modifikasjon og syntese av fettsyrer i en få dager. Dette er en adaptiv kontroll av reguleringen av fettmetabolismen. Syntese og oksidasjon av fettsyrer i kroppen er gjensidig avhengige prosesser. Når et dyr sulter, øker nivået av frie fettsyrer i blodet på grunn av en økning i aktiviteten til fettcellelipase under påvirkning av hormoner som adrenalin og glukagon. Biosyntesen av fettsyrer, ved å konvertere NADPH + H + molekyler til NADP~, forårsaker nedbrytning av glukose langs pentosefosfatbanen. Derfor er glukose uunnværlig i biosyntesen av fettsyrer, og leverer ikke bare acetylradikaler, men også koenzymer i form av NADPH + H +.
Frie fettsyrer binder seg til serumalbuminer, som er de viktigste transportørene av ikke-forestrede fettsyrer. I kombinasjon med albuminer er fettsyrer en aktiv transportkilde for energi for ulike vev i en viss tidsperiode. Imidlertid er nervevev, som henter nesten all sin energi fra glukose, ikke i stand til å bruke albuminbundne fettsyrer som energi.
Konsentrasjonen av frie fettsyrer i blodet er relativt konstant (0,6 mm). Halveringstiden deres er bare to minutter. Leveren involverer intensivt fettsyrer i syntesen av triglyserider, og binder dem til lavdensitetslipoproteiner (LDL), som kommer inn i blodsirkulasjonen. LDL bærer blodplasmakolesterol til forskjellige vev, veggene i blodårene.
Tidligere ble det antatt at spaltningsprosessene er reversering av synteseprosesser, inkludert syntese av fettsyrer ble ansett som en prosess omvendt til deres oksidasjon.
Det er nå fastslått at det mitokondrielle systemet for fettsyrebiosyntese, som inkluderer en lett modifisert sekvens av β-oksidasjonsreaksjonen, bare forlenger mellomkjedede fettsyrer som allerede finnes i kroppen, mens den fullstendige biosyntesen av palmitinsyre fra acetyl- CoA fortsetter aktivt. utenfor mitokondriene på en helt annen måte.
La oss vurdere noen viktige trekk ved fettsyrebiosynteseveien.
1. Syntese skjer i cytosol, i motsetning til forfallet som skjer i mitokondriematrisen.
2. Mellomprodukter for fettsyresyntese er kovalent knyttet til sulfhydrylgruppene i acyloverføringsproteinet (ACP), mens fer knyttet til koenzym A.
3. Mange av fettsyresyntese-enzymene i høyere organismer er organisert i et multi-enzymkompleks kalt fettsyresyntetase. Derimot ser det ikke ut til at enzymer som katalyserer nedbrytningen av fettsyrer assosieres.
4. Den voksende fettsyrekjeden forlenges ved suksessiv tilsetning av to-karbonkomponenter som stammer fra acetyl-CoA. Malonyl-APB fungerer som en aktivert donor av to-karbonkomponenter på forlengelsesstadiet. Forlengelsesreaksjonen utløses ved frigjøring av CO 2 .
5. Rollen til reduksjonsmidlet i syntesen av fettsyrer utføres av NADPH.
6. Mn 2+ deltar også i reaksjonene.
7. Forlengelse under virkningen av fettsyresyntetasekomplekset stopper på stadiet av palmitatdannelse (C 16). Ytterligere forlengelse og innføring av dobbeltbindinger utføres av andre enzymsystemer.
Dannelse av malonylkoenzym A
Syntesen av fettsyrer begynner med karboksylering av acetyl-CoA til malonyl-CoA. Denne irreversible reaksjonen er et kritisk trinn i syntesen av fettsyrer.
Syntesen av malonyl-CoA katalyseres av acetyl-CoA karboksylase og utføres på bekostning av ATR-energi. Kilden til CO 2 for karboksylering av acetyl-CoA er bikarbonat.
Ris. Syntese av malonyl-CoA
Acetyl-CoA karboksylase inneholder som en protesegruppe biotin.
Ris. Biotin
Enzymet består av et variabelt antall identiske underenheter, som hver inneholder biotin, biotin karboksylase, karboksybiotinoverføringsprotein, transkarboksylase, samt det regulatoriske allosteriske senteret, dvs. representerer polyenzymkompleks. Karboksylgruppen til biotin er kovalent festet til e-aminogruppen til lysinresten til det karboksybiotin-bærende proteinet. Karboksylering av biotinkomponenten i det dannede komplekset katalyseres av den andre underenheten, biotinkarboksylase. Den tredje komponenten i systemet, transkarboksylase, katalyserer overføringen av aktivert CO2 fra karboksybiotin til acetyl-CoA.
Biotinenzym + ATP + HCO 3 - ↔ CO 2 ~ Biotinenzym + ADP + P i,
CO 2 ~ Biotin-enzym + Acetyl-CoA ↔ Molonyl-CoA + Biotin-enzym.
Lengden og fleksibiliteten til bindingen mellom biotin og dets bærende protein gjør det mulig å flytte den aktiverte karboksylgruppen fra et aktivt sted i enzymkomplekset til et annet.
I eukaryoter eksisterer acetyl-CoA-karboksylase som en enzymatisk inaktiv protomer (450 kDa) eller som en aktiv filamentøs polymer. Deres interkonvertering er regulert allosterisk. Nøkkelen allosterisk aktivator er sitrat, som forskyver likevekten mot den aktive fibrøse formen av enzymet. Den optimale orienteringen av biotin med hensyn til substrater oppnås i fibrøs form. I motsetning til sitrat, forskyver palmitoyl-CoA likevekten mot den inaktive protomerformen. Dermed hemmer palmitoyl-CoA, sluttproduktet, det første kritiske trinnet i fettsyrebiosyntesen. Reguleringen av acetyl-CoA-karboksylase i bakterier skiller seg kraftig fra den i eukaryoter, siden fettsyrer i dem først og fremst er forløpere til fosfolipider, og ikke et reservedrivstoff. Her har citrat ingen effekt på bakteriell acetyl-CoA-karboksylase. Aktiviteten til transkarboksylasekomponenten i systemet reguleres av guanin-nukleotider, som koordinerer syntesen av fettsyrer med vekst og deling av bakterier.
Byggesteinen for syntesen av fettsyrer i cellens cytosol er acetyl-CoA, som dannes på to måter: enten som et resultat av oksidativ dekarboksylering av pyruvat. (se fig. 11, trinn III), eller som et resultat av b-oksidasjon av fettsyrer (se fig. 8).
Figur 11 - Skjema for omdannelse av karbohydrater til lipider
Husk at transformasjonen av pyruvat dannet under glykolyse til acetyl-CoA og dets dannelse under b-oksidasjon av fettsyrer skjer i mitokondrier. Syntesen av fettsyrer foregår i cytoplasmaet. Den indre membranen av mitokondrier er ugjennomtrengelig for acetyl-CoA. Dens inntreden i cytoplasmaet utføres av typen tilrettelagt diffusjon i form av sitrat eller acetylkarnitin, som i cytoplasmaet omdannes til acetyl-CoA, oksaloacetat eller karnitin. Hovedveien for overføring av acetyl-coA fra mitokondrier til cytosol er imidlertid citrat (se fig. 12).
Til å begynne med interagerer intramitokondriell acetyl-CoA med oksaloacetat, noe som resulterer i dannelse av sitrat. Reaksjonen katalyseres av enzymet citratsyntase. Det resulterende sitratet transporteres over mitokondriemembranen inn i cytosolen ved hjelp av et spesielt trikarboksylattransportsystem.
I cytosolen reagerer sitrat med HS-CoA og ATP, og brytes igjen ned til acetyl-CoA og oksalacetat. Denne reaksjonen katalyseres av ATP-sitratlyase. Allerede i cytosolen returnerer oksaloacetat, med deltakelse av det cytosoliske dikarboksylattransportsystemet, til mitokondriematrisen, hvor det oksideres til oksalacetat, og fullfører dermed den såkalte skyttelsyklusen:
Figur 12 - Skjema for overføring av acetyl-CoA fra mitokondrier til cytosol
Biosyntesen av mettede fettsyrer skjer i motsatt retning av deres b-oksidasjon, veksten av hydrokarbonkjeder av fettsyrer utføres på grunn av sekvensiell tilsetning av et to-karbonfragment (C 2) - acetyl-CoA til endene deres. (se fig. 11, trinn IV.).
Den første reaksjonen av fettsyrebiosyntesen er karboksylering av acetyl-CoA, som krever CO 2, ATP, Mn-ioner. Denne reaksjonen katalyseres av enzymet acetyl-CoA - karboksylase. Enzymet inneholder biotin (vitamin H) som en protesegruppe. Reaksjonen fortsetter i to trinn: 1 - karboksylering av biotin med deltakelse av ATP og II - overføring av karboksylgruppen til acetyl-CoA, noe som resulterer i dannelsen av malonyl-CoA:
Malonyl-CoA er det første spesifikke produktet av fettsyrebiosyntese. I nærvær av et passende enzymsystem omdannes malonyl-CoA raskt til fettsyrer.
Det skal bemerkes at hastigheten på fettsyrebiosyntesen bestemmes av innholdet av sukker i cellen. En økning i konsentrasjonen av glukose i fettvevet til mennesker, dyr og en økning i glykolysehastigheten stimulerer syntesen av fettsyrer. Dette indikerer at fett- og karbohydratmetabolismen er nært forbundet med hverandre. En viktig rolle her spilles av reaksjonen av karboksylering av acetyl-CoA med dens transformasjon til malonyl-CoA, katalysert av acetyl-CoA-karboksylase. Aktiviteten til sistnevnte avhenger av to faktorer: tilstedeværelsen av høymolekylære fettsyrer og sitrat i cytoplasmaet.
Akkumulering av fettsyrer har en hemmende effekt på deres biosyntese; hemme aktiviteten til karboksylase.
En spesiell rolle er gitt til sitrat, som er en aktivator av acetyl-CoA-karboksylase. Citrat spiller samtidig rollen som en kobling mellom karbohydrat- og fettmetabolismen. I cytoplasmaet har sitrat en dobbel effekt for å stimulere fettsyresyntesen: for det første som en acetyl-CoA-karboksylaseaktivator og for det andre som en kilde til acetylgrupper.
Et svært viktig trekk ved fettsyresyntesen er at alle syntesemellomprodukter er kovalent knyttet til acylbærerproteinet (HS-ACP).
HS-ACP er et lavmolekylært protein som er termostabilt, inneholder en aktiv HS-gruppe og har pantotensyre (vitamin B3) i sin protesegruppe. Funksjonen til HS-ACP er lik funksjonen til enzym A (HS-CoA) i b-oksidasjonen av fettsyrer.
Under konstruksjonen av fettsyrekjeden danner mellomprodukter esterbindinger med ABP (se fig. 14):
Finkluderer fire reaksjoner: 1) kondensasjon av acetyl-APB (C 2) med malonyl-APB (C 3); 2) utvinning; 3) dehydrering og 4) andre utvinning av fettsyrer. På fig. 13 viser et skjema for syntese av fettsyrer. En syklus med fettsyrekjedeforlengelse involverer fire påfølgende reaksjoner.
Figur 13 - Opplegg for syntese av fettsyrer
I den første reaksjonen (1) - kondensasjonsreaksjonen - interagerer acetyl- og malonylgrupper med hverandre for å danne acetoacetyl-ABP med samtidig frigjøring av CO 2 (C 1). Denne reaksjonen katalyseres av det kondenserende enzymet b-ketoacyl-ABP-syntetase. CO 2 spaltet fra malonyl-APB er den samme CO 2 som deltok i acetyl-APB-karboksyleringsreaksjonen. Som et resultat av kondensasjonsreaksjonen skjer dannelsen av en fire-karbonforbindelse (C 4) fra to-(C 2) og tre-karbon (C 3) komponenter.
I den andre reaksjonen (2), en reduksjonsreaksjon katalysert av b-ketoacyl-ACP-reduktase, blir acetoacetyl-ACP omdannet til b-hydroksybutyryl-ACB. Reduksjonsmidlet er NADPH + H + .
I den tredje reaksjonen (3) av dehydreringssyklusen spaltes et vannmolekyl fra b-hydroksybutyryl-APB for å danne krotonyl-APB. Reaksjonen katalyseres av b-hydroksyacyl-ACP-dehydratase.
Den fjerde (endelige) reaksjonen (4) i syklusen er reduksjonen av krotonil-APB til butyryl-APB. Reaksjonen fortsetter under påvirkning av enoyl-ACP-reduktase. Rollen til reduksjonsmidlet her utføres av det andre molekylet NADPH + H +.
Deretter gjentas reaksjonssyklusen. La oss si at palmitinsyre (C 16) blir syntetisert. I dette tilfellet fullføres dannelsen av butyryl-ACB bare av den første av 7 sykluser, i hver av disse er begynnelsen tilsetningen av molonyl-ACB-molekylet (C 3) - reaksjon (5) til karboksylenden av voksende fettsyrekjede. I dette tilfellet spaltes karboksylgruppen av i form av CO 2 (C 1). Denne prosessen kan representeres som følger:
C3 + C2® C4 + C1 - 1 syklus
C4 + C3® C6 + C1-2 syklus
C6 + C3® C8 + C1-3 syklus
C8 + C3® C10 + C1-4 syklus
C10 + C3® C12 + C1-5 syklus
C12 + C3® C14 + C1-6 syklus
C14 + C3® C16 + C1-7 syklus
Ikke bare høyere mettede fettsyrer kan syntetiseres, men også umettede. Enumettede fettsyrer dannes fra mettede fettsyrer som et resultat av oksidasjon (desaturering) katalysert av acyl-CoA oksygenase. I motsetning til plantevev har dyrevev en svært begrenset evne til å omdanne mettede fettsyrer til umettede. Det er fastslått at de to vanligste enumettede fettsyrene, palmitooleic og oleic, er syntetisert fra palmitinsyre og stearinsyre. I kroppen til pattedyr, inkludert mennesker, kan for eksempel linolsyre (C 18:2) og linolensyre (C 18:3) ikke dannes fra stearinsyre (C 18:0). Disse syrene er klassifisert som essensielle fettsyrer. Essensielle fettsyrer inkluderer også arakidinsyre (C 20:4).
Sammen med demetningen av fettsyrer (dannelsen av dobbeltbindinger), oppstår også deres forlengelse (forlengelse). Dessuten kan begge disse prosessene kombineres og gjentas. Forlengelse av fettsyrekjeden skjer ved sekvensiell tilsetning av to-karbonfragmenter til den tilsvarende acyl-CoA med deltakelse av malonyl-CoA og NADPH+H+.
Figur 14 viser transformasjonsveiene til palmitinsyre i desaturasjons- og forlengelsesreaksjonene.
Figur 14 - Skjema for transformasjon av mettede fettsyrer
inn i umettet
Syntesen av enhver fettsyre fullføres ved spaltning av HS-ACP fra acyl-ACB under påvirkning av deacylase-enzymet. For eksempel:
Den resulterende acyl-CoA er den aktive formen av fettsyren.
Siden dyrs og menneskers evne til å lagre polysakkarider er ganske begrenset, kan glukose, oppnådd i mengder som overstiger det umiddelbare energibehovet og kroppens "lagringskapasitet", være et "byggemateriale" for syntese av fettsyrer og glyserol. . I sin tur omdannes fettsyrer med deltakelse av glyserol til triglyserider, som avsettes i fettvev.
En viktig prosess er også biosyntesen av kolesterol og andre steroler. Selv i kvantitative termer er ruten for kolesterolsyntese ikke så viktig, men den er av stor betydning på grunn av det faktum at mange biologisk aktive steroider dannes fra kolesterol i kroppen.
Syntese av høyere fettsyrer i kroppen
For tiden er mekanismen for fettsyrebiosyntese hos dyr og mennesker, så vel som de enzymatiske systemene som katalyserer denne prosessen, studert tilstrekkelig. Syntese av fettsyrer i vev skjer i cellens cytoplasma. I mitokondrier er det hovedsakelig forlengelsen av eksisterende fettsyrekjeder 1 .
1 In vitro-eksperimenter har vist at isolerte mitokondrier har en ubetydelig evne til å inkorporere merket eddiksyre i langkjedede fettsyrer. For eksempel er det fastslått at palmitinsyre hovedsakelig syntetiseres i cytoplasmaet til leverceller, og i mitokondriene til leverceller, på grunnlag av palmitinsyre som allerede er syntetisert i cellens cytoplasma eller på grunnlag av fettsyrer av eksogen opprinnelse, dvs. mottatt fra tarmen, dannes fettsyrer som inneholder 18, 20 og 22 karbonatomer. Samtidig er reaksjonene av fettsyresyntese i mitokondrier i hovedsak omvendte reaksjoner av fettsyreoksidasjon.
Den ekstramitokondrielle syntesen (grunnleggende, hoved) av fettsyrer skiller seg kraftig fra oksidasjonsprosessen i sin mekanisme. Byggesteinen for syntese av fettsyrer i cellens cytoplasma er acetyl-CoA, som hovedsakelig er avledet fra mitokondriell acetyl-CoA. Det er også fastslått at tilstedeværelsen av karbondioksid eller et bikarbonation i cytoplasmaet er viktig for syntesen av fettsyrer. I tillegg ble det funnet at sitrat stimulerer syntesen av fettsyrer i cellens cytoplasma. Det er kjent at acetyl-CoA dannet i mitokondrier under oksidativ dekarboksylering ikke kan diffundere inn i cellens cytoplasma, fordi mitokondriemembranen er ugjennomtrengelig for dette substratet. Det er vist at mitokondriell acetyl-CoA interagerer med oksaloacetat, noe som resulterer i dannelsen av sitrat, som fritt trenger inn i cytoplasmaet til cellen, hvor det spaltes til acetyl-CoA og oksaloacetat:
Derfor, i dette tilfellet, fungerer citrat som en bærer av acetylradikalet.
Det er en annen måte å overføre intramitokondriell acetyl-CoA til cytoplasmaet til cellen. Dette er veien som involverer karnitin. Det ble nevnt ovenfor at karnitin spiller rollen som bærer av acylgrupper fra cytoplasma til mitokondrier under oksidasjon av fettsyrer. Tilsynelatende kan det også spille denne rollen i den omvendte prosessen, dvs. i overføringen av acylradikaler, inkludert acetylradikalet, fra mitokondrier til cellecytoplasma. Men når det gjelder fettsyresyntese, er ikke denne acetyl-CoA-veien den viktigste.
Det viktigste trinnet i å forstå prosessen med fettsyresyntese var oppdagelsen av enzymet acetyl-CoA-karboksylase. Dette komplekse biotinholdige enzymet katalyserer den ATP-avhengige syntesen av malonyl-CoA (HOOC-CH 2 -CO-S-CoA) fra acetyl-CoA og CO 2.
Denne reaksjonen foregår i to trinn:
Det er fastslått at sitrat virker som en aktivator av acetyl-CoA-karboksylase-reaksjonen.
Malonyl-CoA er det første spesifikke produktet av fettsyrebiosyntese. I nærvær av et passende enzymatisk system, omdannes malonyl-CoA (som igjen dannes fra acetyl-CoA) raskt til fettsyrer.
Enzymsystemet som syntetiserer høyere fettsyrer består av flere enzymer som henger sammen på en bestemt måte.
For tiden er prosessen med fettsyresyntese studert i detalj i E. coli og noen andre mikroorganismer. Multienzymkomplekset, kalt fettsyresyntetase, i E. coli består av syv enzymer assosiert med det såkalte acyltransferproteinet (ACP). Dette proteinet er relativt termostabilt, har fri HS-rpynny, og er involvert i syntesen av høyere fettsyrer i nesten alle stadier. Den relative molekylvekten til APB er omtrent 10 000 dalton.
Følgende er en sekvens av reaksjoner som oppstår under syntesen av fettsyrer:
Deretter gjentas reaksjonssyklusen. La oss si at palmitinsyre (C 16) blir syntetisert; i dette tilfellet fullfører dannelsen av butyryl-ACB bare den første av syv sykluser, i hver av disse er begynnelsen tilsetningen av et malonyl-ACB-molekyl til karboksylenden av den voksende fettsyrekjeden. I dette tilfellet spaltes HS-APB-molekylet og den distale karboksylgruppen til malonyl-APB av i form av CO 2 . For eksempel, butyryl-APB dannet i den første syklusen samhandler med malonyl-APB:
Fettsyresyntese fullføres ved spaltning av HS-ACP fra acyl-ACB under påvirkning av deacylase-enzymet, for eksempel:
Den overordnede ligningen for syntesen av palmitinsyre kan skrives som følger:
Eller gitt at dannelsen av ett molekyl malonyl-CoA fra acetyl-CoA forbruker ett molekyl ATP og ett molekyl CO 2, kan den overordnede ligningen representeres som følger:
Hovedtrinnene i biosyntesen av fettsyrer kan representeres som et diagram.
Sammenlignet med β-oksidasjon har fettsyrebiosyntesen en rekke karakteristiske trekk:
- syntesen av fettsyrer utføres hovedsakelig i cellens cytoplasma, og oksidasjon - i mitokondriene;
- deltakelse i prosessen med biosyntese av fettsyrer malonyl-CoA, som dannes ved å binde CO 2 (i nærvær av biotin-enzym og ATP) med acetyl-CoA;
- i alle stadier av syntesen av fettsyrer deltar et acylbærende protein (HS-ACP);
- behovet for syntese av fettsyrer koenzym NADPH 2. Sistnevnte i kroppen dannes delvis (med 50%) i reaksjonene i pentosesyklusen (heksosemonofosfat "shunt"), delvis - som et resultat av reduksjonen av NADP med malat (eplesyre + NADP-pyrodruesyre + CO 2 + NADPH 2);
- gjenoppretting av dobbeltbindingen i enoyl-ACP-reduktasereaksjonen skjer med deltakelse av NADPH 2 og enzymet, hvis protesegruppe er flavinmononukleotid (FMN);
- under syntesen av fettsyrer dannes hydroksyderivater, som i sin konfigurasjon tilhører D-serien av fettsyrer, og under oksidasjon av fettsyrer dannes hydroksyderivater av L-serien.
Dannelse av umettede fettsyrer
Pattedyrvev inneholder umettede fettsyrer som kan tilordnes fire familier, forskjellig i lengden på den alifatiske kjeden mellom den terminale metylgruppen og den nærmeste dobbeltbindingen:
Det er fastslått at de to vanligste monomettede fettsyrene - palmitooleic og oleic - er syntetisert fra palmitinsyre og stearinsyre. En dobbeltbinding introduseres i molekylet av disse syrene i mikrosomene i lever- og fettvevsceller med deltakelse av spesifikk oksygenase og molekylært oksygen. I denne reaksjonen brukes ett oksygenmolekyl som en akseptor av to par elektroner, hvorav ett par tilhører substratet (Acyl-CoA), og det andre til NADPH 2:
Samtidig er vevet til mennesker og en rekke dyr ikke i stand til å syntetisere linolsyre og linolensyre, men må motta dem med mat (syntesen av disse syrene utføres av planter). I denne forbindelse kalles linolsyre og linolensyre, som inneholder henholdsvis to og tre dobbeltbindinger, essensielle fettsyrer.
Alle andre flerumettede syrer som finnes i pattedyr dannes fra fire forløpere (palmitolsyre, oljesyre, linolsyre og linolensyre) ved ytterligere kjedeforlengelse og/eller innføring av nye dobbeltbindinger. Denne prosessen skjer med deltakelse av mitokondrielle og mikrosomale enzymer. For eksempel skjer syntesen av arakidonsyre i henhold til følgende skjema:
Den biologiske rollen til flerumettede fettsyrer er i stor grad avklart i forbindelse med oppdagelsen av en ny klasse av fysiologisk aktive forbindelser - prostaglandiner.
Biosyntese av triglyserider
Det er grunn til å tro at hastigheten på fettsyrebiosyntesen i stor grad bestemmes av dannelseshastigheten av triglyserider og fosfolipider, siden frie fettsyrer er tilstede i vev og blodplasma i små mengder og normalt ikke akkumuleres.
Syntese av triglyserider kommer fra glyserol og fettsyrer (hovedsakelig stearinsyre, palmitinsyre og oljesyre). Biosynteseveien av triglyserider i vev fortsetter gjennom dannelsen av glyserol-3-fosfat som et mellomprodukt. I nyrene, så vel som i tarmveggen, hvor aktiviteten til enzymet glyserolkinase er høy, blir glyserol fosforylert av ATP for å danne glyserol-3-fosfat:
I fettvev og muskler, på grunn av den svært lave aktiviteten til glyserolkinase, er dannelsen av glyserol-3-fosfat hovedsakelig assosiert med glykolyse eller glykogenolyse 1 . 1 I tilfeller der glukoseinnholdet i fettvevet er lavt (for eksempel under sult), dannes det bare en liten mengde glyserol-3-fosfat og frie fettsyrer som frigjøres under lipolyse kan ikke brukes til triglyseridresyntese, så fettsyrer forlater fettvev. Tvert imot bidrar aktiveringen av glykolyse i fettvev til akkumulering av triglyserider i det, så vel som deres bestanddeler av fettsyrer. Det er kjent at i prosessen med glykolytisk nedbrytning av glukose, dannes dihydroksyacetonfosfat. Sistnevnte, i nærvær av cytoplasmatisk NAD-avhengig glyserolfosfatdehydrogenase, er i stand til å bli til glyserol-3-fosfat:
I leveren observeres begge veier for dannelse av glyserol-3-fosfat.
Glyserol-3-fosfatet dannet på en eller annen måte acyleres av to molekyler av CoA-derivatet av fettsyren (dvs. "aktive" former av fettsyren) 2 . 2 I noen mikroorganismer, som E. coli, er donoren av acylgruppen ikke CoA-derivatene, men ACP-derivatene av fettsyren. Som et resultat dannes fosfatidinsyre:
Merk at selv om fosfatidinsyre er tilstede i celler i ekstremt små mengder, er det et svært viktig mellomprodukt som er vanlig for biosyntesen av triglyserider og glyserofosfolipider (se skjemaet).
Hvis triglyserider syntetiseres, defosforyleres fosfatidinsyre ved hjelp av en spesifikk fosfatase (fosfatidatfosfatase) og 1,2-diglyserid dannes:
Biosyntesen av triglyserider fullføres ved forestring av det resulterende 1,2-diglyserid med det tredje acyl-CoA-molekylet:
Biosyntese av glyserofosfolipider
Syntesen av de viktigste glyserofosfolipidene er lokalisert hovedsakelig i cellens endoplasmatiske retikulum. Først blir fosfatidinsyre, som et resultat av en reversibel reaksjon med cytidintrifosfat (CTP), omdannet til cytidindifosfatdiglyserid (CDP-diglyserid):
Deretter, i påfølgende reaksjoner, som hver er katalysert av det tilsvarende enzymet, blir cytidinmonofosfat fortrengt fra CDP-diglyseridmolekylet av en av to forbindelser - serin eller inositol, og danner fosfatidylserin eller fosfatidylinositol, eller 3-fosfatidyl-1-glyceridyl. fosfat. Som et eksempel gir vi dannelsen av fosfatidylserin:
På sin side kan fosfatidylserin dekarboksyleres for å danne fosfatidyletanolamin:
Fosfatidyletanolamin er forløperen til fosfatidylkolin. Som et resultat av den sekvensielle overføringen av tre metylgrupper fra tre molekyler av S-adenosylmetionin (giver av metylgrupper) til aminogruppen til etanolaminresten, dannes fosfatidylkolin:
Det er en annen vei for syntese av fosfatidyletanolamin og fosfatidylkolin i dyreceller. Denne veien bruker også CTP som bærer, men ikke fosfatidinsyre, men fosforylkolin eller fosforyletanolamin (skjema).
biosyntese av kolesterol
Tilbake på 1960-tallet, Bloch et al. i eksperimenter med acetat merket med 14 C ved metyl- og karboksylgruppene, viste at begge karbonatomene i eddiksyre er inkludert i leverkolesterol i omtrent like store mengder. I tillegg er det bevist at alle karbonatomer i kolesterol kommer fra acetat.
Senere, takket være arbeidet til Linen, Redney, Polyak, Cornforth, A. N. Klimov og andre forskere, ble hoveddetaljene i den enzymatiske syntesen av kolesterol, som inkluderer mer enn 35 enzymatiske reaksjoner, belyst. I syntesen av kolesterol kan tre hovedstadier skilles: det første er omdannelsen av aktivt acetat til mevalonsyre, det andre er dannelsen av squalen fra mevalonsyre, og det tredje er cykliseringen av squalen til kolesterol.
La oss først vurdere omdannelsesstadiet av det aktive acetatet til mevalonsyre. Det første trinnet i syntesen av mevalonsyre fra acetyl-CoA er dannelsen av acetoacetyl-CoA gjennom en reversibel tiolasereaksjon:
Deretter gir den påfølgende kondensasjonen av acetoacetyl-CoA med et tredje acetyl-CoA-molekyl med deltakelse av hydroksymetylglutaryl-CoA-syntase (HMG-CoA-syntase) dannelsen av β-hydroksy-β-metylglutaryl-CoA:
Merk at vi allerede har vurdert disse første trinnene i syntesen av mevalonsyre når vi behandlet dannelsen av ketonlegemer. Videre, β-hydroksy-β-metylglutaryl-CoA, under påvirkning av NADP-avhengig hydroksymetylglutaryl-CoA-reduktase (HMG-CoA-reduktase), som et resultat av reduksjonen av en av karboksylgruppene og spaltningen av HS-KoA, omdannes til mevalonsyre:
HMG-CoA-reduktasereaksjonen er den første praktisk talt irreversible reaksjonen i kolesterolbiosyntesekjeden, og den fortsetter med et betydelig tap av fri energi (ca. 33,6 kJ). Det er fastslått at denne reaksjonen begrenser hastigheten på kolesterolbiosyntese.
Sammen med den klassiske veien for biosyntese av mevalonsyre, er det en andre vei der ikke β-hydroksy-β-metylglutaryl-CoA, men β-hydroksy-β-metylglutarnl-S-APB dannes som et mellomsubstrat. Reaksjonene til denne veien er tilsynelatende identiske med de innledende stadiene av fettsyrebiosyntesen frem til dannelsen av acetoacetyl-S-APB. Acetyl-CoA-karboksylase, et enzym som omdanner acetyl-CoA til malonyl-CoA, deltar i dannelsen av mevalonsyre langs denne veien. Det optimale forholdet mellom malonyl-CoA og acetyl-CoA for syntesen av mevalonsyre er to molekyler acetyl-CoA per molekyl malonyl-CoA.
Deltagelsen av malonyl-CoA, hovedsubstratet for fettsyrebiosyntese, i dannelsen av mevalonsyre og forskjellige polyisoprenoider er vist for en rekke biologiske systemer: due- og rottelever, kanin brystkjertel, cellefri gjærekstrakter. Denne veien for biosyntese av mevalonsyre er hovedsakelig notert i cytoplasmaet til leverceller. I dette tilfellet spilles en betydelig rolle i dannelsen av mevalonat av hydroksymetylglutaryl-CoA-reduktase, som ble funnet i den løselige fraksjonen av rotteleveren og ikke er identisk med det mikrosomale enzymet når det gjelder en rekke kinetiske og regulatoriske egenskaper. Det er kjent at mikrosomal hydroksymetylglutaryl-CoA-reduktase er hovedleddet i reguleringen av mevalonsyrebiosynteseveien fra acetyl-CoA med deltakelse av acetoacetyl-CoA-tiolase og HMG-CoA-syntase. Reguleringen av den andre veien for mevalonsyrebiosyntese under en rekke påvirkninger (sult, fôring med kolesterol, innføring av et overflateaktivt middel - triton WR-1339) skiller seg fra reguleringen av den første veien, der mikrosomal reduktase deltar. Disse dataene indikerer eksistensen av to autonome systemer for biosyntese av mevalonsyre. Den fysiologiske rollen til den andre veien har ikke blitt fullstendig studert. Det antas at det er av en viss betydning ikke bare for syntesen av stoffer av ikke-steroid natur, slik som sidekjeden til ubikinon og den unike basen N 6 (Δ 2 -isopentyl) -adenosin til noen tRNAer, men også for biosyntese av steroider (AN Klimov, E D. Polyakova).
I det andre trinnet av kolesterolsyntesen omdannes mevalonsyre til skvalen. Reaksjonene i det andre trinnet begynner med fosforylering av mevalonsyre ved hjelp av ATP. Som et resultat dannes det en 5"-pyrofosforsyreester, og deretter en 5"-pyrofosforsyreester av mevalonsyre:
5"-pyrofosfomevalonsyre, som et resultat av påfølgende fosforylering av den tertiære hydroksylgruppen, danner et ustabilt mellomprodukt - 3"-fosfo-5"-pyrofosfomevalonsyre, som, dekarboksylert og mister fosforsyre, blir til isopentenylpyrofosfat. isomeriserer til dimetylallylpyrofosfat:
Disse to isomere isopentenylpyrofosfatene (dimetylallylpyrofosfat og isopentenylpyrofosfat) kondenserer deretter for å frigjøre pyrofosfat og danne geranylpyrofosfat. Isopentenylpyrofosfat tilsettes igjen til geranylpyrofosfat, noe som gir farnesylpyrofosfat som et resultat av denne reaksjonen.
Syntese av palmitinsyre (C16) fra Acetyl-CoA.
1) Forekommer i cytoplasmaet til leverceller og fettvev.
2) Betydning: for syntese av fett og fosfolipider.
3) Lekkasje etter spising (i absorpsjonsperioden).
4) Det dannes fra acetyl-CoA oppnådd fra glukose (glykolyse → ODPVP → Acetyl-CoA).
5) I prosessen gjentas 4 reaksjoner sekvensielt:
kondens → reduksjon → dehydrering → reduksjon.
På slutten av hver LCD-syklus forlenges med 2 karbonatomer.
Donor 2C er malonyl-CoA.
6) NADPH + H + deltar i to reduksjonsreaksjoner (50 % kommer fra PFP, 50 % fra MALIK-enzymet).
7) Bare den første reaksjonen foregår direkte i cytoplasmaet (regulatorisk).
De resterende 4 sykliske - på et spesielt palmitatsyntasekompleks (syntese av bare palmitinsyre)
8) Det regulatoriske enzymet fungerer i cytoplasmaet - Acetyl-CoA-karboksylase (ATP, vitamin H, biotin, klasse IV).
Strukturen til palmitatsyntasekomplekset
Palmitatsyntase er et enzym som består av 2 underenheter.
Hver består av en PPC, som har 7 aktive sentre.
Hvert aktivt nettsted katalyserer sin egen reaksjon.
Hver PPC inneholder et acylbærende protein (ACP) som syntese finner sted på (inneholder fosfopantetonat).
Hver underenhet har en HS-gruppe. I den ene tilhører HS-gruppen cystein, i den andre til fosfopantotensyre.
Mekanisme
1) Acetyl-Coa, avledet fra karbohydrater, kan ikke komme inn i cytoplasmaet, hvor fettsyrer syntetiseres. Det går ut gjennom den første reaksjonen til CTC - dannelsen av sitrat.
2) I cytoplasmaet brytes sitrat ned til Acetyl-Coa og oksalacetat.
3) Oksalacetat → malat (CTC-reaksjon i motsatt retning).
4) Malat → pyruvat, som brukes i OHDP.
5) Acetyl-CoA → FA syntese.
6) Acetyl-CoA omdannes til malonyl-CoA av acetyl-CoA-karboksylase.
Aktivering av enzymet acetyl-CoA karboksylase:
a) ved å øke syntesen av underenheter under påvirkning av insulin - tre tetramerer syntetiseres separat
b) under påvirkning av sitrat kombineres tre tetramerer, og enzymet aktiveres
c) under faste hemmer glukagon enzymet (ved fosforylering), fettsyntese forekommer ikke
7) en acetyl-CoA fra cytoplasmaet flyttes til HS-gruppen (fra cystein) av palmitatsyntase; en malonyl-CoA per HS-gruppe i den andre underenheten. Videre forekommer palmitatsyntase:
8) deres kondensasjon (acetyl CoA og malonyl-CoA)
9) utvinning (donor - NADPH + H + fra PFP)
10) dehydrering
11) utvinning (donor - NADPH + H + fra MALIK-enzym).
Som et resultat øker acylradikalet med 2 karbonatomer.
 |
Fettmobilisering
Ved faste eller langvarig fysisk anstrengelse frigjøres glukagon eller adrenalin. De aktiverer TAG-lipase i fettvev, som ligger i fettceller og kalles vevslipase(hormonfølsom). Det bryter ned fett i fettvevet til glyserol og fettsyrer. Glyserol går til leveren for glukoneogenese. FA går inn i blodet, binder seg til albumin og går inn i organer og vev, brukes som energikilde (av alle organer, i tillegg til hjernen, som bruker glukose og ketonlegemer under faste eller langvarig trening).
For hjertemuskelen er fettsyrer hovedkilden til energi.
β-oksidasjon
β-oksidasjon- prosessen med å splitte LC for å utvinne energi.
1) Spesifikk vei for FA-katabolisme til acetyl-CoA.
2) Forekommer i mitokondrier.
3) Inkluderer 4 repeterende reaksjoner (dvs. betinget sykliske):
oksidasjon → hydrering → oksidasjon → spaltning.
4) Ved slutten av hver syklus forkortes FA med 2 karbonatomer i form av acetyl-CoA (kommer inn i TCA-syklusen).
5) 1 og 3 reaksjoner - oksidasjonsreaksjoner knyttet til CPE.
6) Ta del vit. B 2 - koenzym FAD, vit. PP, NAD; pantotensyre, HS-KoA.
Mekanismen for FA-overføring fra cytoplasma til mitokondriene.
1. FA må aktiveres før det går inn i mitokondriene.
Bare aktivert FA = acyl-CoA kan transporteres over lipiddobbelmembranen.
Bæreren er L-karnitin.
Det regulatoriske enzymet for β-oksidasjon er karnitin acyltransferase-I (KAT-I).
2. CAT-I transporterer fettsyrer inn i intermembranrommet.
3. Under påvirkning av CAT-I overføres acyl-CoA til bæreren L-karnitin.
Acylkarnitin dannes.
4. Ved hjelp av en translokase innebygd i den indre membranen beveger acylkarnitin seg inn i mitokondriene.
5. I matrisen, under påvirkning av CAT-II, spaltes FA fra karnitin og går inn i β-oksidasjon.
Karnitin går tilbake til intermembranrommet.
β-oksidasjonsreaksjoner
1. Oksidasjon: FA oksideres med deltakelse av FAD (enzym acyl-CoA-DG) → enoyl.
FAD går inn i CPE (p/o=2)
2. Hydrering: enoyl → β-hydroksyacyl-CoA (enoylhydrataseenzym)
3. Oksidasjon: β-hydroxyacyl-CoA → β-ketoacyl-CoA (med deltakelse av NAD, som går inn i CPE og har p/o=3).
4. Spaltning: β-ketoacyl-CoA → acetyl-CoA (tiolaseenzym, med deltagelse av HS-KoA).
Acetyl-CoA → TCA → 12 ATP.
Acyl-CoA (C-2) → neste β-oksidasjonssyklus.
Beregning av energi under β-oksidasjon
På eksemplet med merinsyre (14C).
Vi regner ut hvor mye acetyl-CoA som bryter ned fettsyrer
½ n \u003d 7 → TCA (12ATP) → 84 ATP.
Tell hvor mange sykluser de tar for å forfalle
(1/2 n)-1=6 5(2 ATP for 1 reaksjon og 3 ATP for 3 reaksjon) = 30 ATP
Trekk fra 1 ATP brukt på aktivering av fettsyrer i cytoplasmaet.
Totalt - 113 ATP.
Syntese av ketonlegemer
Nesten all acetyl-CoA går inn i TCA. En liten del brukes til syntese av ketonlegemer = acetonlegemer.
Ketonlegemer- acetoacetat, β-hydroksybutyrat, aceton (i patologi).
Normal konsentrasjon er 0,03-0,05 mmol/l.
Er syntetisert bare i leveren fra acetyl-CoA oppnådd ved β-oksidasjon.
Brukes som energikilde av alle organer unntatt leveren (det er ikke noe enzym).
Ved langvarig faste eller diabetes mellitus kan konsentrasjonen av ketonlegemer tidobles, pga. under disse forholdene er LC-er hovedkilden til energi. Under disse forholdene oppstår intens β-oksidasjon, og all acetyl-CoA har ikke tid til å bli utnyttet i TCA, fordi:
mangel på oksaloacetat (det brukes i glukoneogenese)
· Som følge av β-oksidasjon dannes det mye NADH + H + (i 3 reaksjoner), som hemmer isositrat-DH.
Derfor går acetyl-CoA til syntese av ketonlegemer.
Fordi ketonlegemer er syrer, de forårsaker et skifte i syre-basebalansen. Acidose oppstår (pga ketonemi).
De rekker ikke å bli utnyttet og vises i urinen som en patologisk komponent → ketouria. Det er også lukten av aceton fra munnen. Denne tilstanden kalles ketose.
Kolesterolutveksling
kolesterol(Xc) er en monohydrisk alkohol basert påen.
27 karbonatomer.
Den normale konsentrasjonen av kolesterol er 3,6-6,4 mmol / l, ikke høyere enn 5 er tillatt.
om konstruksjon av membraner (fosfolipider: Xc = 1: 1)
syntese av fettsyrer
syntese av steroidhormoner (kortisol, progesteron, aldosteron, kalsitriol, østrogen)
i huden under virkningen av UV brukes til syntese av vitamin D3 - cholecalciferol.
Kroppen inneholder ca. 140 g kolesterol (hovedsakelig i leveren og hjernen).
Dagsbehov - 0,5-1 g.
Inneholdt kun i animalske produkter (egg, smør, ost, lever).
Xc brukes ikke som energikilde, fordi. dens ring spaltes ikke til CO 2 og H 2 O og ingen ATP frigjøres (ingen enzym).
Overflødig Xc skilles ikke ut, ikke avsettes, det avsettes i veggen til store blodårer i form av plakk.
Kroppen syntetiserer 0,5-1 g Xc. Jo mer det inntas med mat, jo mindre syntetiseres det i kroppen (normalt).
Xc i kroppen syntetiseres i leveren (80%), tarmene (10%), huden (5%), binyrene, kjønnskjertlene.
Selv vegetarianere kan ha forhøyet kolesterolnivå. bare karbohydrater er nødvendig for syntesen.
Biosyntese av kolesterol
Det går i 3 trinn:
1) i cytoplasmaet - før dannelsen av mevalonsyre (lik syntesen av ketonlegemer)
2) i EPJ - opp til squalene
3) i EPJ - til kolesterol
Ca 100 reaksjoner.
Det regulatoriske enzymet er β-hydroksymetylglutaryl-CoA-reduktase (HMG-reduktase). Kolesterolsenkende statiner hemmer dette enzymet.)
Regulering av HMG-reduktase:
a) Hemmet av prinsippet om negativ tilbakemelding av overflødig diettkolesterol
b) Kan øke syntesen av enzymet (østrogen) eller redusere (kolesterol og gallestein)
c) Enzymet aktiveres av insulin ved defosforylering
d) Hvis det er mye enzym, kan overskuddet spaltes ved proteolyse
Kolesterol er syntetisert fra acetyl-CoA avledet fra karbohydrater(glykolyse → ODPVK).
Det resulterende kolesterolet i leveren pakkes sammen med fett i VLDL non-sp. VLDL har apoprotein B100, går inn i blodet, og etter tilsetning av apoproteinene C-II og E, blir det til modent VLDL, som går inn i LP-lipase. LP-lipase fjerner fett (50%) fra VLDL, og etterlater LDL, bestående av 50-70% kolesterolestere.
Tilfører kolesterol til alle organer og vev
· celler har reseptorer i B100, som de gjenkjenner LDL og absorberer det. Celler regulerer inntaket av kolesterol ved å øke eller redusere antall B100-reseptorer.
Ved diabetes mellitus kan glykosylering av B100 (glukosetilsetning) forekomme. Følgelig gjenkjenner ikke cellene LDL og hyperkolesterolemi oppstår.
LDL kan trenge inn i karene (aterogen partikkel).
Mer enn 50 % av LDL returneres til leveren, hvor kolesterol brukes til syntese av gallestein og hemming av egen kolesterolsyntese.
Det er en mekanisme for beskyttelse mot hyperkolesterolemi:
regulering av syntesen av eget kolesterol i henhold til prinsippet om negativ tilbakemelding
celler regulerer inntaket av kolesterol ved å øke eller redusere antall B100-reseptorer
funksjon av HDL
HDL syntetiseres i leveren. Den har en skiveformet form, inneholder lite kolesterol.
HDL-funksjoner:
Tar overflødig kolesterol fra celler og andre lipoproteiner
leverer C-II og E til andre lipoproteiner
Mekanismen for funksjon av HDL:
HDL har apoprotein A1 og LCAT (enzym lecithincholesterol acyltransferase).
HDL går inn i blodet, og LDL kommer til det.
LDL A1 gjenkjenner at de har mye kolesterol, og aktiverer LCAT.
LCAT spalter fettsyrer fra HDL-fosfolipider og overfører dem til kolesterol. Kolesterolestere dannes.
Kolesterolestere er hydrofobe, så de går over i lipoproteinet.
TEMA 8
METABOLISME: PROTEIN METABOLISME
Ekorn – Dette er høymolekylære forbindelser som består av α-aminosyrerester, som er forbundet med peptidbindinger.
Peptidbindinger er lokalisert mellom α-karboksylgruppen til en aminosyre og aminogruppen til en annen α-aminosyre som følger den.
Funksjoner av proteiner (aminosyrer):
1) plast (hovedfunksjon) - proteiner i muskler, vev, edelstener, karnitin, kreatin, noen hormoner og enzymer syntetiseres fra aminosyrer;
2) energi
a) ved overdreven inntak med mat (>100 g)
b) langvarig faste
Egenhet:
Aminosyrer, i motsetning til fett og karbohydrater, ikke deponert .
Mengden frie aminosyrer i kroppen er ca. 35 g.
Kilder til protein for kroppen:
matproteiner (hovedkilde)
vevsproteiner
syntetisert fra karbohydrater.
nitrogenbalanse
Fordi 95 % av alt nitrogen i kroppen tilhører aminosyrer, og deres utveksling kan bedømmes etter nitrogenbalanse - forholdet mellom innkommende nitrogen og utskilles i urinen.
ü Positiv - mindre skilles ut enn det kommer inn (hos barn, gravide kvinner, i restitusjonsperioden etter en sykdom);
ü Negativ - mer skilles ut enn det kommer inn (alderdom, en periode med langvarig sykdom);
ü Nitrogenbalanse - hos friske mennesker.
Fordi matproteiner er hovedkilden til aminosyrer, da snakker de om " fullstendighet av proteinernæring ».
Alle aminosyrer er delt inn i:
utskiftbare (8) - Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
delvis utskiftbar (2) - Arg, Gis (syntetisert sakte);
betinget utskiftbar (2) - Cys, Tyr (kan syntetiseres sørget for uunnværlig inntekt - Met → Cys, Fen → Tyr);
· uerstattelig (8) - Val, Ile, Lei, Liz, Met, Tre, Fen, Tpf.
I denne forbindelse frigjøres proteiner:
Komplett – inneholder alle de essensielle aminosyrene
ü Defekt - inneholder ikke Met og Tpf.
Proteinfordøyelse
Egenskaper:
1) Proteiner fordøyes i magen, tynntarmen
2) Enzymer - peptidaser (spalter peptidbindinger):
a) eksopeptidaser - langs kantene fra C-N-terminaler
b) endopeptidaser - inne i proteinet
3) Enzymer i magen og bukspyttkjertelen produseres i en inaktiv form - proenzymer(fordi de ville fordøye sitt eget vev)
4) Enzymer aktiveres ved delvis proteolyse (spalting av en del av PPC)
5) Noen aminosyrer råtnes i tykktarmen
 |
1. De fordøyes ikke i munnhulen.
2. I magen virker proteiner pepsin(endopeptidase). Den spalter bindingene som dannes av aminogruppene til aromatiske aminosyrer (Tyr, Phen, Tpf).
Pepsin produseres av hovedceller som et inaktivt pepsinogen.
Parietalceller produserer saltsyre.
Funksjoner av HCl:
ü Skaper en optimal pH for pepsin (1,5 - 2,0)
ü Aktiverer pepsinogen
ü Denaturerer proteiner (forenkler virkningen av enzymet)
ü Bakteriedrepende virkning
Pepsinogen aktivering
Pepsinogen under virkningen av HCl omdannes til aktivt pepsin ved sakte spaltning av 42 aminosyrer. Det aktive pepsinet aktiverer deretter raskt pepsinogen ( autokatalytisk).
I magen brytes altså proteiner ned til korte peptider, som kommer inn i tarmen.
3. I tarmen virker bukspyttkjertelenzymer på peptider.
Aktivering av trypsinogen, chymotrypsinogen, proelastase, prokarboksypeptidase
I tarmen under virkningen av enteropeptidase aktiveres trypsinogen. Deretter aktivert fra den trypsin aktiverer alle andre enzymer ved delvis proteolyse (chymotrypsinogen → kymotrypsin, proelastase → elastase, prokarboksypeptidase → karboksypeptidase).
trypsin spalter bindinger dannet av karboksylgruppene Lys eller Arg.
Chymotrypsin mellom karboksylgrupper av aromatiske aminosyrer.
Elastase- bindinger dannet av karboksylgrupper av Ala eller Gly.
Karboksypeptidase spalter karboksylbindinger fra C-terminalen.
Dermed dannes korte di-, tripeptider i tarmen.
4. Under påvirkning av tarmens enzymer brytes de ned til frie aminosyrer.
Enzymer - di-, tri-, aminopeptidaser. De er ikke artsspesifikke.
De resulterende frie aminosyrene absorberes ved sekundær aktiv transport med Na + (mot konsentrasjonsgradienten).
5. Noen aminosyrer er råtne.
råtnende - en enzymatisk prosess for å spalte aminosyrer til lavtoksiske produkter med frigjøring av gasser (NH 3, CH 4, CO 2, merkaptan).
Betydning: for å opprettholde den vitale aktiviteten til tarmmikrofloraen (under forfall danner Tyr giftige produkter fenol og kresol, Tpf - indol og skatol). Giftige produkter kommer inn i leveren og nøytraliseres.
Aminosyrekatabolisme
Hovedvei- deaminering - en enzymatisk prosess med spaltning av aminogruppen i form av ammoniakk og dannelse av nitrogenfri ketoasyre.
Oksidativ deaminering
Ikke-oksiderende (Ser, Tre)
Intramolekylær (GIS)
Hydrolytisk
Oksidativ deaminering (basisk)
A) Direkte - bare for Glu, fordi for alle andre enzymer er inaktive.
Det går i 2 trinn:
1) Enzymatisk
2) Spontant
Som et resultat dannes ammoniakk og α-ketoglutarat.
Transamineringsfunksjoner:
ü Fordi reaksjonen er reversibel, tjener til syntese av ikke-essensielle aminosyrer;
ü Det innledende stadiet av katabolisme (transaminering er ikke katabolisme, fordi antall aminosyrer ikke endres);
ü For omfordeling av nitrogen i kroppen;
ü Deltar i malat-aspartat-skyttelmekanismen for hydrogenoverføring i glykolyse (6 reaksjon).
For å bestemme aktiviteten til ALT og AST i klinikken for diagnostisering av sykdommer i hjerte og lever, måles de Ritis-koeffisienten:
Ved 0,6 - hepatitt,
1 - skrumplever,
10 - hjerteinfarkt.
Dekarboksylering aminosyrer - den enzymatiske prosessen med spaltning av karboksylgruppen i form av CO 2 fra aminosyrer.
Som et resultat dannes biologisk aktive stoffer - biogene aminer.
Enzymer er dekarboksylaser.
Koenzym - pyridoksalfosfat ← vit. KLOKKEN 6.
Etter handlingen nøytraliseres biogene aminer på 2 måter:
1) Metylering (tilsetning av CH3; donor - SAM);
2) Oksidasjon med eliminering av aminogruppen i form av NH 3 (MAO-enzym - monoaminoksidase).
Laster inn...