Σχηματισμός ακετυλο-CoA και μεταφορά του στο κυτταρόπλασμα
Σύνθεση λιπαρά οξέαεμφανίζεται κατά την περίοδο απορρόφησης. Η ενεργός γλυκόλυση και η επακόλουθη οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση του πυροσταφυλικού συμβάλλουν στην αύξηση της συγκέντρωσης του ακετυλο-CoA στη μιτοχονδριακή μήτρα. Δεδομένου ότι η σύνθεση λιπαρών οξέων συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων, το ακετυλο-CoA πρέπει να μεταφερθεί μέσω της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης στο κυτταρόπλασμα. Ωστόσο, η εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη είναι αδιαπέραστη από το ακετυλο-CoA, επομένως, στη μιτοχονδριακή μήτρα, το ακετυλο-CoA συμπυκνώνεται με οξαλοξικό για να σχηματίσει κιτρικό άλας με τη συμμετοχή κιτρικής συνθάσης:
Ακετυλο-CoA + Οξαλοοξικό -> Κιτρικό + HS-CoA.
Η τρανσλοκάση στη συνέχεια μεταφέρει το κιτρικό στο κυτταρόπλασμα (Εικ. 8-35).
Η μεταφορά κιτρικού στο κυτταρόπλασμα συμβαίνει μόνο με αύξηση της ποσότητας κιτρικού στα μιτοχόνδρια, όταν η ισοσιτρική αφυδρογονάση και η α-κετογλουταρική αφυδρογονάση αναστέλλονται από υψηλές συγκεντρώσεις NADH και ATP. Αυτή η κατάσταση δημιουργείται στην περίοδο απορρόφησης, όταν το ηπατικό κύτταρο λαμβάνει επαρκή ποσότητα πηγών ενέργειας. Στο κυτταρόπλασμα, το κιτρικό διασπάται από το ένζυμο κιτρική λυάση:
Κιτρικό + HSKoA + ATP → Ακετυλο-CoA + ADP + Pi + Οξαλοοξικό.
Το ακετυλο-CoA στο κυτταρόπλασμα χρησιμεύει ως το αρχικό υπόστρωμα για τη σύνθεση λιπαρών οξέων και το οξαλοξικό στο κυτταρόπλασμα υφίσταται τους ακόλουθους μετασχηματισμούς (δείτε το παρακάτω διάγραμμα).
Το πυροσταφυλικό μεταφέρεται πίσω στη μιτοχονδριακή μήτρα. Μειωμένο ως αποτέλεσμα της δράσης του μηλεϊνικού ενζύμου, το NADPH χρησιμοποιείται ως δότης υδρογόνου για επακόλουθες αντιδράσεις στη σύνθεση λιπαρών οξέων. Μια άλλη πηγή NADPH είναι τα οξειδωτικά βήματα στο μονοπάτι της φωσφορικής πεντόζης του καταβολισμού της γλυκόζης.
Σχηματισμός malonyl-CoAαπό ακετυλο-CoA - μια ρυθμιστική αντίδραση στη βιοσύνθεση λιπαρών οξέων.
Η πρώτη αντίδραση στη σύνθεση των λιπαρών οξέων είναι η μετατροπή του ακετυλο-CoA σε μηλονυλο-CoA. Το ένζυμο που καταλύει αυτή την αντίδραση (ακετυλο-CoA καρβοξυλάση) ανήκει στην κατηγορία των λιγασών. Περιέχει ομοιοπολικά συνδεδεμένη βιοτίνη (Εικόνα 8-36). Στο πρώτο στάδιο της αντίδρασης, το CO 2 συνδέεται ομοιοπολικά με τη βιοτίνη λόγω της ενέργειας του ATP, στο δεύτερο στάδιο, το COO μεταφέρεται στο ακετυλο-CoA με το σχηματισμό του μηλονυλο-CoA. Η δραστηριότητα του ενζύμου ακετυλο-CoA καρβοξυλάσης καθορίζει τον ρυθμό όλων των επακόλουθων αντιδράσεων σύνθεσης λιπαρών οξέων.
Αντιδράσεις που καταλύονται από τη συνθετάση των λιπαρών οξέων- ένα σύμπλοκο ενζύμων που καταλύει τις αντιδράσεις της σύνθεσης του παλμιτικού οξέος, περιγράφεται παρακάτω.
Μετά τον σχηματισμό του μηλονυλο-CoA, η σύνθεση των λιπαρών οξέων συνεχίζεται σε ένα πολυενζυμικό σύμπλοκο - συνθάση λιπαρών οξέων (παλμιτοϋλοσυνθετάση). Αυτό το ένζυμο αποτελείται από 2 πανομοιότυπα πρωτομερή, καθένα από τα οποία έχει δομή πεδίου και, κατά συνέπεια, 7 κέντρα με διαφορετικές καταλυτικές δραστηριότητες (Εικ. 8-37). Αυτό το σύμπλεγμα επιμηκύνει διαδοχικά τη ρίζα λιπαρού οξέος κατά 2 άτομα άνθρακα, ο δότης των οποίων είναι το malonyl-CoA. Το τελικό προϊόν αυτού του συμπλέγματος είναι το παλμιτικό οξύ, επομένως το προηγούμενο όνομα αυτού του ενζύμου είναι παλμιτοϋλοσυνθετάση.
Η πρώτη αντίδραση είναι η μεταφορά της ακετυλομάδας του ακετυλο-CoA στην ομάδα θειόλης της κυστεΐνης από το κέντρο ακετυλοτρανσακυλάσης (Εικ. 8-38). Το υπόλειμμα μηλονυλίου στη συνέχεια μεταφέρεται από το μηλονυλ-CoA στη σουλφυδρυλική ομάδα της πρωτεΐνης που φέρει ακύλιο από το κέντρο της μηλονυλτρανσακυλάσης. Μετά από αυτό, το σύμπλεγμα είναι έτοιμο για τον πρώτο κύκλο σύνθεσης.
Η ακετυλομάδα συμπυκνώνεται με το υπόλοιπο μηλονύλιο στη θέση του διαχωρισμένου CO2. Η αντίδραση καταλύεται από ένα κέντρο κετοακυλοσυνθάσης. Η προκύπτουσα ρίζα ακετοακετυλίου
Σχέδιο
Ρύζι. 8-35. Μεταφορά υπολειμμάτων ακετυλίου από τα μιτοχόνδρια στο κυτταρόπλασμα.Ενεργά ένζυμα: 1 - κιτρική συνθάση; 2 - translocase? 3 - κιτρική λυάση. 4 - μηλική αφυδρογονάση; 5 - ένζυμο μηλικό.
Ρύζι. 8-36. Ο ρόλος της βιοτίνης στην αντίδραση της καρβοξυλίωσης του ακετυλο-CoA.
Ρύζι. 8-37. Η δομή του πολυενζυμικού συμπλέγματος είναι η σύνθεση λιπαρών οξέων.Το σύμπλοκο είναι ένα διμερές δύο πανομοιότυπων πολυπεπτιδικών αλυσίδων, καθεμία από τις οποίες έχει 7 ενεργές θέσεις και μια πρωτεΐνη που φέρει ακύλιο (ACP). Οι ομάδες SH των πρωτομερών ανήκουν σε διαφορετικές ρίζες. Η μία ομάδα SH ανήκει στην κυστεΐνη, η άλλη ανήκει σε ένα υπόλειμμα φωσφοπαντεθεϊκού οξέος. Η ομάδα κυστεΐνης SH ενός μονομερούς βρίσκεται δίπλα στην ομάδα 4-φωσφοπαντεθεϊνικού SH ενός άλλου πρωτομερούς. Έτσι, τα πρωτομερή του ενζύμου διατάσσονται από το κεφάλι προς την ουρά. Αν και κάθε μονομερές περιέχει όλες τις καταλυτικές θέσεις, ένα σύμπλεγμα 2 πρωτομερών είναι λειτουργικά ενεργό. Επομένως, 2 λιπαρά οξέα συντίθενται στην πραγματικότητα ταυτόχρονα. Για απλότητα, τα σχήματα συνήθως απεικονίζουν την αλληλουχία των αντιδράσεων στη σύνθεση ενός μορίου οξέος.
ανάγεται διαδοχικά από την κετοακυλο αναγωγάση, μετά αφυδατώνεται και πάλι μειώνεται από την ενοϋλο αναγωγάση, τα ενεργά κέντρα του συμπλόκου. Ως αποτέλεσμα του πρώτου κύκλου αντιδράσεων, σχηματίζεται μια ρίζα βουτυρυλίου, που σχετίζεται με μια υπομονάδα συνθετάσης λιπαρού οξέος.
Πριν από τον δεύτερο κύκλο, η ρίζα βουτυρυλίου μεταφέρεται από τη θέση 2 στη θέση 1 (όπου το ακετύλιο βρισκόταν στην αρχή του πρώτου κύκλου αντιδράσεων). Στη συνέχεια, το υπόλειμμα βουτυρυλίου υφίσταται τους ίδιους μετασχηματισμούς και επεκτείνεται κατά 2 άτομα άνθρακα, που προέρχονται από το malonyl-CoA.
Παρόμοιοι κύκλοι αντιδράσεων επαναλαμβάνονται μέχρι να σχηματιστεί μια ρίζα παλμιτικού οξέος, η οποία, υπό τη δράση του κέντρου θειοεστεράσης, υδρολυτικά διαχωρίζεται από το σύμπλοκο του ενζύμου, μετατρέποντας σε ελεύθερο παλμιτικό οξύ (παλμιτικό, Σχ. 8-38, 8-39).
Η συνολική εξίσωση για τη σύνθεση του παλμιτικού οξέος από ακετυλο-CoA και μηλονυλο-CoA έχει ως εξής:
CH 3 -CO-SKoA + 7 HOOC-CH 2 -CO-SKoA + 14 (NADPH + H +) → C 15 H 31 COOH + 7 CO 2 + 6 H 2 O + 8 HSKoA + 14 NADP + .
Οι κύριες πηγές υδρογόνου για τη σύνθεση λιπαρών οξέων
Σε κάθε κύκλο βιοσύνθεσης παλμιτικού οξέος, λαμβάνουν χώρα 2 αντιδράσεις αναγωγής,
Ρύζι. 8-38. Σύνθεση παλμιτικού οξέος.Συνθάση λιπαρών οξέων: στο πρώτο πρωτομερές, η ομάδα SH ανήκει στην κυστεΐνη, στο δεύτερο στη φωσφοπαντεθεΐνη. Μετά το τέλος του πρώτου κύκλου, η ρίζα βουτυρυλίου μεταφέρεται στην ομάδα SH του πρώτου πρωτομερούς. Στη συνέχεια επαναλαμβάνεται η ίδια σειρά αντιδράσεων όπως στον πρώτο κύκλο. Το Palmitoyl-E είναι ένα υπόλειμμα παλμιτικού οξέος που σχετίζεται με τη συνθάση των λιπαρών οξέων. Στο συντιθέμενο λιπαρό οξύ, μόνο 2 άπω άνθρακες, με την ένδειξη *, προέρχονται από ακετυλο-CoA, οι υπόλοιποι από μηλονυλο-CoA.
Ρύζι. 8-39. Γενικό σχήμα αντιδράσεων για τη σύνθεση παλμιτικού οξέος.
στο οποίο το συνένζυμο NADPH χρησιμεύει ως δότης υδρογόνου. Η ανάκτηση του NADP + συμβαίνει στις αντιδράσεις:
αφυδρογόνωση στα οξειδωτικά στάδια της οδού της φωσφορικής πεντόζης του καταβολισμού της γλυκόζης.
αφυδρογόνωση μηλικού με μηλικό ένζυμο.
αφυδρογόνωση του ισοκιτρικού από κυτοσολική εξαρτώμενη από NADP αφυδρογονάση.
2. Ρύθμιση σύνθεσης λιπαρών οξέων
Το ρυθμιστικό ένζυμο για τη σύνθεση λιπαρών οξέων είναι η ακετυλο-CoA καρβοξυλάση. Αυτό το ένζυμο ρυθμίζεται με διάφορους τρόπους.
Συσχέτιση/διάσπαση συμπλεγμάτων ενζυμικής υπομονάδας.Στην ανενεργή της μορφή, η ακετυλο-CoA καρβοξυλάση είναι ένα ξεχωριστό σύμπλοκο, καθεμία από τις οποίες αποτελείται από 4 υπομονάδες. Ενεργοποιητής ενζύμου - κιτρικό; διεγείρει τη σύνδεση των συμπλεγμάτων, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η δραστηριότητα του ενζύμου. Αναστολέας - παλμιτοϋλ-CoA; προκαλεί διάσταση του συμπλόκου και μείωση της ενζυμικής δραστηριότητας (Εικ. 8-40).
Φωσφορυλίωση/αποφωσφορυλίωση ακετυλο-CoA καρβοξυλάσης.Στη μετα-απορροφητική κατάσταση ή κατά τη διάρκεια της σωματικής εργασίας, η γλυκαγόνη ή η αδρεναλίνη μέσω του συστήματος αδενυλικής κυκλάσης ενεργοποιεί την πρωτεϊνική κινάση Α και διεγείρει τη φωσφορυλίωση των υπομονάδων ακετυλο-CoA καρβοξυλάσης. Το φωσφορυλιωμένο ένζυμο είναι ανενεργό και η σύνθεση των λιπαρών οξέων σταματά. Κατά τη διάρκεια της περιόδου απορρόφησης, η ινσουλίνη ενεργοποιεί τη φωσφατάση και η ακετυλο-CoA καρβοξυλάση αποφωσφορυλιώνεται (Εικ. 8-41). Στη συνέχεια, υπό τη δράση του κιτρικού, λαμβάνει χώρα πολυμερισμός των ενζυμικών πρωτομερών και γίνεται ενεργό. Εκτός από την ενεργοποίηση του ενζύμου, το κιτρικό έχει μια άλλη λειτουργία στη σύνθεση λιπαρών οξέων. Κατά τη διάρκεια της περιόδου απορρόφησης, το κιτρικό συσσωρεύεται στα μιτοχόνδρια των ηπατικών κυττάρων, στα οποία το υπόλειμμα ακετυλίου μεταφέρεται στο κυτταρόπλασμα.
Επαγωγή σύνθεσης ενζύμου.Η μακροχρόνια κατανάλωση τροφών πλούσιων σε υδατάνθρακες και φτωχών σε λίπη οδηγεί σε αύξηση της έκκρισης ινσουλίνης, η οποία διεγείρει την επαγωγή της σύνθεσης των ενζύμων: ακετυλο-CoA καρβοξυλάση, συνθάση λιπαρού οξέος, κιτρική λυάση,
Ρύζι. 8-40. Σύνδεση/διάσπαση συμπλοκών ακετυλο-CoA καρβοξυλάσης.
Ρύζι. 8-41. Ρύθμιση της ακετυλο-CoA καρβοξυλάσης.
Ρύζι. 8-42. Επιμήκυνση του παλμιτικού οξέος στο ER.Η ρίζα παλμιτικού οξέος επιμηκύνεται από 2 άτομα άνθρακα, ο δότης των οποίων είναι το malonyl-CoA.
ισοκιτρική αφυδρογονάση. Επομένως, η υπερβολική κατανάλωση υδατανθράκων οδηγεί σε επιτάχυνση της μετατροπής των προϊόντων καταβολισμού της γλυκόζης σε λίπη. νηστεία ή πλούσια σε λιπαράΗ τροφή οδηγεί σε μείωση της σύνθεσης των ενζύμων και, κατά συνέπεια, των λιπών.
3. Σύνθεση λιπαρών οξέων από παλμιτικό οξύ
Επιμήκυνση λιπαρών οξέων.Στο ER, το παλμιτικό οξύ επιμηκύνεται με τη συμμετοχή του malonyl-CoA. Η αλληλουχία των αντιδράσεων είναι παρόμοια με αυτή που συμβαίνει κατά τη σύνθεση του παλμιτικού οξέος, ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, τα λιπαρά οξέα δεν συνδέονται με τη συνθάση των λιπαρών οξέων, αλλά με το CoA. Τα ένζυμα που εμπλέκονται στην επιμήκυνση μπορούν να χρησιμοποιήσουν ως υποστρώματα όχι μόνο παλμιτικό, αλλά και άλλα λιπαρά οξέα (Εικ. 8-42), επομένως, όχι μόνο στεατικό οξύ, αλλά και λιπαρά οξέα με μεγάλο αριθμό ατόμων άνθρακα μπορούν να συντεθούν στο σώμα.
Το κύριο προϊόν επιμήκυνσης στο ήπαρ είναι το στεατικό οξύ (C 18:0), ωστόσο, στον εγκεφαλικό ιστό σχηματίζεται μεγάλη ποσότητα λιπαρών οξέων με μακρύτερη αλυσίδα - από C 20 έως C 24, τα οποία είναι απαραίτητα για το σχηματισμό σφιγγολιπίδια και γλυκολιπίδια.
Στον νευρικό ιστό συμβαίνει και η σύνθεση άλλων λιπαρών οξέων, α-υδροξυοξέων. Οι οξειδάσες μικτής λειτουργίας υδροξυλιώνουν τα οξέα C22 και C24 για να σχηματίσουν λιγνοκερικά και εγκεφαλονικά οξέα, που βρίσκονται μόνο στα λιπίδια του εγκεφάλου.
Σχηματισμός διπλών δεσμών σε ρίζες λιπαρών οξέων.Η ενσωμάτωση διπλών δεσμών σε ρίζες λιπαρών οξέων ονομάζεται αποκορεσμός. Τα κύρια λιπαρά οξέα που σχηματίζονται στο ανθρώπινο σώμα ως αποτέλεσμα του αποκορεσμού (Εικ. 8-43) είναι το παλμιτολεϊκό (C16:1Δ9) και το ελαϊκό (C18:1Δ9).
Ο σχηματισμός διπλών δεσμών σε ρίζες λιπαρών οξέων συμβαίνει στο ER σε αντιδράσεις που περιλαμβάνουν μοριακό οξυγόνο, NADH και κυτόχρωμα b 5 . Τα ένζυμα δεσατουράσης λιπαρών οξέων που υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα δεν μπορούν να σχηματίσουν διπλούς δεσμούς σε ρίζες λιπαρών οξέων μακριά από το ένατο άτομο άνθρακα, δηλ. μεταξύ του ένατου και
Ρύζι. 8-43. Σχηματισμός ακόρεστων λιπαρών οξέων.
άτομα άνθρακα μεθυλίου. Επομένως, τα λιπαρά οξέα των οικογενειών ω-3 και ω-6 δεν συντίθενται στον οργανισμό, είναι απαραίτητα και πρέπει να παρέχονται με τροφή, καθώς επιτελούν σημαντικές ρυθμιστικές λειτουργίες.
Ο σχηματισμός διπλού δεσμού στη ρίζα του λιπαρού οξέος απαιτεί μοριακό οξυγόνο, NADH, κυτόχρωμα b 5 και εξαρτώμενη από FAD αναγωγάση κυτοχρώματος b 5. Τα άτομα υδρογόνου που αποσπώνται από το κορεσμένο οξύ απελευθερώνονται ως νερό. Ένα μοριακό άτομο οξυγόνου περιλαμβάνεται στο μόριο του νερού και το άλλο ανάγεται επίσης σε νερό με τη συμμετοχή ηλεκτρονίων NADH, τα οποία μεταφέρονται μέσω του FADH 2 και του κυτοχρώματος b 5 .
Τα εικοσανοειδή είναι βιολογικά δραστικές ουσίες που συντίθενται από τα περισσότερα κύτταρα από πολυενικά λιπαρά οξέα που περιέχουν 20 άτομα άνθρακα (η λέξη "eikosa" στα ελληνικά σημαίνει 20).
Η σύνθεση των λιπών πραγματοποιείται κυρίως από υδατάνθρακες που έχουν έρθει σε περίσσεια και δεν χρησιμοποιούνται για την αναπλήρωση των αποθηκών γλυκογόνου. Επιπλέον, ορισμένα αμινοξέα εμπλέκονται επίσης στη σύνθεση. Η υπερβολική τροφή συμβάλλει επίσης στη συσσώρευση λίπους.
Το δομικό στοιχείο για τη σύνθεση λιπαρών οξέων στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου είναι το ακετυλο-CoA, το οποίο προέρχεται κυρίως από τα μιτοχόνδρια. Το ακετύλιο Co-A από μόνο του δεν μπορεί να διαχυθεί στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου, αφού η μιτοχονδριακή μεμβράνη είναι αδιαπέραστη από αυτό. Αρχικά, το ενδομιτοχονδριακό ακετυλο-CoA αλληλεπιδρά με το οξαλοξικό, με αποτέλεσμα το σχηματισμό κιτρικού. Η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο κιτρική συνθάση. Το κιτρικό που προκύπτει μεταφέρεται μέσω της μιτοχονδριακής μεμβράνης στο κυτταρόπλασμα χρησιμοποιώντας ένα ειδικό σύστημα μεταφοράς τρικαρβοξυλικών.
Στο κυτταρόπλασμα, το κιτρικό αντιδρά με το HS-CoA και το ATP, αποσυντίθεται ξανά σε ακετυλο-CoA και οξαλοξικό. Αυτή η αντίδραση καταλύεται από την κιτρική λυάση ΑΤΡ. Ήδη στο κυτταρόπλασμα, το οξαλοξικό ανάγεται σε μηλικό με τη συμμετοχή κυτοσολικής μηλικής αφυδρογονάσης. Το τελευταίο, με τη βοήθεια του συστήματος μεταφοράς δικαρβοξυλικών, επιστρέφει στη μιτοχονδριακή μήτρα, όπου οξειδώνεται σε οξαλοξικό.
Υπάρχουν δύο τύποι συμπλοκών συνθετάσης που καταλύουν τη βιοσύνθεση των λιπαρών οξέων, και οι δύο βρίσκονται στο διαλυτό μέρος του κυττάρου. Σε βακτήρια, φυτά και κατώτερες μορφές ζώων όπως η ευγλένα, όλα τα μεμονωμένα ένζυμα του συστήματος συνθετάσης βρίσκονται ως αυτόνομα πολυπεπτίδια. Οι ρίζες ακυλίου συνδέονται με μία από αυτές, που ονομάζεται ακυλο-φέρουσα πρωτεΐνη (ACP). Σε ζυμομύκητες, θηλαστικά και πτηνά, το σύστημα συνθετάσης είναι ένα πολυενζυμικό σύμπλεγμα που δεν μπορεί να διαιρεθεί σε συστατικά χωρίς να διαταραχθεί η δραστηριότητά του και το APB είναι μέρος αυτού του συμπλέγματος. Τόσο το βακτηριακό ACP όσο και το πολυενζυμικό σύμπλοκο ACP περιέχουν παντοθενικό οξύ με τη μορφή 4/-φωσφοπαντεθεΐνης. Στο σύστημα συνθετάσης, το APB παίζει το ρόλο του CoA. Το σύμπλοκο συνθετάσης που καταλύει το σχηματισμό λιπαρών οξέων είναι ένα διμερές. Στα ζώα, τα μονομερή είναι πανομοιότυπα και σχηματίζονται από μία πολυπεπτιδική αλυσίδα, συμπεριλαμβανομένων 6 ενζύμων που καταλύουν τη βιοσύνθεση λιπαρών οξέων, και APB με μια αντιδραστική SH-ομάδα που ανήκει στην 4/-φωσφοπαντεθεΐνη. Σε άμεση γειτνίαση με αυτήν την ομάδα βρίσκεται μια άλλη σουλφυδρυλική ομάδα που ανήκει σε ένα υπόλειμμα κυστεΐνης, το οποίο είναι μέρος της 3-κετοακυλο-σιτάσης (συμπυκνωτικό ένζυμο), το οποίο είναι μέρος ενός άλλου μονομερούς. Εφόσον η συμμετοχή και των δύο σουλφυδρυλικών ομάδων είναι απαραίτητη για την εκδήλωση της δραστικότητας σιτάσης, το σύμπλοκο συνθάσης είναι ενεργό μόνο ως διμερές.
Η πρώτη αντίδραση της βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων είναι η καρβοξυλίωση του ακετυλο-CoA, το οποίο απαιτεί διττανθρακικά, ATP και ιόντα μαγγανίου. Καταλύει την αντίδραση της ακετυλο-CoA καρβοξυλάσης. Το ένζυμο ανήκει στην κατηγορία των λιγασών και περιέχει βιοτίνη ως προσθετική ομάδα.
Η αντίδραση προχωρά σε δύο στάδια: I - καρβοξυλίωση της βιοτίνης με τη συμμετοχή του ATP και II - μεταφορά της καρβοξυλικής ομάδας σε ακετυλο-CoA, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μηλονυλο-CoA:
Το Malonyl-CoA συμπλέκεται με SH-ACP από το ένζυμο malonyl transacylase. Στην επόμενη αντίδραση, ακετυλο-S-APB και μηλονυλο-S-APB αλληλεπιδρούν. Υπάρχει μια απελευθέρωση της καρβοξυλικής ομάδας του μηλονυλ-S-APB με τη μορφή CO2. Το ακετοακετυλο-S-ACP με τη συμμετοχή της εξαρτώμενης από NADP + αναγωγάσης ανάγεται για να σχηματίσει β-υδροξυβουτυρυλο-S-ACP. Περαιτέρω, η αντίδραση ενυδάτωσης του β-υδροξυβουτυρυλ-S-ΑΡΒ οδηγεί στον σχηματισμό κροτονυλ-β-υδροξυβουτυρυλ-S-ΑΡΒ, η οποία ανάγεται από την εξαρτώμενη από NADP + αναγωγάση για να σχηματίσει βουτυρυλ-S-ΑΡΒ. Περαιτέρω, ο εξεταζόμενος κύκλος αντιδράσεων επαναλαμβάνεται: το προκύπτον βουτυρυλ-S-APB αντιδρά με ένα άλλο μόριο μηλονυλ-S-APB με την απελευθέρωση ενός μορίου CO2 (Εικ. 42).
Ρύζι. 42.Βιοσύνθεση λιπαρών οξέων
Στην περίπτωση της σύνθεσης του παλμιτικού οξέος (C 16), είναι απαραίτητο να επαναληφθούν έξι αντιδράσεις, η αρχή καθενός από τους κύκλους θα είναι η προσθήκη ενός μορίου μηλονυλ-S-APB στο καρβοξυλικό άκρο του συντιθέμενου λιπαρού οξέος αλυσίδα. Έτσι, με την προσθήκη ενός μορίου μηλονυλ-S-APB, η ανθρακική αλυσίδα του συντιθέμενου παλμιτικού οξέος αυξάνεται κατά δύο άτομα άνθρακα.
Σε σύγκριση με το γλυκογόνο, τα λίπη αντιπροσωπεύουν μια πιο συμπαγή μορφή αποθήκευσης ενέργειας επειδή είναι λιγότερο οξειδωμένα και ενυδατωμένα. Ταυτόχρονα, η ποσότητα ενέργειας που δεσμεύεται με τη μορφή ουδέτερων λιπιδίων στα λιποκύτταρα δεν περιορίζεται με κανέναν τρόπο, σε αντίθεση με το γλυκογόνο. Η κεντρική διαδικασία στη λιπογένεση είναι η σύνθεση λιπαρών οξέων, καθώς αποτελούν μέρος σχεδόν όλων των λιπιδικών ομάδων. Επιπλέον, πρέπει να θυμόμαστε ότι η κύρια πηγή ενέργειας στα λίπη που μπορεί να μετατραπεί στη χημική ενέργεια των μορίων ATP είναι οι διαδικασίες οξειδωτικών μετασχηματισμών των λιπαρών οξέων.
γενικά χαρακτηριστικάβιοσύνθεση λιπαρών οξέων:
1. Τα λιπαρά οξέα μπορούν να συντεθούν από υδατάνθρακες τροφίμων μέσω πυροσταφυλικού ή από αμινοξέα (εάν είναι σε περίσσεια) και να συσσωρευτούν με τη μορφή τριακυλογλυκερολών
2. Ο κύριος τόπος σύνθεσης - συκώτι. Επιπλέον, τα λιπαρά οξέα συντίθενται σε πολλούς ιστούς: νεφρά, εγκέφαλος, μαστικός αδένας, λιπώδης ιστός.
3. Τα ένζυμα σύνθεσης εντοπίζονται σε κυτοσόλιοκύτταρα σε αντίθεση με τα ένζυμα οξείδωσης των λιπαρών οξέων που βρίσκονται στα μιτοχόνδρια.
4. Η σύνθεση των λιπαρών οξέων προέρχεται από ακετυλο-CoA.
5. Για τη σύνθεση των λιπαρών οξέων είναι απαραίτητα NADPH, ATP, Mn 2+, βιοτίνη και CO 2.
Η σύνθεση των λιπαρών οξέων γίνεται σε 3 στάδια.
1) μεταφορά ακετυλο-CoA από τα μιτοχόνδρια στο κυτταρόπλασμα. 2) σχηματισμός μηλονυλο-CoA. 3) επιμήκυνση του λιπαρού οξέος κατά 2 άτομα άνθρακα λόγω μηλονυλ-CoA για να σχηματιστεί παλμιτικό οξύ.
1.Μεταφορά ακετυλο-CoAαπό τα μιτοχόνδρια στο κυτταρόπλασμα πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τον μηχανισμό μεταφοράς κιτρικών (Εικ. 13.5)
Ρύζι. 10.5. Απλοποιημένο διάγραμμα της σαΐτας κιτρικών και σχηματισμού NADPH
1.1. Η κιτρική συνθάση καταλύει την αντίδραση της αλληλεπίδρασης του PAA και του ακετυλο-CoA με το σχηματισμό κιτρικού
1.2. Το κιτρικό άλας μεταφέρεται στο κυτοσόλιο με ένα ειδικό Σύστημα μεταφοράς.
1.3. Στο κυτταρόπλασμα, το κιτρικό αλληλεπιδρά με το HS-KoA και, υπό τη δράση της κιτρικής λυάσης και του ATP, σχηματίζονται ακετυλο-CoA και PAA.
1.4. Ο λούτσος μπορεί να επιστρέψει στα μιτοχόνδρια με τη βοήθεια της τρανσλοκάσης, αλλά πιο συχνά ανάγεται σε μηλικό με τη δράση της εξαρτώμενης από NAD + μηλικής αφυδρογονάσης.
1.5. Το μηλικό αποκαρβοξυλιώνεται από την εξαρτώμενη από NADP μηλική αφυδρογονάση ( Ένζυμο Malik): Το NADPH + H + που προκύπτει (50% της απαίτησης) χρησιμοποιείται για τη σύνθεση λιπαρών οξέων. Επιπλέον, οι γεννήτριες NADPH + H + (50%) είναι μονοπάτι φωσφορικής πεντόζηςκαι ισοκιτρική αφυδρογονάση.
1.6 Το πυροσταφυλικό μεταφέρεται στα μιτοχόνδρια και, υπό τη δράση της πυροσταφυλικής καρβοξυλάσης, σχηματίζεται PAA.
2.Σχηματισμός malonyl-CoA.Το ακετυλο-CoA καρβοξυλιώνεται από ακετυλο-CoA καρβοξυλάση. Αυτή είναι μια εξαρτώμενη από το ATP αντίδραση που απαιτεί βιταμίνη H (βιοτίνη) και CO2.
Αυτή η αντίδραση περιορίζει τον ρυθμό ολόκληρης της διαδικασίας σύνθεσης λιπαρών οξέων: ενεργοποιητές - κιτρικό και ινσουλίνη, αναστολέας - συντιθέμενο λιπαρό οξύ και γλυκαγόνη.
3.Επιμήκυνση λιπαρών οξέων. Η διαδικασία πραγματοποιείται με τη συμμετοχή πολυενζυμικό σύμπλοκο συνθετάσης. Αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Κάθε πολυπεπτιδική αλυσίδα περιέχει 6 ένζυμα σύνθεσης λιπαρών οξέων ( τρανσακυλάση, κετοακυλοσυνθάση, κετοακυλο αναγωγάση, υδρτάση, ενοϋλο αναγωγάση, θειοεστεράση). Τα ένζυμα συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς. Η πρωτεΐνη μεταφοράς ακυλίου (ACP) είναι επίσης μέρος της πολυπεπτιδικής αλυσίδας, αλλά δεν είναι ένζυμο. Του λειτουργίασχετίζεται με τη μεταφορά ακυλ ρίζες. Οι ομάδες SH διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία σύνθεσης. Ένα από αυτά ανήκει στην 4-φωσφοπαντεθεΐνη, η οποία είναι μέρος του ACP, και το δεύτερο ανήκει στην κυστεΐνη του ενζύμου κετοακυλοσυνθάσης. Το πρώτο λέγεται κεντρικός, και το δεύτερο περιφερειακόςΟμάδα SH.
Η σύνθεση των λιπαρών οξέων γίνεται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Στα μιτοχόνδρια εμφανίζεται κυρίως η επιμήκυνση των υπαρχουσών αλυσίδων λιπαρών οξέων. Έχει διαπιστωθεί ότι το παλμιτικό οξύ (16 άτομα άνθρακα) συντίθεται στο κυτταρόπλασμα των ηπατικών κυττάρων και στα μιτοχόνδρια αυτών των κυττάρων από παλμιτικό οξύ που έχει ήδη συντεθεί στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου ή από λιπαρά οξέα εξωγενούς προέλευσης, δηλ. που προέρχονται από τα έντερα, σχηματίζονται λιπαρά οξέα που περιέχουν 18, 20 και 22 άτομα άνθρακα. Η πρώτη αντίδραση της βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων είναι η καρβοξυλίωση του ακετυλο-CoA, το οποίο απαιτεί διττανθρακικά, ATP και ιόντα μαγγανίου. Αυτή η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο ακετυλο-CoA καρβοξυλάση. Το ένζυμο περιέχει βιοτίνη ως προσθετική ομάδα. Η αντίδραση προχωρά σε δύο στάδια: Ι - καρβοξυλίωση της βιοτίνης με τη συμμετοχή της ΑΤΡ και II - μεταφορά της καρβοξυλικής ομάδας σε ακετυλο-CoA, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μηλονυλο-CoA. Το Malonyl-CoA είναι το πρώτο ειδικό προϊόν βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων. Παρουσία κατάλληλου ενζυμικού συστήματος, το malonyl-CoA μετατρέπεται γρήγορα σε λιπαρά οξέα. Η αλληλουχία των αντιδράσεων που συμβαίνουν κατά τη σύνθεση των λιπαρών οξέων:
Στη συνέχεια επαναλαμβάνεται ο κύκλος των αντιδράσεων. Σε σύγκριση με τη β-οξείδωση, η βιοσύνθεση λιπαρών οξέων έχει μια σειρά από χαρακτηριστικά γνωρίσματα: η σύνθεση λιπαρών οξέων πραγματοποιείται κυρίως στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου και η οξείδωση πραγματοποιείται στα μιτοχόνδρια. συμμετοχή στη διαδικασία της βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων malonyl-CoA, η οποία σχηματίζεται με τη δέσμευση CO2 (παρουσία βιοτίνης-ενζύμου και ATP) με ακετυλο-CoA. Σε όλα τα στάδια της σύνθεσης των λιπαρών οξέων, συμμετέχει μια πρωτεΐνη που φέρει ακύλιο (HS-ACP). Κατά τη βιοσύνθεση, σχηματίζεται το D (–) ισομερές του 3-υδροξυ οξέος και όχι το ισομερές L (+), όπως συμβαίνει με τη β-οξείδωση των λιπαρών οξέων. απαραίτητο για τη σύνθεση των λιπαρών οξέων συνένζυμο NADPH.
50. Χοληστερόλη-χοληστερόλη - μια οργανική ένωση, μια φυσική λιπαρή (λιπόφιλη) αλκοόλη που περιέχεται στις κυτταρικές μεμβράνες όλων των ζωικών οργανισμών, με εξαίρεση τους ελεύθερους πυρήνες (προκαρυώτες). Αδιάλυτο στο νερό, διαλυτό σε λίπη και οργανικούς διαλύτες. βιολογικό ρόλο. Η χοληστερόλη στη σύνθεση της κυτταρικής μεμβράνης πλάσματος παίζει το ρόλο ενός τροποποιητή διπλής στιβάδας, προσδίδοντάς της μια ορισμένη ακαμψία αυξάνοντας την πυκνότητα «συσκευασίας» των μορίων φωσφολιπιδίου. Έτσι, η χοληστερόλη είναι ένας σταθεροποιητής ρευστότητας της πλασματικής μεμβράνης. Η χοληστερόλη ανοίγει την αλυσίδα της βιοσύνθεσης στεροειδών ορμονών φύλου και κορτικοστεροειδών, χρησιμεύει ως βάση για το σχηματισμό χολικών οξέων και βιταμινών της ομάδας D, συμμετέχει στη ρύθμιση της διαπερατότητας των κυττάρων και προστατεύει τα ερυθρά αιμοσφαίρια από τη δράση αιμολυτικών δηλητηρίων. Ανταλλαγή χοληστερόλης. Η ελεύθερη χοληστερόλη υφίσταται οξείδωση στο ήπαρ και στα όργανα που συνθέτουν στεροειδείς ορμόνες (επινεφρίδια, όρχεις, ωοθήκες, πλακούντας). Αυτή είναι η μόνη διαδικασία μη αναστρέψιμης απομάκρυνσης της χοληστερόλης από τις μεμβράνες και τα σύμπλοκα λιποπρωτεϊνών. Καθημερινά για σύνθεση στεροειδείς ορμόνεςΤο 2-4% της χοληστερόλης καταναλώνεται. Στα ηπατοκύτταρα, το 60-80% της χοληστερόλης οξειδώνεται σε χολικά οξέα, τα οποία, ως μέρος της χολής, εκκρίνονται στον αυλό του λεπτού εντέρου και συμμετέχουν στην πέψη (γαλακτωματοποίηση λιπών). Μαζί με τα χολικά οξέα, μια μικρή ποσότητα ελεύθερης χοληστερόλης απελευθερώνεται στο λεπτό έντερο, η οποία απομακρύνεται εν μέρει με τα κόπρανα και η υπόλοιπη διαλύεται και μαζί με τα χολικά οξέα και τα φωσφολιπίδια, απορροφάται από τα τοιχώματα του λεπτού εντέρου. Τα χολικά οξέα παρέχουν την αποσύνθεση των λιπών στα συστατικά τους μέρη (γαλακτωματοποίηση λιπών). Μετά την εκτέλεση αυτής της λειτουργίας, το 70-80% των υπολοίπων χολικών οξέων απορροφάται στο τελικό τμήμα του λεπτού εντέρου (ειλεός) και εισέρχεται μέσω του συστήματος πυλαία φλέβαστο συκώτι. Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι τα χολικά οξέα έχουν μια άλλη λειτουργία: είναι το πιο σημαντικό διεγερτικό για τη διατήρηση της φυσιολογικής λειτουργίας (κινητικότητας) του εντέρου. Στο ήπαρ αρχίζουν να συντίθενται λιποπρωτεΐνες υψηλής πυκνότητας που δεν έχουν σχηματιστεί πλήρως (γεννούσα). Τέλος, η HDL σχηματίζεται στο αίμα από ειδικές πρωτεΐνες (αποπρωτεΐνες) χυλομικρών, VLDL και χοληστερόλης που προέρχονται από ιστούς, συμπεριλαμβανομένου του αρτηριακού τοιχώματος. Πιο απλά, ο κύκλος της χοληστερόλης μπορεί να εξηγηθεί ως εξής: η χοληστερόλη στη σύνθεση των λιποπρωτεϊνών μεταφέρει το λίπος από το ήπαρ στο διάφορα μέρητο σώμα σας, χρησιμοποιώντας τα αιμοφόρα αγγεία ως σύστημα μεταφοράς. Μετά την παράδοση του λίπους, η χοληστερόλη επιστρέφει στο συκώτι και επαναλαμβάνει τη δουλειά της ξανά. πρωτογενή χολικά οξέα. (χολικό και χηνοδοξυχολικό) συντίθενται στα ηπατοκύτταρα του ήπατος από τη χοληστερόλη. Δευτερογενές: δεοξυχολικό οξύ (αρχικά συντίθεται στο παχύ έντερο). Τα χολικά οξέα σχηματίζονται στα μιτοχόνδρια των ηπατοκυττάρων και έξω από αυτά από τη χοληστερόλη με τη συμμετοχή του ΑΤΡ. Η υδροξυλίωση κατά τον σχηματισμό οξέων πραγματοποιείται στο ενδοπλασματικό δίκτυο του ηπατοκυττάρου. Η πρωτογενής σύνθεση των χολικών οξέων αναστέλλεται (επιβραδύνεται) από τα χολικά οξέα που υπάρχουν στο αίμα. Ωστόσο, εάν η απορρόφηση των χολικών οξέων στο αίμα είναι ανεπαρκής, για παράδειγμα, λόγω σοβαρής εντερικής βλάβης, τότε το ήπαρ, ικανό να παράγει όχι περισσότερα από 5 g χολικών οξέων την ημέρα, δεν θα είναι σε θέση να αναπληρώσει την ποσότητα του τα χολικά οξέα που απαιτούνται για τον οργανισμό. Τα χολικά οξέα είναι οι κύριοι συμμετέχοντες στην εντεροηπατική κυκλοφορία στον άνθρωπο. Τα δευτερογενή χολικά οξέα (δεοξυχολικό, λιθοχολικό, ουρσοδεοξυχολικό, αλλοχολικό και άλλα) σχηματίζονται από πρωτογενή χολικά οξέα στο παχύ έντερο υπό την επίδραση της εντερικής μικροχλωρίδας. Ο αριθμός τους είναι μικρός. Το δεοξυχολικό οξύ απορροφάται στο αίμα και εκκρίνεται από το ήπαρ στη χολή. Το λιθοχολικό οξύ απορροφάται πολύ χειρότερα από το δεοξυχολικό οξύ.
-
Σε σύγκριση με τη β-οξείδωση βιοσύνθεση λιπαρός οξέαέχει μια σειρά από χαρακτηριστικά γνωρίσματα: σύνθεση λιπαρός οξέαπραγματοποιείται κυρίως στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου και η οξείδωση ... -
Βιοσύνθεσητριγλυκερίδια (τριακυλογλυκερόλες). Βιοσύνθεση λιπαρός οξέαΤο λίπος μπορεί να συντεθεί τόσο από τα προϊόντα διάσπασης του λίπους όσο και από τους υδατάνθρακες. -
ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗΤΡΙΓΛΥΚΕΡΙΔΙΑ. Η σύνθεση των τριγλυκεριδίων προέρχεται από τη γλυκερίνη και λιπαρός οξέα(κυρίως στεατικό, πα. -
Βιοσύνθεση λιπαρός οξέα. Σύνθεση λιπαρός οξέα -
Βιοσύνθεση λιπαρός οξέα. Σύνθεση λιπαρός οξέαλαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Στα μιτοχόνδρια εμφανίζεται κυρίως udli.
Το δομικό στοιχείο για τη σύνθεση λιπαρών οξέων στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου είναι το ακετυλο-CoA, το οποίο σχηματίζεται με δύο τρόπους: είτε ως αποτέλεσμα οξειδωτικής αποκαρβοξυλίωσης του πυροσταφυλικού. (βλ. Εικ. 11, Στάδιο III), ή ως αποτέλεσμα β-οξείδωσης λιπαρών οξέων (βλ. Εικ. 8).
Εικόνα 11 - Σχέδιο μετατροπής υδατανθράκων σε λιπίδια
Θυμηθείτε ότι ο μετασχηματισμός του πυροσταφυλικού που σχηματίζεται κατά τη γλυκόλυση σε ακετυλο-CoA και ο σχηματισμός του κατά τη β-οξείδωση των λιπαρών οξέων συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια. Η σύνθεση των λιπαρών οξέων λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα. Η εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων είναι αδιαπέραστη από το ακετυλο-CoA. Η είσοδός του στο κυτταρόπλασμα πραγματοποιείται με τον τύπο της διευκολυνόμενης διάχυσης με τη μορφή κιτρικού ή ακετυλοκαρνιτίνης, τα οποία στο κυτταρόπλασμα μετατρέπονται σε ακετυλο-CoA, οξαλοξικό ή καρνιτίνη. Ωστόσο, η κύρια οδός για τη μεταφορά του ακετυλο-coA από τα μιτοχόνδρια στο κυτοσόλιο είναι το κιτρικό (βλ. Εικ. 12).
Αρχικά, το ενδομιτοχονδριακό ακετυλο-CoA αλληλεπιδρά με το οξαλοξικό, με αποτέλεσμα το σχηματισμό κιτρικού. Η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο κιτρική συνθάση. Το κιτρικό που προκύπτει μεταφέρεται μέσω της μιτοχονδριακής μεμβράνης στο κυτταρόπλασμα χρησιμοποιώντας ένα ειδικό σύστημα μεταφοράς τρικαρβοξυλικών.
Στο κυτταρόπλασμα, το κιτρικό αντιδρά με το HS-CoA και το ATP, και πάλι αποσυντίθεται σε ακετυλο-CoA και οξαλοξικό. Αυτή η αντίδραση καταλύεται από ΑΤΡ-κιτρική λυάση. Ήδη στο κυτταρόπλασμα, το οξαλοξικό, με τη συμμετοχή του συστήματος μεταφοράς δικαρβοξυλικών κυτοσολικών, επιστρέφει στη μιτοχονδριακή μήτρα, όπου οξειδώνεται σε οξαλοξικό άλας, ολοκληρώνοντας έτσι τον λεγόμενο κύκλο μεταφοράς:
Εικόνα 12 - Σχήμα μεταφοράς ακετυλο-CoA από μιτοχόνδρια στο κυτταρόπλασμα
Η βιοσύνθεση των κορεσμένων λιπαρών οξέων συμβαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση από την β-οξείδωσή τους, η ανάπτυξη των αλυσίδων υδρογονανθράκων των λιπαρών οξέων πραγματοποιείται λόγω της διαδοχικής προσθήκης ενός θραύσματος δύο άνθρακα (C 2) - ακετυλο-CoA στα άκρα τους (βλ. Εικ. 11, στάδιο IV.).
Η πρώτη αντίδραση της βιοσύνθεσης των λιπαρών οξέων είναι η καρβοξυλίωση του ακετυλ-CoA, η οποία απαιτεί ιόντα CO 2 , ATP, Mn. Αυτή η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο ακετυλο-CoA-καρβοξυλάση. Το ένζυμο περιέχει βιοτίνη (βιταμίνη Η) ως προσθετική ομάδα. Η αντίδραση προχωρά σε δύο στάδια: 1 - καρβοξυλίωση της βιοτίνης με τη συμμετοχή του ATP και II - μεταφορά της καρβοξυλικής ομάδας σε ακετυλο-CoA, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μηλονυλο-CoA:
Το Malonyl-CoA είναι το πρώτο ειδικό προϊόν βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων. Παρουσία κατάλληλου ενζυμικού συστήματος, το malonyl-CoA μετατρέπεται γρήγορα σε λιπαρά οξέα.
Πρέπει να σημειωθεί ότι ο ρυθμός βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων καθορίζεται από την περιεκτικότητα του κυττάρου σε σάκχαρα. Η αύξηση της συγκέντρωσης της γλυκόζης στον λιπώδη ιστό των ανθρώπων, των ζώων και η αύξηση του ρυθμού γλυκόλυσης διεγείρει τη σύνθεση λιπαρών οξέων. Αυτό δείχνει ότι ο μεταβολισμός του λίπους και των υδατανθράκων είναι στενά διασυνδεδεμένοι μεταξύ τους. Σημαντικό ρόλο εδώ παίζει η αντίδραση της καρβοξυλίωσης του ακετυλο-CoA με τον μετασχηματισμό του σε μηλονυλο-CoA, που καταλύεται από την ακετυλο-CoA καρβοξυλάση. Η δράση του τελευταίου εξαρτάται από δύο παράγοντες: την παρουσία υψηλού μοριακού βάρους λιπαρών οξέων και κιτρικών στο κυτταρόπλασμα.
Η συσσώρευση λιπαρών οξέων έχει ανασταλτική επίδραση στη βιοσύνθεσή τους. αναστέλλουν τη δραστηριότητα της καρβοξυλάσης.
Ιδιαίτερο ρόλο δίνεται στο κιτρικό, το οποίο είναι ενεργοποιητής της ακετυλο-CoA καρβοξυλάσης. Το κιτρικό άλας παίζει ταυτόχρονα το ρόλο ενός συνδέσμου μεταξύ του μεταβολισμού των υδατανθράκων και του λίπους. Στο κυτταρόπλασμα, το κιτρικό έχει διπλή επίδραση στη διέγερση της σύνθεσης λιπαρών οξέων: πρώτον, ως ενεργοποιητής καρβοξυλάσης ακετυλο-CoA και, δεύτερον, ως πηγή ακετυλομάδων.
Ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό της σύνθεσης λιπαρών οξέων είναι ότι όλα τα ενδιάμεσα της σύνθεσης είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένα με την πρωτεΐνη φορέα ακυλίου (HS-ACP).
Η HS-ACP είναι μια πρωτεΐνη χαμηλού μοριακού βάρους που είναι θερμοσταθερή, περιέχει μια ενεργή ομάδα HS και έχει παντοθενικό οξύ (βιταμίνη Β3) στην προσθετική της ομάδα. Η λειτουργία του HS-ACP είναι παρόμοια με τη λειτουργία του ενζύμου Α (HS-CoA) στη β-οξείδωση των λιπαρών οξέων.
Κατά την κατασκευή της αλυσίδας λιπαρών οξέων, τα ενδιάμεσα σχηματίζουν εστερικούς δεσμούς με την ABP (βλ. Εικ. 14):
Ο κύκλος επιμήκυνσης της αλυσίδας λιπαρών οξέων περιλαμβάνει τέσσερις αντιδράσεις: 1) συμπύκνωση ακετυλο-ΑΡΒ (C 2) με μηλονυλο-ΑΡΒ (C 3). 2) ανάκτηση? 3) αφυδάτωση και 4) δεύτερη ανάκτηση λιπαρών οξέων. Στο σχ. 13 δείχνει ένα σχήμα για τη σύνθεση λιπαρών οξέων. Ένας κύκλος επέκτασης αλυσίδας λιπαρών οξέων περιλαμβάνει τέσσερις διαδοχικές αντιδράσεις.
Εικόνα 13 - Σχέδιο σύνθεσης λιπαρών οξέων
Στην πρώτη αντίδραση (1) - την αντίδραση συμπύκνωσης - οι ομάδες ακετυλίου και μηλονυλίου αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ακετοακετυλ-ΑΒΡ με ταυτόχρονη απελευθέρωση CO 2 (C 1). Αυτή η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο συμπύκνωσης β-κετοακυλο-ΑΒΡ συνθετάση. Το CO 2 που αποκόπηκε από το μηλονυλο-ΑΡΒ είναι το ίδιο CO 2 που συμμετείχε στην αντίδραση καρβοξυλίωσης ακετυλο-ΑΡΒ. Έτσι, ως αποτέλεσμα της αντίδρασης συμπύκνωσης, προκύπτει ο σχηματισμός μιας ένωσης τεσσάρων ατόμων άνθρακα (C 4) από δύο (C 2) και τριών άνθρακα (C 3) συστατικά.
Στη δεύτερη αντίδραση (2), μια αντίδραση αναγωγής που καταλύεται από β-κετοακυλο-ACP αναγωγάση, ακετοακετυλο-ACP μετατρέπεται σε β-υδροξυβουτυρυλο-ACB. Ο αναγωγικός παράγοντας είναι NADPH + H +.
Στην τρίτη αντίδραση (3) του κύκλου αφυδάτωσης, ένα μόριο νερού διασπάται από το β-υδροξυβουτυρυλ-ΑΡΒ για να σχηματίσει κροτονυλ-ΑΡΒ. Η αντίδραση καταλύεται από αφυδατάση β-υδροξυακυλ-ACP.
Η τέταρτη (τελική) αντίδραση (4) του κύκλου είναι η αναγωγή του κροτονίλ-ΑΡΒ σε βουτυρυλ-ΑΡΒ. Η αντίδραση εξελίσσεται υπό τη δράση της ενοϋλο-ACP αναγωγάσης. Ο ρόλος του αναγωγικού παράγοντα εδώ εκτελείται από το δεύτερο μόριο NADPH + H + .
Στη συνέχεια επαναλαμβάνεται ο κύκλος των αντιδράσεων. Ας πούμε ότι συντίθεται παλμιτικό οξύ (C 16). Σε αυτή την περίπτωση, ο σχηματισμός του βουτυρυλ-ACB ολοκληρώνεται μόνο με τον πρώτο από τους 7 κύκλους, σε κάθε έναν από τους οποίους η αρχή είναι η προσθήκη του μορίου μολονυλ-ACB (C 3) - αντίδραση (5) στο καρβοξυλικό άκρο του αναπτυσσόμενη αλυσίδα λιπαρών οξέων. Σε αυτή την περίπτωση, η καρβοξυλική ομάδα αποκόπτεται με τη μορφή CO2 (C1). Αυτή η διαδικασία μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:
C 3 + C 2 ® C 4 + C 1 - 1 κύκλος
C 4 + C 3 ® C 6 + C 1 - 2 κύκλος
C 6 + C 3 ® C 8 + C 1 -3 κύκλος
C 8 + C 3 ® C 10 + C 1 - 4 κύκλος
C 10 + C 3 ® C 12 + C 1 - 5 κύκλος
C 12 + C 3 ® C 14 + C 1 - 6 κύκλος
C 14 + C 3 ® C 16 + C 1 - 7 κύκλος
Δεν μπορούν να συντεθούν μόνο ανώτερα κορεσμένα λιπαρά οξέα, αλλά και ακόρεστα. Τα μονοακόρεστα λιπαρά οξέα σχηματίζονται από τα κορεσμένα ως αποτέλεσμα της οξείδωσης (αποκορεσμού) που καταλύεται από την οξυγενάση ακυλ-CoA. Σε αντίθεση με τους φυτικούς ιστούς, οι ζωικοί ιστοί έχουν πολύ περιορισμένη ικανότητα να μετατρέπουν τα κορεσμένα λιπαρά οξέα σε ακόρεστα. Έχει διαπιστωθεί ότι τα δύο πιο κοινά μονοακόρεστα λιπαρά οξέα, το παλμιτοελαϊκό και το ελαϊκό, συντίθενται από παλμιτικό και στεατικό οξύ. Στο σώμα των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, το λινολεϊκό (C 18:2) και το λινολενικό (C 18:3) οξέα, για παράδειγμα, δεν μπορούν να σχηματιστούν από το στεατικό οξύ (C 18:0). Αυτά τα οξέα ταξινομούνται ως απαραίτητα λιπαρά οξέα. Τα απαραίτητα λιπαρά οξέα περιλαμβάνουν επίσης το αραχιδικό οξύ (C 20:4).
Μαζί με τον αποκορεσμό των λιπαρών οξέων (σχηματισμός διπλών δεσμών) συμβαίνει και η επιμήκυνσή τους (επιμήκυνση). Επιπλέον, και οι δύο αυτές διαδικασίες μπορούν να συνδυαστούν και να επαναληφθούν. Η επιμήκυνση της αλυσίδας των λιπαρών οξέων λαμβάνει χώρα με διαδοχική προσθήκη θραυσμάτων δύο άνθρακα στο αντίστοιχο ακυλο-CoA με τη συμμετοχή μηλονυλο-CoA και NADPH+H+.
Το Σχήμα 14 δείχνει τις οδούς μετασχηματισμού του παλμιτικού οξέος στις αντιδράσεις αποκορεσμού και επιμήκυνσης.
Εικόνα 14 - Σχήμα μετασχηματισμού κορεσμένων λιπαρών οξέων
σε ακόρεστα
Η σύνθεση οποιουδήποτε λιπαρού οξέος ολοκληρώνεται με τη διάσπαση του HS-ACP από το ακυλο-ACB υπό την επίδραση του ενζύμου δεακυλάση. Για παράδειγμα:
Το προκύπτον ακυλο-CoA είναι η δραστική μορφή του λιπαρού οξέος.