Biosinteza acizilor grași presupune o serie de reacții care nu corespund procesului de degradare a acestora.
În special, proteinele speciale - ACP (acyl carrier proteins) sunt mediatori în sinteza acizilor grași. În schimb, HS-KoA este utilizat în descompunerea unui acid gras.
Sinteza acizilor grași are loc în citosol, iar descompunerea acizilor grași are loc în mitocondrii.
Pentru sinteza acizilor grași se folosește coenzima NADP / NADPH, în timp ce descompunerea acidului gras implică coenzima NAD + / NADH.
Acizii grași care alcătuiesc lipidele tisulare pot fi împărțiți în scurt (2-6 atomi de carbon), mediu (8-12 atomi de carbon) și cu lanț lung (14-20 sau mai mulți atomi de carbon în moleculă). Majoritatea acizilor grași din țesuturile animale sunt cu lanț lung. Marea majoritate a acizilor grași din organism conțin un număr par de atomi de carbon în moleculă (C: 16, 18, 20), deși există molecule de acizi grași mai lungi în grăsimile țesutului nervos, inclusiv 22 de atomi de carbon cu șase. legături duble.
Acidul cu o legătură dublă se referă la acizii grași mononesaturați, în timp ce acizii cu două sau mai multe legături duble izolate sunt polinesaturați.
masa 2
Acizi grași esențiali la mamifere
|
Denumirea acidului |
Structura acidă |
Numărul și poziția legăturilor duble |
|
Ulei |
UNCUN |
|
|
Nailon |
||
|
caprilic |
STNUSON |
|
|
Capric |
||
|
Lauric |
С11Н21СООН |
|
|
miristic |
Spnzsun |
|
|
Palmitic |
С15Н31СООН |
|
|
Stearic |
С17Н35СООН |
|
|
Oleinovaya |
SPNZZUNO |
|
|
linoleic |
С17Н31СООН |
|
|
linolenic |
SPNZZUNO |
|
|
arahidonic |
С19Н31СООН |
4 (5, 8. 11, 14) |
Acizii grași nesaturați sunt de obicei sub formă cys. Grăsimile din plante și pești conțin mai mulți acizi grași polinesaturați în compoziția lor, iar acizii grași saturați predomină în compoziția grăsimilor mamiferelor și păsărilor.
Acizii grași dietetici și biosinteza lor endogenă sunt necesare pentru ca organismul să obțină energie și să formeze componente hidrofobe ale biomoleculelor. Excesul de proteine și carbohidrați din dietă sunt transformați activ în acizi grași și stocați sub formă de trigliceride.
Majoritatea țesuturilor sunt capabile să sintetizeze acizi grași saturați. Cantitativ, sinteza acizilor grași este importantă, în primul rând în ficat, intestine, țesutul adipos, glanda mamară, măduva osoasă și plămâni. Dacă oxidarea acizilor grași are loc în mitocondriile celulelor, atunci sinteza acestora are loc în citoplasmă.
Principala modalitate de a furniza organismului acizi grași este biosinteza acestora din molecule intermediare mici, derivați ai catabolismului carbohidraților, aminoacizi individuali și alți acizi grași. De obicei, acidul 16-carboxilic saturat - palmitic - este sintetizat mai întâi, iar toți ceilalți acizi grași sunt o modificare a acidului palmitic.
Toate reacțiile de sinteză a acizilor grași sunt catalizate de un complex multienzimatic - sintaza acizilor grași, care se află în citosol. Acetil-CoA este o sursă directă de atomi de carbon pentru această sinteză. Principalii furnizori de molecule de acetil-CoA sunt: degradarea aminoacizilor, oxidarea acizilor grași, glicoliza piruvatului.
Malonil-CoA necesar pentru sinteza acizilor grași vine ca urmare a carboxilării acetil-CoA, iar NADPH-ul necesar poate fi obținut și pe calea pentozei fosfat.
Moleculele de acetil-CoA se găsesc în principal în mitocondrii. Cu toate acestea, membrana mitocondrială interioară este impermeabilă la o moleculă relativ mare, cum ar fi acetil-CoA. Prin urmare, pentru trecerea de la mitocondrii la citoplasmă, acetil-CoA cu participarea citrat sintetazei interacționează cu acidul oxalic-acetic, formând acid citric:
În citoplasmă, acidul citric este descompus sub influența citrat-liazei:
Astfel, acidul citric acționează ca un transportor pentru acetil-CoA. La rumegătoare, în locul acidului citric din citoplasma celulei, se folosește acetat, care se formează în rumen din polizaharide, care este transformat în acetil-CoA în celulele ficatului și țesutului adipos.
1. În prima etapă a biosintezei acizilor grași, acetil-CoA interacționează cu o proteină specială purtătoare de acil (HS-ACP) care conține vitamina B 3 și o grupare sulfhidril (HS), care seamănă cu structura coenzimei A:
2. Un intermediar indispensabil în sinteza este malonil-CoA, care se formează în reacția de carboxilare a acetil-CoA cu participarea ATP și a unei enzime care conține biotină, acetil-CoA carboxilază:
Biotina (vitamina H) ca coenzimă carboxilază este legată covalent de o apoenzimă pentru a transporta un fragment cu un singur carbon. Acetil CoA carboxilaza este o enzimă multifuncțională care reglează viteza de sinteză a acizilor grași. Insulina stimulează sinteza acizilor grași prin activarea carboxilazei, în timp ce epinefrina și glucagonul au efectul opus.
3. Malonil-S-KoA rezultat interacționează cu HS-ACP cu participarea enzimei malonil transacilază:
4. În următoarea reacție de condensare sub influența enzimei acil-malonil-B-ACP-sintazei, malonil-B-ACP și acetil-B-ACP interacționează cu formarea acetoacetil-B-ACP:
5. Acetoacetil-B-ACP cu participarea reductazei dependente de NADP + este redusă pentru a forma p-hidroxilbutiril-B-ACP:
7. În următoarea reacție, crotonil-B-APB este redus de reductază dependentă de NADP + cu formarea butiril-B-APB:
În cazul sintezei acidului palmitic (C: 16), este necesar să se repete încă șase cicluri de reacție, începutul fiecăruia va fi adăugarea moleculei malonil-B-ACP la capătul carboxil al acidului gras sintetizat. lanţ. Astfel, prin atașarea unei molecule de malonil-B-ACP, lanțul de carbon al acidului palmitic sintetizat crește cu doi atomi de carbon.
8. Sinteza acidului palmitic este finalizată prin scindarea hidrolitică a HS-ACP din palmityl-B-ACP cu participarea enzimei deacilază:
Sinteza acidului palmitic este baza pentru sinteza altor acizi grași, inclusiv acizii mononesaturați (oleic, de exemplu). Acidul palmitic liber este transformat în palmityl-S-KoA cu participarea tiokinazei. Palmytil-S-KoA în citoplasmă poate fi utilizat în sinteza lipidelor simple și complexe sau poate intra în mitocondrii cu participarea carnitinei pentru sinteza acizilor grași cu un lanț de carbon mai lung.
În mitocondrii și în reticulul endoplasmatic neted, există un sistem de enzime de alungire a acizilor grași pentru sinteza acizilor cu 18 sau mai mulți atomi de carbon prin prelungirea lanțului de carbon al acizilor grași de la 12 la 6 atomi de carbon. Când se folosește propionil-S-KoA în loc de acetil-S-KoA, sinteza are ca rezultat un acid gras cu număr impar.
În total, sinteza acidului palmitic poate fi reprezentată prin următoarea ecuație:
Acetil-S-KoA din citoplasmă în această sinteză servește ca sursă de atomi de carbon ai moleculei de acid palmitic. ATP este necesar pentru activarea acetil-S-KoA, în timp ce NADPH + H + este un agent reducător esențial. NADPH + + H + în ficat se formează în reacțiile căii pentoze fosfat. Sinteza acizilor grași are loc numai în prezența acestor componente de bază în celulă. În consecință, biosinteza acizilor grași necesită glucoză, care alimentează procesul cu radicali acetil, C0 2 și H 2 sub formă de NADPH 2.
Toate enzimele de biosinteză a acizilor grași, inclusiv HS-ACP, se află în citoplasma celulei sub forma unui complex multienzimatic numit sintetaza acizilor grași.
Sinteza acidului oleic (nesaturat) cu o legătură dublă are loc datorită reacției acidului stearic saturat cu NADPH + H + în prezența oxigenului:
În hepatocite și în glanda mamară a animalelor care alăptează, NADPH 2, necesar pentru sinteza acizilor grași, este furnizat de calea pentozei fosfat. Dacă la majoritatea eucariotelor sinteza acizilor grași are loc exclusiv în citoplasmă, atunci sinteza acizilor grași în celulele plantelor fotosintetice are loc în stroma cloroplastelor.
Acizii grași polinesaturați - linoleic (C 17 H 31 COOH), linolenic (C 17 H 29 COOH), având duble legături în apropierea capătului metil al lanțului de carbon, nu sunt sintetizați la mamifere din cauza lipsei enzimelor necesare (desaturaze) care asigură formarea de legături nesaturate în moleculă. Cu toate acestea, acidul arahidonic (C 19 H 31 COOH) poate fi sintetizat din acidul linoleic. La rândul său, acidul arahidonic este un precursor în sinteza prostaglandinelor. Rețineți că plantele sunt capabile să sintetizeze duble legături la pozițiile 12 și 15 ale lanțului de carbon, cu participarea enzimelor necesare la sinteza acizilor linoleic și linolenic.
Rolul principal al tuturor acizilor grași polinesaturați este probabil de a oferi proprietăți de curgere în membranele biologice. Acest lucru este confirmat de faptul că organismele inferioare au capacitatea de a modifica compoziția acizilor grași ai fosfolipidelor datorită fluidității lor, de exemplu, la diferite temperaturi ambientale. Acest lucru se realizează prin creșterea proporției de acizi grași cu duble legătură sau prin creșterea gradului de nesaturare a acizilor grași.
Carbonul metilen al oricărei duble legături din structura unui acid gras polinesaturat este foarte sensibil la îndepărtarea hidrogenului și fixarea oxigenului cu formarea de radicali liberi. Moleculele de hidroperoxid astfel formate formează dialdehide în principal sub formă de malondialdehidă. Acesta din urmă este capabil să provoace reticulare, ceea ce duce la citotoxicitate, mutagenitate, distrugerea membranei și modificarea enzimelor. Polimerizarea aldehidei malonice formează pigmentul insolubil lipofuscină, care se acumulează în unele țesuturi odată cu vârsta.
Interesul pentru acizii grași polinesaturați la nivel biochimic este asociat cu studiile care indică faptul că dietele cu un nivel ridicat de acizi grași polinesaturați în raport cu nivelul de acizi grași saturați ajută la scăderea nivelului de colesterol din organism.
În corpul unui animal înfometat, cu prezența ulterioară a unei diete cu un nivel ridicat de carbohidrați și un nivel scăzut de grăsimi, activitatea acetil-CoA carboxilazei este semnificativ crescută datorită modificării covalente și sintezei acizilor grași pentru mai multe zile. Acesta este un control adaptiv al reglării metabolismului grăsimilor. Sinteza și oxidarea acizilor grași în organism sunt procese interdependente. Când un animal moare de foame, nivelul acizilor grași liberi din sânge crește din cauza creșterii activității lipazei a celulelor adipoase sub influența unor hormoni precum adrenalina, glucagonul. Biosinteza acizilor grași, transformând moleculele NADPH + H + în NADP ~, determină descompunerea glucozei prin calea pentozei fosfat. Astfel, glucoza este indispensabilă în biosinteza acizilor grași, furnizând nu numai radicali acetil, ci și coenzime sub formă de NADPH + H +.
Acizii grași liberi se leagă de albumina serică, care sunt principalii transportatori ai acizilor grași neesterificați. În combinație cu albumina, acizii grași reprezintă o sursă activă de transport de energie pentru diferite țesuturi la o anumită perioadă de timp. Cu toate acestea, țesutul nervos, care primește aproape toată energia sa din glucoză, nu este capabil să folosească acizii grași asociați cu albumina pentru energie.
Concentrația de acizi grași liberi din sânge este relativ constantă (0,6 mM). Timpul lor de înjumătățire este de doar două minute. Ficatul implică intens acizii grași în sinteza trigliceridelor, legându-le de lipoproteinele de joasă densitate (LDL), care intră în circulația sanguină. Colesterolul LDL transportă colesterolul din plasma sanguină către diferite țesuturi, pereții vaselor de sânge.
Anterior, se presupunea că procesele de clivaj sunt inversarea proceselor de sinteză, inclusiv sinteza acizilor grași a fost considerată ca un proces opus oxidării acestora.
S-a stabilit acum că sistemul mitocondrial de biosinteză a acizilor grași, care include o secvență ușor modificată a reacției de β-oxidare, nu face decât să prelungească acizii grași cu lanț mediu deja existenți în organism, în timp ce biosinteza completă a acidului palmitic din acetil. -CoA procedează activ în afara mitocondriilor pe un drum complet diferit.
Să luăm în considerare câteva caracteristici importante ale căii de biosinteză a acizilor grași.
1. Sinteza are loc în citosol, spre deosebire de dezintegrarea care are loc în matricea mitocondrială.
2. Intermediarii sintezei acizilor grași sunt legați covalent de grupările sulfhidril ale proteinei de transfer acil (ACP), în timp ce produșii intermediari ai scindării acizilor grași sunt legați de coenzima A.
3. Multe enzime pentru sinteza acizilor grași în organismele superioare sunt organizate într-un complex multienzimatic numit sintetaza acizilor grași. În schimb, enzimele care catalizează descompunerea acizilor grași par să fie reticente în a se asocia.
4. Lanțul de acizi grași în creștere este prelungit prin adăugarea secvențială a componentelor cu două atomi de carbon derivate din acetil-CoA. Malonil-APB servește ca un donator activat de componente bicarbonate în stadiul de alungire. Reacția de alungire este declanșată de eliberarea de CO2.
5. Rolul de agent reducător în sinteza acizilor grași îl joacă NADPH.
6. Mn 2+ participă și el la reacții.
7. Elongația sub acțiunea complexului de acizi grași sintetaze se oprește în stadiul de formare a palmitatului (C 16). Alungirea ulterioară și introducerea de legături duble sunt efectuate de alte sisteme enzimatice.
Formarea malonil coenzimei A
Sinteza acizilor grași începe cu carboxilarea acetil-CoA la malonil-CoA. Această reacție ireversibilă este o etapă crucială în sinteza acizilor grași.
Sinteza malonil-CoA este catalizată de acetil CoA carboxilazăși se realizează în detrimentul energiei ATR. Sursa de CO 2 pentru carboxilarea acetil-CoA este bicarbonatul.
Orez. Sinteza malonil-CoA
Acetil CoA carboxilaza contine ca grup protetic biotina.
Orez. Biotina
Enzima constă dintr-un număr variabil de subunități identice, fiecare dintre ele conține biotină, biotincarboxilază, proteina de transfer carboxibiotină, transcarboxilază, precum și centrul alosteric de reglementare, i.e. reprezintă complex polienzimatic. Gruparea carboxil a biotinei este atașată covalent de gruparea ε-amino a restului de lizină al proteinei de transfer carboxibiotină. Carboxilarea componentei biotinei din complexul format este catalizată de a doua subunitate, biotin carboxilaza. A treia componentă a sistemului, transcarboxilaza, catalizează transferul de CO2 activat de la carboxibiotină la acetil-CoA.
Enzima biotină + ATP + HCO 3 - ↔ CO 2 ~ Enzima biotină + ADP + Pi,
CO 2 ~ Biotină-enzimă + Acetil-CoA ↔ Molonil-CoA + Biotină-enzimă.
Lungimea și flexibilitatea legăturii dintre biotină și proteina care o poartă face posibil ca gruparea carboxil activată să se deplaseze de la un centru activ al complexului enzimatic la altul.
La eucariote, acetil CoA carboxilaza există ca un protomer lipsit de activitate enzimatică (450 kDa) sau ca un polimer filamentos activ. Interconversia lor este reglementată alosteric. Activatorul alosteric cheie este citrat, care deplasează echilibrul către forma fibroasă activă a enzimei. Orientarea optimă a biotinei în raport cu substraturile este realizată sub formă fibroasă. Spre deosebire de citrat, palmitoil-CoA schimbă echilibrul către forma protomerică inactivă. Astfel, palmitoil-CoA, produsul final, inhibă prima etapă critică în biosinteza acizilor grași. Reglarea acetil-CoA carboxilazei în bacterii diferă mult de cea a eucariotelor, deoarece în ele acizii grași sunt în primul rând precursori ai fosfolipidelor și nu un combustibil de rezervă. Aici citratul nu are nici un efect asupra acetil-CoA carboxilază bacteriană. Activitatea componentei transcarboxilazei a sistemului este reglată de nucleotidele de guanină, care coordonează sinteza acizilor grași cu creșterea și diviziunea bacteriilor.
Blocul de construcție pentru sinteza acizilor grași în citosolul celulei este acetil-CoA, care se formează în două moduri: fie ca rezultat al decarboxilării oxidative a piruvatului. (vezi Fig. 11, Etapa III), sau ca rezultat al b-oxidării acizilor grași (vezi Fig. 8).
Figura 11 - Schema conversiei carbohidraților în lipide
Reamintim că conversia piruvatului format în timpul glicolizei în acetil-CoA și formarea acestuia în timpul β-oxidării acizilor grași are loc în mitocondrii. Sinteza acizilor grași are loc în citoplasmă. Membrana mitocondrială interioară este impermeabilă la acetil-CoA. Intrarea sa în citoplasmă se realizează prin tipul de difuzie facilitată sub formă de citrat sau acetilcarnitină, care sunt transformate în citoplasmă în acetil-CoA, oxaloacetat sau carnitină. Totuși, principala cale de transfer a acetil-coA din mitocondrii în citosol este citratul (vezi Fig. 12).
Inițial, acetil-CoA intramitocondrial reacționează cu oxaloacetat pentru a forma citrat. Reacția este catalizată de enzima citrat sintetaza. Citratul rezultat este transportat prin membrana mitocondrială în citosol folosind un sistem special de transport tricarboxilat.
În citosol, citratul reacționează cu HS-CoA și ATP, se descompune din nou în acetil-CoA și oxalacetat. Această reacție este catalizată de ATP citrat liaza. Deja în citosol, oxalacetatul, cu participarea sistemului de transport de dicarboxilat citosol, revine în matricea mitocondrială, unde este oxidat la oxalacetat, completând așa-numitul ciclu de navetă:
Figura 12 - Schema transferului de acetil-CoA din mitocondrii la citosol
Biosinteza acizilor grași saturați are loc în direcția opusă oxidării lor, formarea lanțurilor hidrocarburice ale acizilor grași se realizează datorită adăugării secvențiale a unui fragment cu două atomi de carbon (C 2) - acetil-CoA la capetele lor (vezi Fig. 11, etapa IV.).
Prima reacție de biosinteză a acizilor grași este carboxilarea acetil-CoA, care necesită ioni de CO2, ATP și Mn. Această reacție este catalizată de enzima acetil-CoA - carboxilază. Enzima conține biotină (vitamina H) ca grup protetic. Reacția se desfășoară în două etape: 1 - carboxilarea biotinei cu participarea ATP și II - transferul grupării carboxil la acetil-CoA, în urma căruia se formează malonil-CoA:
Malonil-CoA este primul produs specific al biosintezei acizilor grași. În prezența unui sistem enzimatic adecvat, malonil-CoA este transformat rapid în acizi grași.
Trebuie remarcat faptul că rata de biosinteză a acizilor grași este determinată de conținutul de zahăr din celulă. O creștere a concentrației de glucoză în țesutul adipos al oamenilor și animalelor și o creștere a ratei glicolizei stimulează sinteza acizilor grași. Acest lucru indică faptul că metabolismul grăsimilor și carbohidraților sunt strâns legate între ele. Un rol important îl joacă aici reacția de carboxilare a acetil-CoA cu transformarea sa în malonil-CoA, catalizată de acetil-CoA carboxilază. Activitatea acestuia din urmă depinde de doi factori: prezența acizilor grași cu greutate moleculară mare și a citratului în citoplasmă.
Acumularea de acizi grași are un efect inhibitor asupra biosintezei acestora, adică. inhiba activitatea carboxilazei.
Un rol special îl joacă citratul, care este un activator al acetil-CoA carboxilază. Citratul joacă, în același timp, rolul unei verigi de legătură a metabolismului carbohidraților și grăsimilor. În citoplasmă, citratul are un dublu efect în stimularea sintezei acizilor grași: în primul rând, ca activator al acetil-CoA carboxilază și, în al doilea rând, ca sursă de grupări acetil.
O caracteristică foarte importantă a sintezei acizilor grași este că toți produșii de sinteză intermediari sunt legați covalent de o proteină de transfer acil (HS-ACP).
HS-ACP este o proteină cu greutate moleculară mică care este stabilă termic, conține o grupă activă HS și conține acid pantotenic (vitamina B 3) în grupul său protetic. Funcția HS-ACP este similară cu cea a enzimei A (HS-CoA) în b-oxidarea acizilor grași.
În procesul de construire a unui lanț de acizi grași, produsele intermediare formează legături esterice cu ABP (vezi Fig. 14):
Ciclul de prelungire a lanțului de acizi grași include patru reacții: 1) condensarea acetil-ACP (C 2) cu malonil-ACP (C 3); 2) recuperare; 3) deshidratare și 4) a doua reducere a acizilor grași. În fig. 13 prezintă o schemă pentru sinteza acizilor grași. Un ciclu de extindere a lanțului de acizi grași implică patru reacții consecutive.
Figura 13 - Schema sintezei acizilor grași
În prima reacție (1) - reacția de condensare - grupările acetil și malonil interacționează între ele pentru a forma acetoacetil-ABP cu eliberare simultană de CO 2 (C 1). Această reacție este catalizată de enzima de condensare b-cetoacil-ABP sintetaza. CO2 scindat din malonil-ACP este același CO2 care a luat parte la reacția de carboxilare a acetil-ACP. Astfel, ca rezultat al reacției de condensare, se formează un compus cu patru atomi de carbon (C 4) din componente cu două (C 2) și trei atomi de carbon (C 3).
În a doua reacție (2), o reacție de reducere catalizată de b-cetoacil-ACP reductază, acetoacetil-ACP este transformată în b-hidroxibutiril-ACP. Agentul reducător este NADPH + H +.
În a treia reacție (3) de deshidratare a ciclului - o moleculă de apă este separată de b-hidroxibutiril-ACP cu formarea de crotonil-ACP. Reacția este catalizată de b-hidroxiacil-ACP-deshidratază.
A patra (finală) reacție (4) a ciclului este reducerea crotonil-ACP la butiril-ACP. Reacția se desfășoară sub acțiunea enoil-ACP reductazei. Rolul agentului reducător aici este jucat de a doua moleculă NADPH + H +.
Apoi ciclul de reacții se repetă. Să presupunem că acidul palmitic (C 16) este în curs de sintetizare. În acest caz, formarea butiril-ACP este finalizată numai în primul dintre cele 7 cicluri, în fiecare dintre care începutul este adăugarea moleculei de molonil-ACP (C 3) - reacția (5) la capătul carboxil al lanț de acizi grași în creștere. Aceasta scindează gruparea carboxil sub formă de CO2 (C1). Acest proces poate fi reprezentat astfel:
С 3 + С 2 ® С 4 + С 1 - 1 ciclu
С 4 + С 3 ® С 6 + С 1 - 2 ciclu
С 6 + С 3 ® С 8 + С 1-3 ciclu
С 8 + С 3 ® С 10 + С 1 - 4 ciclu
С 10 + С 3 ® С 12 + С 1 - 5 ciclu
С 12 + С 3 ® С 14 + С 1 - 6 ciclu
C 14 + C 3 ® C 16 + C 1 - 7 ciclu
Nu doar acizii grași saturați mai mari pot fi sintetizați, ci și cei nesaturați. Acizii grași mononesaturați se formează din cei saturați ca urmare a oxidării (desaturarii) catalizată de acil-CoA oxigenază. Spre deosebire de țesuturile vegetale, țesuturile animale au o capacitate foarte limitată de a transforma acizii grași saturati în acizi nesaturați. S-a constatat că cei mai comuni doi acizi grași mononesaturați - palmitooleic și oleic - sunt sintetizați din acizii palmitic și stearic. În corpul mamiferelor, inclusiv al oamenilor, acizii linoleic (C 18: 2) și linolenic (C 18: 3) nu pot fi formați, de exemplu, din acidul stearic (C 18: 0). Acești acizi sunt clasificați ca acizi grași esențiali. Acizii grași esențiali includ și acidul arahidic (C 20: 4).
Odată cu desaturarea acizilor grași (formarea de duble legături), are loc și alungirea (alungirea) a acestora. În plus, ambele procese pot fi combinate și repetate. Alungirea lanțului de acizi grași are loc prin adăugarea secvențială a fragmentelor de bicarbon la acil-CoA corespunzătoare cu participarea malonil-CoA și NADPH + H +.
Figura 14 prezintă căile de conversie a acidului palmitic în reacții de desaturare și alungire.
Figura 14 - Schema conversiei acizilor grași saturați
în nesaturate
Sinteza oricărui acid gras este finalizată prin scindarea HS-ACP din acil-ACP sub influența enzimei deacilaze. De exemplu:
Acil-CoA rezultat este forma activă a acidului gras.
Întrucât capacitatea animalelor și a oamenilor de a stoca polizaharide este destul de limitată, glucoza, obținută în cantități care depășesc cerințele energetice imediate și „capacitatea de stocare” a organismului, poate fi un „material de construcție” pentru sinteza acizilor grași și a glicerolului. La rândul lor, acizii grași, cu participarea glicerolului, sunt transformați în trigliceride, care sunt depuse în țesuturile adipoase.
Biosinteza colesterolului și a altor steroli este, de asemenea, un proces important. Deși din punct de vedere cantitativ, calea sintezei colesterolului nu este atât de importantă, aceasta este de mare importanță datorită faptului că din colesterol se formează în organism numeroși steroizi activi biologic.
Sinteza acizilor grași superiori în organism
În prezent, mecanismul biosintezei acizilor grași în organismul animalelor și al oamenilor, precum și sistemele enzimatice care catalizează acest proces, au fost suficient studiate. Sinteza acizilor grași în țesuturi are loc în citoplasma celulei. În mitocondrii, în schimb, are loc prelungirea lanțurilor existente de acizi grași 1.
1 Experimentele in vitro au arătat că mitocondriile izolate au o capacitate neglijabilă de a încorpora acidul acetic marcat în acizii grași cu lanț lung. De exemplu, s-a constatat că acidul palmitic este sintetizat în citoplasma celulelor hepatice și în mitocondriile celulelor hepatice pe baza celulelor de acid palmitic deja sintetizate în citoplasmă sau pe baza acizilor grași de origine exogenă, adică, cele primite din intestin, acizi grași care conțin 18, 20 și 22 de atomi de carbon. În acest caz, reacțiile de sinteză a acizilor grași din mitocondrii sunt, în esență, reacții inverse de oxidare a acizilor grași.
Sinteza extramitocondrială (de bază, principală) a acizilor grași în mecanismul său diferă brusc de procesul de oxidare a acestora. Elementul de bază pentru sinteza acizilor grași în citoplasma celulei este acetil-CoA, care este derivat în principal din acetil-CoA mitocondrial. De asemenea, s-a stabilit că prezența ionului de dioxid de carbon sau bicarbonat în citoplasmă este importantă pentru sinteza acizilor grași. În plus, s-a constatat că citratul stimulează sinteza acizilor grași în citoplasma celulei. Se știe că acetil-CoA format în mitocondrii în timpul decarboxilării oxidative nu poate difuza în citoplasma celulei, deoarece membrana mitocondrială este impermeabilă la acest substrat. S-a demonstrat că acetil-CoA mitocondrial interacționează cu oxalacetatul, ducând la formarea citratului, care pătrunde liber în citoplasma celulei, unde este degradat în acetil-CoA și oxalacetat:
Prin urmare, în acest caz, citratul acționează ca un purtător al radicalului acetil.
Există o altă modalitate de transfer al acetil-CoA intramitocondrial în citoplasma celulei. Aceasta este calea carnitinei. S-a menționat mai sus că carnitina joacă rolul de purtător al grupărilor acil din citoplasmă către mitocondrii în timpul oxidării acizilor grași. Aparent, poate îndeplini acest rol în procesul invers, adică în transferul radicalilor acil, inclusiv radicalul acetil, din mitocondrii în citoplasma celulei. Cu toate acestea, când vine vorba de sinteza acizilor grași, această cale de transfer de acetil-CoA nu este cea principală.
Cel mai important pas în înțelegerea procesului de sinteză a acizilor grași a fost descoperirea enzimei acetil-CoA carboxilază. Această enzimă complexă care conține biotină catalizează sinteza dependentă de ATP a malonil-CoA (HOOC-CH2-CO-S-CoA) din acetil-CoA și CO2.
Această reacție are loc în două etape:
S-a descoperit că citratul acționează ca un activator al reacției acetil-CoA-carboxilazei.
Malonil-CoA este primul produs specific al biosintezei acizilor grași. În prezența unui sistem enzimatic adecvat, malonil-CoA (care, la rândul său, este format din acetil-CoA) este transformat rapid în acizi grași.
Sistemul enzimatic care sintetizează acizi grași superiori este format din mai multe enzime care sunt legate într-un anumit fel.
În prezent, procesul de sinteză a acizilor grași a fost studiat în detaliu în E. coli și în alte microorganisme. Un complex multi-enzima numit sintetaza acizilor grasi, in E. coli, este format din sapte enzime asociate cu o asa-numita proteina de transfer acil (ACP). Această proteină este relativ termostabilă, are HS-rpynny liber și este implicată în sinteza acizilor grași superiori în aproape toate etapele sale. Greutatea moleculară relativă a APB este de aproximativ 10.000 daltoni.
Mai jos este secvența reacțiilor care apar în timpul sintezei acizilor grași:
Apoi ciclul de reacții se repetă. Să presupunem că acidul palmitic (C 16) este în curs de sintetizare; în acest caz, formarea butiril-ACP se termină numai în primul din șapte cicluri, în fiecare dintre care începutul este atașarea moleculei malonil-ACP la capătul carboxil al lanțului de acizi grași în creștere. Aceasta scindează molecula HS-ACP și gruparea carboxil distală a malonil-ACP sub formă de CO2. De exemplu, butiril-APB format în primul ciclu interacționează cu malonil-APB:
Sinteza acizilor grași se termină cu scindarea HS-ACP din acil-ACP sub influența enzimei deacilaze, de exemplu:
Ecuația generală pentru sinteza acidului palmitic poate fi scrisă după cum urmează:
Sau, având în vedere că formarea unei molecule de malonil-CoA din acetil-CoA necesită o moleculă de ATP și o moleculă de CO2, ecuația totală poate fi reprezentată după cum urmează:
Principalele etape ale biosintezei acizilor grași pot fi reprezentate sub forma unei diagrame.
În comparație cu β-oxidarea, biosinteza acizilor grași are o serie de caracteristici:
- sinteza acizilor grași se realizează în principal în citoplasma celulei, iar oxidarea se realizează în mitocondrii;
- participarea la biosinteza acizilor grași malonil-CoA, care se formează prin legarea CO 2 (în prezența unei enzime biotinice și ATP) cu acetil-CoA;
- în toate etapele sintezei acizilor grași, este implicată o proteină de transfer acil (HS-APB);
- necesitatea sintezei acizilor grași ai coenzimei NADPH 2. Acesta din urmă în organism se formează parțial (cu 50%) în reacțiile ciclului pentozei („shunt”) hexozo-monofosfat, parțial ca urmare a reducerii NADP cu malat (acid malic + NADP-acid piruvic + CO). 2 + NADPH 2);
- restabilirea dublei legături în reacția enoil-ACP-reductază are loc cu participarea NADPH 2 și a unei enzime, a cărei grupare protetică este o mononucleotidă de flavină (FMN);
- în procesul de sinteză a acizilor grași se formează derivați hidroxi, înrudiți în configurația lor cu seria D de acizi grași, iar în timpul oxidării acizilor grași - derivați hidroxi din seria L.
Formarea acizilor grași nesaturați
În țesuturile mamiferelor sunt prezenți acizi grași nesaturați, care pot fi atribuiți la patru familii, care diferă în lungimea lanțului alifatic dintre gruparea metil terminală și cea mai apropiată legătură dublă:
S-a stabilit că cei mai comuni doi acizi grași mononesaturați - palmitooleic și oleic - sunt sintetizați din acizii palmitic și stearic. Legătura dublă din molecula acestor acizi este introdusă în microzomii celulelor hepatice și a țesutului adipos cu participarea oxigenazei specifice și a oxigenului molecular. În această reacție, o moleculă de oxigen este utilizată ca acceptor a două perechi de electroni, dintre care o pereche aparține substratului (Acyl-CoA), iar cealaltă NADPH 2:
În același timp, țesuturile oamenilor și ale unui număr de animale nu sunt capabile să sintetizeze acizii linoleic și linolenic, dar trebuie să le primească cu alimente (sinteza acestor acizi este realizată de plante). În acest sens, acizii linoleic și linolenic, care conțin două și respectiv trei legături duble, sunt numiți acizi grași esențiali.
Toți ceilalți acizi polinesaturați găsiți la mamifere sunt formați din patru precursori (kyolot palmitooleinoid, oleic, linoleic și linolenic) prin alungirea ulterioară a lanțului și/sau introducerea de noi legături duble. Acest proces are loc cu participarea enzimelor mitocondriale și microzomale. De exemplu, sinteza acidului arahidonic are loc conform următoarei scheme:
Rolul biologic al acizilor grași polinesaturați a fost clarificat în mare măsură în legătură cu descoperirea unei noi clase de compuși fiziologic activi - prostaglandine.
Biosinteza trigliceridelor
Există motive să credem că rata de biosinteză a acizilor grași este determinată în mare măsură de rata de formare a trigliceridelor și fosfolipidelor, deoarece acizii grași liberi sunt prezenți în țesuturi și plasma sanguină în cantități mici și nu se acumulează în mod normal.
Sinteza trigliceridelor are loc din glicerol și acizi grași (în principal stearic, palmitic și oleic). Calea de biosinteză a trigliceridelor în țesuturi are loc prin formarea de glicerol-3-fosfat ca intermediar. În rinichi, precum și în peretele intestinal, unde activitatea enzimei glicerol kinazei este ridicată, glicerolul este fosforilat de ATP pentru a forma glicerol-3-fosfat:
În țesutul adipos și mușchi, datorită activității foarte scăzute a glicerol kinazei, formarea glicerol-3-fosfatului este asociată în principal cu glicoliză sau glicogenoliza 1. 1 În cazurile în care conținutul de glucoză din țesutul adipos este scăzut (de exemplu, în timpul postului), se formează doar o cantitate mică de glicerol-3-fosfat, iar acizii grași liberi eliberați în timpul lipolizei nu pot fi utilizați pentru resinteza trigliceridelor, prin urmare, acizii grași părăsesc țesutul adipos... Dimpotrivă, activarea glicolizei în țesutul adipos favorizează acumularea trigliceridelor în acesta, precum și a acizilor grași incluși în compoziția acestora. Se știe că în procesul de descompunere glicolitică a glucozei se formează dioxiacetonă fosfat. Acesta din urmă, în prezența glicerol fosfat dehidrogenazei dependente de NAD citoplasmatic, este capabil să se transforme în glicerol-3-fosfat:
În ficat, se observă ambele căi de formare a glicerol-3-fosfatului.
Format, într-un fel sau altul, glicerol-3-fosfatul este acilat de două molecule ale derivatului CoA al unui acid gras (adică, forme „active” ale unui acid gras) 2. 2 La unele microorganisme, de exemplu, la E. coli, donorul grupării acil nu este CoA-proxy, ci ACP-derivați ai acizilor grași. Ca rezultat, se formează acid fosfatidic:
Rețineți că, deși acidul fosfatidic este prezent în celule în cantități extrem de mici, este un produs intermediar foarte important comun biosintezei trigliceridelor și glicerofosfolipidelor (vezi diagrama).
Dacă trigliceridele sunt sintetizate, atunci acidul fosfatidic este defosforilat folosind o fosfatază specifică (fosfatid fosfatază) și se formează 1,2-digliceridă:
Biosinteza trigliceridelor este finalizată prin esterificarea 1,2-digliceridei rezultate cu o a treia moleculă de acil-CoA:
Biosinteza glicerofosfolipidelor
Sinteza celor mai importante glicerofosfolipide este localizată în principal în reticulul endoplasmatic al celulei. În primul rând, acidul fosfatidic, ca rezultat al unei reacții reversibile cu citidin trifosfat (CTP), este transformat în citidin difosfat digliceridă (CDP-digliceridă):
Apoi, în reacțiile ulterioare, fiecare dintre acestea catalizată de o enzimă corespunzătoare, monofosfatul de citidină este înlocuit din molecula CDP-digliceridă de unul dintre cei doi compuși - serină sau inozitol, formând fosfatidilserina sau fosfatidilinozitol sau 3-fosfatidil-glicerol-1. fosfat. Ca exemplu, dăm formarea fosfatidilserinei:
La rândul său, fosfatidilserina poate fi decarboxilată pentru a forma fosfatidiletanolamină:
Fosfatidl etanolamina este un precursor al fosfatidilcolinei. Ca rezultat al transferului secvenţial a trei grupări metil de la trei molecule de S-adenosilmetionină (un donator de grupări metil) la gruparea amino a reziduului de etanolamină, se formează fosfatidilcolină:
Există o altă modalitate de sinteza a fosfatidiletanolaminei și a fosfatidilcolinei în celulele animale. Această cale folosește și CTP ca purtător, dar nu acidul fosfatidic, ci fosforilcolina sau fosforiletanolamina (schemă).
Biosinteza colesterolului
În anii 60 ai acestui secol, Bloch et al. în experimente folosind acetat marcat cu 14 C la grupele metil și carboxil, el a arătat că ambii atomi de carbon ai acidului acetic sunt incluși în colesterolul hepatic în cantități aproximativ egale. În plus, s-a demonstrat că toți atomii de carbon ai colesterolului sunt derivați din acetat.
Mai târziu, datorită lucrărilor lui Linen, Redney, Polyak, Kornforth, A. N. Klimov și alți cercetători, au fost clarificate principalele detalii ale sintezei enzimatice a colesterolului, care numără mai mult de 35 de reacții enzimatice. În sinteza colesterolului se pot distinge trei etape principale: prima este conversia acetatului activ în acid mevalonic, a doua este formarea squalenului din acid mevalonic, iar a treia este ciclizarea squalenului în colesterol.
În primul rând, luați în considerare etapa de conversie a acetatului activ în acid mevalonic. Etapa inițială în sinteza acidului mevalonic din acetil-CoA este formarea acetoacetil-CoA printr-o reacție reversibilă de tiolază:
Apoi, condensarea ulterioară a acetoacetil-CoA cu a treia moleculă de acetil-CoA cu participarea hidroximetilglutaril-CoA sintetazei (HMG-CoA sintetaza) dă formarea β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA:
Rețineți că am luat în considerare deja aceste prime etape ale sintezei acidului mevalonic atunci când am vorbit despre formarea corpurilor cetonici. În plus, β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA sub influența hidroximetilglutaril-CoA reductazei dependente de NADP (HMG-CoA reductază) ca rezultat al reducerii uneia dintre grupările carboxil și eliminării HS-KoA este transformată în acid mevalonic:
Reacția HMG-CoA reductază este prima reacție practic ireversibilă din lanțul de biosinteză a colesterolului și are loc cu o pierdere semnificativă de energie liberă (aproximativ 33,6 kJ). S-a constatat că această reacție limitează rata de biosinteză a colesterolului.
Alături de calea clasică de biosinteză a acidului mevalonic, există o a doua cale, în care β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA nu se formează ca substrat intermediar, ci β-hidroxi-β-metilglutarnl-S-ACP. Reacțiile acestei căi sunt aparent identice cu etapele inițiale ale biosintezei acizilor grași până la formarea acetoacetil-S-ACP. Acetil-CoA-carboxilaza, o enzimă care transformă acetil-CoA în malonil-CoA, participă la formarea acidului mevalonic prin această cale. Raportul optim de malonil-CoA și acetil-CoA pentru sinteza acidului mevalonic: două molecule de acetil-CoA per o moleculă de malonil-CoA.
Participarea malonil-CoA, principalul substrat al biosintezei acizilor grași, la formarea acidului mevalonic și a diverșilor poliizoprenoizi a fost demonstrată pentru o serie de sisteme biologice: ficat de porumbel și șobolan, glanda mamară de iepure și extracte de drojdie acelulară. Această cale de biosinteză a acidului mevalonic este observată în principal în citoplasma celulelor hepatice. În acest caz, hidroximetilglutaril-CoA reductaza, care se găsește în fracția solubilă a ficatului de șobolan și nu este identică cu enzima microzomală în ceea ce privește o serie de proprietăți cinetice și de reglare, joacă un rol semnificativ în formarea mevalonatului. Se știe că hidroximetilglutaril-CoA reductaza microzomală este principala legătură în reglarea căii de biosinteză a acidului mevalonic din acetil-CoA cu participarea acetoacetil-CoA-tiolazei și a HMG-CoA sintetazei. Reglarea celei de-a doua căi a biosintezei acidului mevalonic sub o serie de influențe (post, hrănire cu colesterol, administrarea unui surfactant - triton WR-1339) diferă de reglarea primei căi, în care este implicată reductaza microzomală. Aceste date indică existența a două sisteme autonome pentru biosinteza acidului mevalonic. Rolul fiziologic al celei de-a doua căi nu a fost pe deplin studiat. Se crede că are o anumită importanță nu numai pentru sinteza substanțelor nesteroidiene, cum ar fi lanțul lateral al ubichinonei și baza unică N 6 (Δ 2 -izopentil) -adenozina a unor ARNt, ci și pentru biosinteză. de steroizi (AN Klimov, E D. Polyakov).
În a doua etapă a situsului colesterolului, acidul mevalonic este transformat în squalen. Reacțiile din a doua etapă încep cu fosforilarea acidului mevalonic cu ATP. Ca rezultat, se formează un ester pirofosforic 5" și apoi un ester pirofosforic 5" al acidului mevalonic:
Acidul 5"-pirofosfomevalonic, ca urmare a fosforilării ulterioare a grupării hidroxil terțiare, formează un produs intermediar instabil - acidul 3"-fosfo-5"-pirofosfomevalonic, care, decarboxilând și pierzând acidul fosforic, este transformat în izopentenil pirofosfat. Acesta din urmă este izomerizat la dimetilalilpirofosfat.
Apoi, acești doi izopentenil pirofosfați izomeri (pirofosfat de dimetilalil și pirofosfat de izopentenil) se condensează pentru a elibera pirofosfat și formează geranil pirofosfat. Izopentenil pirofosfat se reunește cu geranil pirofosfat, rezultând farnesil pirofosfat.
Sinteza acidului palmitic (C16) din Acetil-CoA.
1) Curge în citoplasma celulelor hepatice și a țesutului adipos.
2) Valoare: pentru sinteza grăsimilor și fosfolipidelor.
3) Continuă după masă (în perioada de absorbție).
4) Format din acetil-CoA obţinut din glucoză (glicoliză → OPVA → Acetil-CoA).
5) În acest proces, se repetă secvenţial 4 reacţii:
condensare → recuperare → deshidratare → recuperare.
La sfârșitul fiecărui ciclu LCD se prelungeste cu 2 atomi de carbon.
Donator 2C - malonil-CoA.
6) NADPH + H + participă la două reacții de reducere (50% provine din PPP, 50% din enzima MALIK).
7) Doar prima reacție are loc direct în citoplasmă (reglatoare).
Cele 4 rămase sunt ciclice - pe un complex special de palmitat sintetază (sinteză numai a acidului palmitic)
8) În citoplasmă funcționează o enzimă reglatoare - Acetil-CoA-carboxilază (ATP, vit. H, biotină, clasa IV).
Structura complexului palmitat sintetază
Palmitat sintetaza este o enzimă formată din 2 subunități.
Fiecare constă dintr-un PPC cu 7 centre active.
Fiecare centru activ își catalizează propria reacție.
Fiecare PPC conține o proteină de transfer acil (ACP), pe care are loc sinteza (conține fosfopantetonat).
Fiecare subunitate are un grup HS. Într-una, grupa HS aparține cisteinei, în cealaltă, acidului fosfopantotenic.
Mecanism
1) Acetil-Coa obținut din carbohidrați nu poate pătrunde în citoplasmă, unde are loc sinteza FA. Iese prin prima reacție a TCA - formarea citratului.
2) În citoplasmă, citratul se descompune în acetil-coa și oxalacetat.
3) Oxaloacetat → malat (reacție CTA în sens invers).
4) Malat → piruvat, care este folosit în ODPVK.
5) Acetil-CoA → sinteza FA.
6) Acetil-CoA sub acțiunea acetil-CoA-carboxilazei este transformat în malonil-CoA.
Activarea enzimei acetil-CoA carboxilază:
a) prin intensificarea sintezei subunităților sub acțiunea insulinei - se sintetizează separat trei tetrameri
b) sub acţiunea citratului se combină trei tetrameri, iar enzima este activată
c) în timpul postului, glucagonul inhibă enzima (prin fosforilare), sinteza grăsimilor nu are loc
7) un acetil CoA din citoplasmă este transferat în grupa HS (din cisteină) a palmitat sintazei; un malonil-CoA per grupa HS a celei de-a doua subunități. Mai departe, palmitat sintaza apar:
8) condensarea lor (acetil CoA și malonil-CoA)
9) recuperare (donator - NADPH + H + din PPP)
10) deshidratare
11) recuperare (donator - NADPH + H + din enzima MALIK).
Ca urmare, radicalul acil crește cu 2 atomi de carbon.
 |
Mobilizarea grăsimilor
În timpul postului sau activității fizice prelungite, glucagonul sau adrenalină este eliberată. Aceștia activează lipaza TAG în țesutul adipos, care se află în adipocite și se numește lipaza tisulară(sensibile la hormoni). Descompune grăsimile din țesutul adipos în glicerol și acizi grași. Glicerolul ajunge la ficat pentru gluconeogeneză. FA intră în sânge, se leagă de albumină și pătrund în organe și țesuturi, sunt folosite ca sursă de energie (de către toate organele, în afară de creier care foloseste glucoza si corpii cetonici in timpul postului sau exercitiilor prelungite).
Pentru mușchiul inimii, acizii grași sunt principala sursă de energie.
β-oxidare
β-oxidare- procesul de scindare a acizilor grasi in vederea extragerii energiei.
1) Calea specifică a catabolismului FA către acetil-CoA.
2) Curge în mitocondrii.
3) Include 4 reacții repetitive (adică ciclice condiționat):
oxidare → hidratare → oxidare → scindare.
4) La sfârșitul fiecărui ciclu, FA se scurtează cu 2 atomi de carbon sub formă de acetil-CoA (intră în CTC).
5) 1 și 3 reacții - reacții de oxidare, asociate cu CPE.
6) Vit. B 2 - coenzima FAD, vit. PP - NAD, acid pantotenic - HS-KoA.
Mecanismul transferului FA de la citoplasmă la mitocondrii.
1. FA-urile trebuie activate înainte de a intra în mitocondrii.
Numai FA activat = acil-CoA poate fi transportat prin membrana dublă lipidică.
Purtătorul este L-carnitina.
Enzima reglatoare a β-oxidării este carnitina aciltransferaza-I (KAT-I).
2. CAT-I transferă acizii grași în spațiul intermembranar.
3. Sub acțiunea CAT-I, acil-CoA este transferat la transportorul de L-carnitină.
Se formează acilcarnitina.
4. Cu ajutorul unei translocaze încorporate în membrana internă, acilcarnitina este transportată în mitocondrii.
5. În matrice, sub acțiunea CAT-II, FA este scindată din carnitină și intră în β-oxidare.
Carnitina revine înapoi în spațiul intermembranar.
Reacții de Β-oxidare
1. Oxidare: FA este oxidat cu participarea FAD (enzima acil-CoA-DH) → enoil.
FAD intră în CPE (p / o = 2)
2. Hidratarea: enoil → β-hidroxiacil-CoA (enzima enoil hidrazăza)
3. Oxidare: β-hidroxiacil-CoA → β-cetoacil-CoA (cu participarea NAD, care intră în CPE și are p / o = 3).
4. Clivaj: β-cetoacil-CoA → acetil-CoA (enzimă tiolază, cu participarea HS-KoA).
Acetil-CoA → CTA → 12 ATP.
Acil-CoA (C-2) → următorul ciclu de β-oxidare.
Calcul energetic în β-oxidare
De exemplu, acidul meristic (14C).
Calculăm cât de mult acetil-CoA se descompune acidul gras
½ n = 7 → TCA (12ATP) → 84 ATP.
Numărăm câte cicluri se descompun
(1/2 n) -1 = 6,5 (2 ATP într-o reacție și 3 ATP în 3 reacții) = 30 ATP
· Scădeți 1 ATP cheltuit pentru activarea acizilor grași din citoplasmă.
Total - 113 ATP.
Sinteza corpilor cetonici
Aproape tot acetil-CoA intră în CTK. O mică parte este folosită pentru sinteza corpilor cetonici = corpi acetonici.
Corpii cetonici- acetoacetat, β-hidroxibutirat, acetonă (pentru patologie).
Concentrația normală este de 0,03-0,05 mmol/l.
Sunt sintetizate numai în ficat din acetil-CoA obţinut prin β-oxidare.
Folosit ca sursă de energie de către toate organele, cu excepția ficatului (fără enzime).
Cu postul prelungit sau diabet zaharat, concentrația de corpi cetonici poate crește de zece ori, deoarece in aceste conditii, cristalele lichide sunt principala sursa de energie. În aceste condiții, are loc o β-oxidare intensă și tot acetil-CoA nu are timp să fie utilizat în CTC, deoarece:
Lipsa de oxaloacetat (este folosit in gluconeogeneza)
· Ca urmare a β-oxidării, se formează mult NADH + H + (în 3 reacții), care inhibă izocitrat-DH.
În consecință, acetil-CoA este utilizat pentru sinteza corpurilor cetonici.
pentru că corpii cetonici sunt acizi, ei provoacă o schimbare a echilibrului acido-bazic. Apare acidoza (din cauza cetonemie).
Nu au timp să fie eliminate și apar în urină ca componentă patologică → keturie... De asemenea, există un miros de acetonă din gură. Această stare se numește cetoza.
Metabolismul colesterolului
Colesterolul(Xc) este un alcool monohidroxilic bazat pe ciclul ciclopentan perhidrofenantren.
27 de atomi de carbon.
Concentrația normală de colesterol este de 3,6-6,4 mmol/l, nu este permisă mai mult de 5.
Pentru a construi membrane (fosfolipide: Xc = 1: 1)
Sinteza calculilor biliari
Sinteza hormonilor steroizi (cortizol, progesteron, aldosteron, calcitriol, estrogen)
· În piele sub influența UV este utilizat pentru sinteza vitaminei D3 - colecalciferol.
Corpul conține aproximativ 140 g de colesterol (în principal în ficat și creier).
Necesarul zilnic este de 0,5-1 g.
Conținute numaiîn produse de origine animală (ouă, unt, brânză, ficat).
Xc nu este folosit ca sursă de energie, deoarece inelul său nu este scindat la CO 2 și H 2 O și ATP nu este eliberat (fără enzimă).
Excesul de Chs nu se excretă, nu se depune, se depune în peretele vaselor mari de sânge sub formă de plăci.
Organismul sintetizează 0,5-1 g de Chs. Cu cât se consumă mai mult cu alimente, cu atât este mai puțin sintetizat în organism (normal).
Xc în organism este sintetizat în ficat (80%), intestine (10%), piele (5%), glandele suprarenale, gonade.
Chiar și vegetarienii pot avea un nivel ridicat de colesterol. sunt necesari doar carbohidrații pentru sinteza acestuia.
Biosinteza colesterolului
Se derulează în 3 etape:
1) în citoplasmă - înainte de formarea acidului mevalonic (similar cu sinteza corpurilor cetonici)
2) în EPR - la squalen
3) în EPR - la colesterol
Aproximativ 100 de reacții.
Enzima reglatoare este β-hidroximetilglutaril-CoA reductază (HMG reductază). Statinele care scad colesterolul inhibă această enzimă.)
Reglarea HMG reductazei:
a) Inhibat de principiul feedback-ului negativ de excesul de colesterol alimentar
b) Sinteza enzimatică (estrogen) poate crește sau scădea (colesterol și calculi biliari)
c) Enzima este activată de insulină prin defosforilare
d) Dacă există multă enzimă, atunci excesul poate fi scindat prin proteoliză
Colesterolul este sintetizat din acetil-CoA, derivate din carbohidrați(glicoliză → ODPVK).
Colesterolul rezultat în ficat este împachetat împreună cu grăsimea în VLDL nerezolvată. VLDL are o apoproteină B100, intră în sânge și, după atașarea apoproteinelor C-II și E, se transformă în VLDL matur, care intră în LP-lipază. LDL lipaza elimină grăsimile din VLDL (50%), lăsând LDL, care constă din 50-70% esteri de colesterol.
Furnizează colesterol tuturor organelor și țesuturilor
· In celule exista receptori in B100, prin care recunosc LDL si o absorb. Celulele reglează aportul de colesterol prin creșterea sau scăderea numărului de receptori B100.
În diabetul zaharat, poate apărea glicozilarea B100 (atașarea glucozei). În consecință, celulele nu recunosc LDL și apare hipercolesterolemia.
LDL poate pătrunde în vasele de sânge (particulă aterogenă).
Mai mult de 50% din LDL este returnat la ficat, unde colesterolul este folosit pentru a sintetiza calculii biliari și a inhiba propria sinteza de colesterol.
Există un mecanism de apărare împotriva hipercolesterolemiei:
Reglarea sintezei colesterolului propriu după principiul feedback-ului negativ
Celulele reglează fluxul de colesterol prin creșterea sau scăderea numărului de receptori B100
Funcționarea HDL
HDL este sintetizat în ficat. Are formă de disc și conține puțin colesterol.
Funcții HDL:
Îndepărtează excesul de colesterol din celule și alte lipoproteine
Furnizează C-II și E altor lipoproteine
Mecanismul de funcționare a HDL:
HDL are apoproteina A1 și LCAT (enzima lecitin colesterol aciltransferaza).
HDL este eliberat în sânge, iar LDL se apropie de el.
Conform A1 LDL, se recunoaște că au mult colesterol și activează LHAT.
LCAT scindează FA din fosfolipidele HDL și le transferă în colesterol. Se formează esterii colesterolului.
Esterii de colesterol sunt hidrofobi, deci trec în lipoproteine.
TEMA 8
METODA SUBSTANȚELOR: SCHIMB DE PROTEINE
Veverițe - Aceștia sunt compuși cu greutate moleculară mare, formați din resturi de α-aminoacizi, care sunt interconectați prin legături peptidice.
Legăturile peptidice sunt situate între gruparea α-carboxil a unui aminoacid și gruparea amino a altuia, în urma acesteia, α-aminoacidul.
Funcțiile proteinelor (aminoacizi):
1) plastic (funcția principală) - proteinele mușchilor, țesuturilor, pietrelor, carnitina, creatina, unii hormoni și enzime sunt sintetizate din aminoacizi;
2) energie
a) în cazul aportului excesiv cu alimente (> 100 g)
b) cu post prelungit
Particularitate:
Aminoacizii, spre deosebire de grăsimi și carbohidrați, nedepus .
Cantitatea de aminoacizi liberi din organism este de aproximativ 35 g.
Surse de proteine pentru organism:
Proteine alimentare (sursa principala)
Proteinele țesuturilor
· Sintetizată din carbohidrați.
Bilanțul de azot
pentru că 95% din tot azotul din organism aparține aminoacizilor, atunci schimbul lor poate fi judecat după bilantul de azot - raportul dintre azotul primit și excretat prin urină.
ü Pozitiv – se eliberează mai puțin decât intră (la copii, gravide, în perioada de recuperare după o boală);
ü Negativ – se eliberează mai mult decât intră (bătrânețe, perioadă de boală prelungită);
ü Bilanțul de azot - la oameni sanatosi.
pentru că proteinele alimentelor - principala sursă de aminoacizi, apoi se spune despre „ utilitatea nutriției proteice ».
Toți aminoacizii sunt împărțiți în:
Înlocuit (8) - Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
· Parțial înlocuibil (2) - Arg, Gis (sintetizat lent);
Înlocuit condiționat (2) - Cis, Tyr (poate fi sintetizat furnizate chitanțe ale celor de neînlocuit - Met → Cis, Fen → Tyr);
De neînlocuit (8) - Val, Ile, Lei, Liz, Met, Tre, Uscător de păr, TPF.
În acest sens, proteinele sunt alocate:
ü Complet - contine toti aminoacizii esentiali
ü Defect - nu conțin Met și TPF.
Digestia proteinelor
Particularitati:
1) Proteinele sunt digerate în stomac, intestinul subțire
2) Enzime - peptidaze (clivarea legăturilor peptidice):
a) exopeptidaza - de-a lungul marginilor de la capete C-N
b) endopeptidaza – în interiorul proteinei
3) Enzimele stomacului și pancreasului sunt produse într-o formă inactivă - enzime(deoarece și-ar digera propriile țesuturi)
4) Enzimele sunt activate prin proteoliză parțială (clivarea unei părți din PPC)
5) Unii aminoacizi suferă putrezire în intestinul gros
 |
1. Nu sunt digerate în cavitatea bucală.
2. În stomac, proteinele sunt afectate de pepsină(endopeptidază). Scindează legăturile formate de grupările amino ale aminoacizilor aromatici (Tyr, Phen, TPF).
Pepsina este produsă de celulele principale ca inactiv pepsinogen.
Celulele parietale produc acid clorhidric.
Funcții HCl:
ü Creează un pH optim pentru pepsină (1,5 - 2,0)
ü Activează pepsinogenul
ü Denaturează proteinele (facilitează acțiunea enzimelor)
ü Acțiune bactericidă
Activarea pepsinogenului
Pepsinogenul sub acțiunea HCl este transformat în pepsină activă prin scindarea a 42 de aminoacizi lent. Apoi, pepsina activă activează rapid pepsinogenul ( autocatalitic).
Astfel, în stomac, proteinele sunt descompuse în peptide scurte care intră în intestine.
3. În intestin, enzimele pancreatice acționează asupra peptidelor.
Activarea tripsinogenului, chimotripsinogenului, proelastazei, procarboxipeptidazei
În intestin, sub acțiunea enteropeptidazei, este activată tripsinogen... Apoi activat din el tripsină activează toate celelalte enzime prin proteoliză parțială (chimotripsinogen → chimotripsină, proelastaza → elastaza, procarboxipeptidaza → carboxipeptidaza).
Tripsină scindează legăturile formate de grupările carboxil Lys sau Arg.
Chimotripsină- între grupările carboxil ale aminoacizilor aromatici.
Elastază- legături formate din grupări carboxil Ala sau Gly.
Carboxipeptidaza scindează legăturile carboxil de la capătul C-terminal.
Astfel, în intestin se formează di-, tripeptide scurte.
4. Sub acțiunea enzimelor intestinale, acestea sunt descompuse în aminoacizi liberi.
Enzime - di-, tri-, aminopeptidază... Nu sunt specifice speciei.
Aminoacizii liberi formați sunt absorbiți de transportul activ secundar cu Na + (contra gradientului de concentrație).
5. Unii aminoacizi putrezesc.
Putrefacția - procesul enzimatic de descompunere a aminoacizilor în produşi cu toxicitate scăzută cu eliberare de gaze (NH 3, CH 4, CO 2, mercaptan).
Semnificație: menținerea activității vitale a microflorei intestinale (în timpul putrezirii Tyr formează produse toxice fenol și crezol, TPF - indol și skatol). Produsele toxice intră în ficat și devin inofensive.
Catabolismul aminoacizilor
Calea principală este dezaminare - proces enzimatic de scindare a grupării amino sub formă de amoniac și formarea de cetoacid fără azot.
Dezaminarea oxidativă
Neoxidant (Ser, Tre)
Intramolecular (A lui)
Hidrolitic
Dezaminare oxidativă (de bază)
A) Direct - numai pentru Glu, tk. pentru toate celelalte, enzimele sunt inactive.
Se derulează în 2 etape:
1) Enzimatic
2) Spontan
Ca rezultat, se formează amoniac și α-cetoglutarat.
Funcții de transaminare:
ü Pentru că reacția este reversibilă, servește la sinteza aminoacizilor neesențiali;
ü Stadiul inițial al catabolismului (transaminarea nu este catabolism, deoarece cantitatea de aminoacizi nu se modifică);
ü Pentru redistribuirea azotului în organism;
ü Participă la mecanismul navetă malat-aspartat al transferului de hidrogen în glicoliză (reacția 6).
Pentru a determina activitatea ALT și ASTîn clinica de diagnosticare a bolilor cardiace și hepatice se măsoară coeficientul de Ritis:
La 0,6 - hepatită,
1 - ciroza,
10 - infarct miocardic.
Decarboxilarea aminoacizi - un proces enzimatic de scindare a grupării carboxil sub formă de CO 2 din aminoacizi.
Ca rezultat, se formează substanțe biologic active - amine biogene.
Enzimele sunt decarboxilaze.
Coenzima - piridoxal fosfat ← vit. LA 6.
După exercitarea unei acțiuni, aminele biogene devin inofensive în 2 moduri:
1) Metilarea (adăugarea de CH 3; donor - SAM);
2) Oxidarea cu scindarea grupării amino sub formă de NH 3 (enzima MAO - monoaminoxidază).
Se încarcă ...