Asetil-CoA'nın oluşumu ve sitozole taşınması
Sentez yağ asitleri emilim döneminde meydana gelir. Aktif glikoliz ve ardından piruvatın oksidatif dekarboksilasyonu, mitokondriyal matristeki asetil-CoA konsantrasyonunun artmasına katkıda bulunur. Yağ asidi sentezi hücrelerin sitozolünde meydana geldiğinden, asetil-CoA'nın iç mitokondriyal membran üzerinden sitozole taşınması gerekir. Bununla birlikte, iç mitokondriyal membran asetil-CoA'ya karşı geçirimsizdir, bu nedenle mitokondriyal matriste asetil-CoA, sitrat sentazın katılımıyla sitrat oluşturmak üzere oksaloasetat ile yoğunlaşır:
Asetil-CoA + Oksaloasetat -> Sitrat + HS-CoA.
Translokaz daha sonra sitratı sitoplazmaya taşır (Şekil 8-35).
Sitratın sitoplazmaya transferi, yalnızca mitokondrideki sitrat miktarının artmasıyla, izositrat dehidrojenaz ve a-ketoglutarat dehidrojenazın yüksek konsantrasyonlarda NADH ve ATP tarafından inhibe edilmesiyle gerçekleşir. Bu durum, karaciğer hücresinin yeterli miktarda enerji kaynağı aldığı emilim döneminde yaratılır. Sitoplazmada sitrat, sitrat liyaz enzimi tarafından parçalanır:
Sitrat + HSKoA + ATP → Asetil-CoA + ADP + Pi + Oksaloasetat.
Sitoplazmadaki asetil-CoA, yağ asitlerinin sentezi için başlangıç substratı görevi görür ve sitozoldeki oksaloasetat aşağıdaki dönüşümlere uğrar (aşağıdaki şemaya bakınız).
Piruvat mitokondri matriksine geri taşınır. Maleik enzimin etkisi sonucu azaltılan NADPH, yağ asitlerinin sentezindeki sonraki reaksiyonlar için hidrojen donörü olarak kullanılır. NADPH'nin başka bir kaynağı da glukoz katabolizmasının pentoz fosfat yolundaki oksidatif basamaklardır.
Malonil-CoA oluşumu asetil-CoA'dan - yağ asitlerinin biyosentezinde düzenleyici bir reaksiyon.
Yağ asitlerinin sentezindeki ilk reaksiyon asetil-CoA'nın malonil-CoA'ya dönüşümüdür. Bu reaksiyonu katalize eden enzim (asetil-CoA karboksilaz), ligaz sınıfına aittir. Kovalent bağlı biyotin içerir (Şekil 8-36). Reaksiyonun ilk aşamasında CO2, ATP'nin enerjisi nedeniyle biyotine kovalent olarak bağlanır, ikinci aşamada COO, malonil-CoA oluşumu ile asetil-CoA'ya aktarılır. Asetil-CoA karboksilaz enziminin aktivitesi, sonraki tüm yağ asidi sentezi reaksiyonlarının hızını belirler.
Yağ asidi sentazı tarafından katalize edilen reaksiyonlar- palmitik asit sentezi reaksiyonlarını katalize eden bir enzim kompleksi aşağıda açıklanmaktadır.
Malonil-CoA oluşumundan sonra, yağ asitlerinin sentezi bir çoklu enzim kompleksi olan yağ asidi sentazı (palmitoil sentetaz) üzerinde devam eder. Bu enzim, her biri bir alan yapısına sahip olan 2 özdeş protomerden ve buna göre farklı katalitik aktivitelere sahip 7 merkezden oluşur (Şekil 8-37). Bu kompleks, vericisi malonil-CoA olan yağ asidi radikalini sırasıyla 2 karbon atomu kadar uzatır. Bu kompleksin son ürünü palmitik asit olduğundan bu enzimin eski adı palmitoil sentetazdır.
İlk reaksiyon, asetil-CoA'nın asetil grubunun asetiltransasilaz merkezi tarafından sisteinin tiyol grubuna aktarılmasıdır (Şekil 8-38). Daha sonra malonil kalıntısı, malonil-CoA'dan, maloniltransaçilaz merkezi tarafından asil taşıyan proteinin sülfhidril grubuna aktarılır. Bundan sonra kompleks ilk sentez döngüsüne hazırdır.
Asetil grubu, ayrılmış C02 bölgesinde malonilin geri kalanıyla yoğunlaşır. Reaksiyon bir ketoasil sentaz merkezi tarafından katalize edilir. Ortaya çıkan asetoasetil radikali
Şema
Pirinç. 8-35. Asetil kalıntılarının mitokondriden sitozole transferi. Aktif enzimler: 1 - sitrat sentaz; 2 - translokaz; 3 - sitrat liyaz; 4 - malat dehidrojenaz; 5 - malik-enzim.
Pirinç. 8-36. Asetil-CoA'nın karboksilasyonunun reaksiyonunda biyotinin rolü.
Pirinç. 8-37. Çoklu enzim kompleksinin yapısı yağ asitlerinin sentezidir. Kompleks, her biri 7 aktif bölgeye ve bir asil taşıyan proteine (ACP) sahip olan iki özdeş polipeptit zincirinin bir dimeridir. Protomerlerin SH grupları farklı radikallere aittir. Bir SH grubu sisteine, diğeri ise fosfopanteteik asit kalıntısına aittir. Bir monomerin sistein SH grubu, başka bir protomerin 4-fosfopanteteinat SH grubunun yanında bulunur. Böylece enzimin protomerleri baştan kuyruğa göre düzenlenir. Her monomer tüm katalitik bölgeleri içermesine rağmen, 2 protomerden oluşan bir kompleks fonksiyonel olarak aktiftir. Bu nedenle aslında 2 yağ asidi aynı anda sentezlenir. Basitlik açısından şemalar genellikle bir asit molekülünün sentezindeki reaksiyonların sırasını gösterir.
sırasıyla ketoasil redüktaz ile indirgenir, daha sonra dehidre edilir ve kompleksin aktif merkezleri olan enoil redüktaz ile tekrar indirgenir. İlk reaksiyon döngüsünün bir sonucu olarak, yağ asidi sentazının bir alt birimine bağlı bir bütiril radikali oluşur.
İkinci döngüden önce, bütiril radikali 2. konumdan 1. konuma (burada asetil, reaksiyonların ilk döngüsünün başlangıcındaydı) aktarılır. Daha sonra bütiril kalıntısı aynı dönüşümlere uğrar ve malonil-CoA'dan kaynaklanan 2 karbon atomu ile genişletilir.
Benzer reaksiyon döngüleri, tiyoesteraz merkezinin etkisi altında hidrolitik olarak enzim kompleksinden ayrılarak serbest palmitik asite dönüşen bir palmitik asit radikali oluşana kadar tekrarlanır (palmitat, Şekil 8-38, 8-39).
Asetil-CoA ve malonil-CoA'dan palmitik asit sentezine ilişkin genel denklem aşağıdaki gibidir:
CH3 -CO-SKoA + 7 HOOC-CH2-CO-SKoA + 14 (NADPH + H +) → C15 H31 COOH + 7 CO2 + 6 H20 + 8 HSKoA + 14 NADP + .
Yağ asitlerinin sentezi için ana hidrojen kaynakları
Palmitik asit biyosentezinin her döngüsünde 2 indirgeme reaksiyonu gerçekleşir;
Pirinç. 8-38. Palmitik asit sentezi. Yağ asidi sentazı: İlk protomerde SH grubu sisteine, ikincisinde fosfopanteteine aittir. Birinci döngünün bitiminden sonra bütiril radikali, birinci protomerin SH grubuna aktarılır. Daha sonra ilk döngüdekiyle aynı reaksiyon dizisi tekrarlanır. Palmitoil-E, yağ asidi sentazıyla bağlantılı bir palmitik asit kalıntısıdır. Sentezlenen yağ asidinde, * ile işaretlenmiş yalnızca 2 distal karbon asetil-CoA'dan, geri kalanı ise malonil-CoA'dan gelir.
Pirinç. 8-39. Palmitik asit sentezi için genel reaksiyon şeması.
burada koenzim NADPH bir hidrojen donörü olarak görev yapar. NADP +'nın geri kazanımı reaksiyonlarda meydana gelir:
glikoz katabolizmasının pentoz fosfat yolunun oksidatif aşamalarında dehidrojenasyon;
malatın bir malik enzimle dehidrojenasyonu;
izositratın sitozolik NADP'ye bağımlı dehidrojenaz ile dehidrojenasyonu.
2. Yağ asidi sentezinin düzenlenmesi
Yağ asidi sentezini düzenleyen enzim asetil-CoA karboksilazdır. Bu enzim çeşitli yollarla düzenlenir.
Enzim alt birim komplekslerinin birleşmesi/ayrılması. Aktif olmayan formunda asetil-CoA karboksilaz, her biri 4 alt birimden oluşan ayrı bir komplekstir. Enzim aktivatörü - sitrat; komplekslerin birleşmesini uyarır, bunun sonucunda enzimin aktivitesi artar. İnhibitör - palmitoil-CoA; kompleksin ayrışmasına ve enzim aktivitesinde azalmaya neden olur (Şekil 8-40).
Asetil-CoA karboksilazın fosforilasyonu/defosforilasyonu. Emilim sonrası durumda veya fiziksel çalışma sırasında, adenilat siklaz sistemi yoluyla glukagon veya adrenalin, protein kinaz A'yı aktive eder ve asetil-CoA karboksilaz alt birimlerinin fosforilasyonunu uyarır. Fosforile olan enzim aktif değildir ve yağ asidi sentezi durur. Emilim periyodu sırasında insülin fosfatazı aktive eder ve asetil-CoA karboksilaz defosforile olur (Şekil 8-41). Daha sonra sitratın etkisi altında enzim protomerlerinin polimerizasyonu meydana gelir ve aktif hale gelir. Sitrat, enzimi aktive etmenin yanı sıra, yağ asitlerinin sentezinde başka bir işleve sahiptir. Emilim periyodu sırasında sitrat, asetil kalıntısının sitozole taşındığı karaciğer hücrelerinin mitokondrilerinde birikir.
Enzim sentezinin indüksiyonu. Karbonhidrat bakımından zengin ve yağ bakımından fakir gıdaların uzun süreli tüketimi, insülin sekresyonunda bir artışa yol açar, bu da enzimlerin sentezinin indüksiyonunu uyarır: asetil-CoA karboksilaz, yağ asidi sentazı, sitrat liyaz,
Pirinç. 8-40. Asetil-CoA karboksilaz komplekslerinin birleşimi/ayrışması.
Pirinç. 8-41. Asetil-CoA karboksilazın düzenlenmesi.
Pirinç. 8-42. ER'de palmitik asidin uzaması. Palmitik asit radikali, donörü malonil-CoA olan 2 karbon atomu ile uzatılmıştır.
izositrat dehidrojenaz. Bu nedenle aşırı karbonhidrat tüketimi, glikoz katabolizma ürünlerinin yağlara dönüşümünün hızlanmasına yol açar. oruç tutmak veya şişman zengin Gıda, enzimlerin ve buna bağlı olarak yağların sentezinde bir azalmaya yol açar.
3. Palmitik asitten yağ asitlerinin sentezi
Yağ asitlerinin uzaması. ER'de palmitik asit, malonil-CoA'nın katılımıyla uzatılır. Reaksiyonların sırası, palmitik asit sentezi sırasında meydana gelenlere benzer, ancak bu durumda yağ asitleri, yağ asidi sentazıyla değil, CoA ile ilişkilidir. Uzamaya katılan enzimler substrat olarak yalnızca palmitik değil aynı zamanda diğer yağ asitlerini de kullanabilir (Şekil 8-42), bu nedenle vücutta yalnızca stearik asit değil, aynı zamanda çok sayıda karbon atomuna sahip yağ asitleri de sentezlenebilir.
Karaciğerdeki ana uzama ürünü stearik asittir (C 18:0), ancak beyin dokusunda C 20'den C 24'e kadar daha uzun zincirli büyük miktarda yağ asitleri oluşur. sfingolipidler ve glikolipitler.
Sinir dokusunda diğer yağ asitlerinin, a-hidroksi asitlerin sentezi de meydana gelir. Karışık fonksiyonlu oksidazlar, yalnızca beyin lipitlerinde bulunan lignoserik ve serebronik asitleri oluşturmak için C22 ve C24 asitlerini hidroksilatlar.
Yağ asidi radikallerinde çift bağ oluşumu. Yağ asidi radikallerine çift bağların dahil olmasına desatürasyon denir. Desatürasyonun bir sonucu olarak insan vücudunda oluşan ana yağ asitleri (Şekil 8-43) palmito-leik (C16:1Δ9) ve oleiktir (C18:1Δ9).
Yağ asidi radikallerinde çift bağ oluşumu, ER'de moleküler oksijen, NADH ve sitokrom b5'i içeren reaksiyonlarda meydana gelir. İnsan vücudunda bulunan yağ asidi desatüraz enzimleri, dokuzuncu karbon atomuna uzak olan yağ asidi radikallerinde çift bağ oluşturamaz; dokuzuncu ile arası
Pirinç. 8-43. Doymamış yağ asitlerinin oluşumu.
metil karbon atomları. Bu nedenle, ω-3 ve ω-6 ailelerinin yağ asitleri vücutta sentezlenmez, vazgeçilmezdir ve önemli düzenleyici işlevleri yerine getirdikleri için gıdayla beslenmeleri gerekir.
Yağ asidi radikalinde çift bağın oluşması için moleküler oksijen, NADH, sitokrom b 5 ve FAD'a bağımlı sitokrom b 5 redüktaz gerekir. Doymuş asitten ayrılan hidrojen atomları su olarak açığa çıkar. Su molekülüne bir moleküler oksijen atomu dahil edilir, diğeri de FADH2 ve sitokrom b5 yoluyla aktarılan NADH elektronlarının katılımıyla suya indirgenir.
Eikosanoidler, çoğu hücre tarafından 20 karbon atomu içeren polien yağ asitlerinden (Yunanca'da "eikosa" kelimesi 20 anlamına gelir) sentezlenen biyolojik olarak aktif maddelerdir.
Yağların sentezi esas olarak fazla gelen ve glikojen depolarını yenilemek için kullanılmayan karbonhidratlardan gerçekleştirilir. Ayrıca bazı amino asitler de sentezde yer alır. Aşırı yiyecek aynı zamanda yağ birikmesine de katkıda bulunur.
Hücrenin sitozolünde yağ asitlerinin sentezinin yapı taşı, esas olarak mitokondriden gelen asetil-CoA'dır. Mitokondriyal membran geçirgen olmadığından asetil Co-A tek başına hücrenin sitozolüne yayılamaz. Başlangıçta intramitokondriyal asetil-CoA oksaloasetat ile etkileşime girerek sitrat oluşumuna neden olur. Reaksiyon sitrat sentaz enzimi tarafından katalize edilir. Ortaya çıkan sitrat, özel bir trikarboksilat taşıma sistemi kullanılarak mitokondriyal membran üzerinden sitozole taşınır.
Sitozolde sitrat, HS-CoA ve ATP ile reaksiyona girerek tekrar asetil-CoA ve oksaloasetata ayrışır. Bu reaksiyon ATP sitrat liyaz tarafından katalize edilir. Zaten sitozolde oksaloasetat, sitozolik malat dehidrojenazın katılımıyla malata indirgenir. İkincisi, dikarboksilat taşıma sisteminin yardımıyla mitokondriyal matrise geri döner ve burada oksaloasetata oksitlenir.
Yağ asidi biyosentezini katalize eden iki tip sentaz kompleksi vardır ve her ikisi de hücrenin çözünür kısmında bulunur. Bakterilerde, bitkilerde ve euglena gibi hayvanların alt formlarında, sentaz sisteminin tüm bireysel enzimleri otonom polipeptitler olarak bulunur; asil radikalleri, asil taşıyan protein (ACP) adı verilen bunlardan birine bağlıdır. Maya, memeliler ve kuşlarda sentaz sistemi, aktivitesini bozmadan bileşenlere ayrılamayan bir çoklu enzim kompleksidir ve APB bu kompleksin bir parçasıdır. Hem bakteriyel ACP hem de polienzim kompleksi ACP, 4/-fosfopantetein formunda pantotenik asit içerir. Sentetaz sisteminde APB, CoA rolünü oynar. Yağ asitlerinin oluşumunu katalize eden sentaz kompleksi bir dimerdir. Hayvanlarda monomerler aynıdır ve yağ asitlerinin biyosentezini katalize eden 6 enzimi içeren bir polipeptit zincirinden ve 4/-fosfopanteteine ait reaktif bir SH grubuna sahip APB'den oluşur. Bu grubun hemen yakınında, başka bir monomerin parçası olan 3-ketoasil-sitazın (yoğunlaştırıcı enzim) bir parçası olan bir sistein kalıntısına ait başka bir sülfhidril grubu bulunur. Sitaz aktivitesinin ortaya çıkması için her iki sülfhidril grubunun katılımı gerekli olduğundan, sentaz kompleksi yalnızca bir dimer olarak aktiftir.
Yağ asidi biyosentezinin ilk reaksiyonu, bikarbonat, ATP ve manganez iyonları gerektiren asetil-CoA'nın karboksilasyonudur. Asetil-CoA karboksilazın reaksiyonunu katalize eder. Enzim ligaz sınıfına aittir ve protez grubu olarak biyotin içerir.
Reaksiyon iki aşamada ilerler: I - ATP'nin katılımıyla biyotinin karboksilasyonu ve II - karboksil grubunun asetil-CoA'ya aktarılması, malonil-CoA oluşumuyla sonuçlanır:
Malonil-CoA, malonil transaçilaz enzimi tarafından SH-ACP ile komplekslenir. Bir sonraki reaksiyonda asetil-S-APB ve malonil-S-APB etkileşime girer. Malonil-S-APB'nin karboksil grubunun CO2 formunda salınması söz konusudur. NADP +'ya bağımlı redüktazın katılımıyla asetoasetil-S-ACP, b-hidroksibutiril-S-ACP'yi oluşturmak üzere indirgenir. Ayrıca b-hidroksibutiril-S-APB'nin hidrasyon reaksiyonu, bütiril-S-APB'yi oluşturmak üzere NADP+'ya bağımlı redüktaz tarafından indirgenen krotonil-b-hidroksibutiril-S-APB'nin oluşumuna yol açar. Ayrıca, dikkate alınan reaksiyon döngüsü tekrarlanır: ortaya çıkan bütiril-S-APB, bir C02 molekülünün salınmasıyla başka bir malonil-S-APB molekülü ile reaksiyona girer (Şekil 42).
Pirinç. 42. Yağ asitlerinin biyosentezi
Palmitik asit (C 16) sentezi durumunda, altı reaksiyonun tekrarlanması gerekir; her döngünün başlangıcı, sentezlenen yağ asidinin karboksil ucuna bir malonil-S-APB molekülünün eklenmesi olacaktır. zincir. Böylece, bir molekül malonil-S-APB eklenerek sentezlenen palmitik asidin karbon zinciri iki karbon atomu kadar arttırılır.
Glikojenle karşılaştırıldığında yağlar daha az oksitlenmiş ve daha az hidratlanmış oldukları için daha kompakt bir enerji depolama biçimini temsil ederler. Aynı zamanda yağ hücrelerinde nötr lipitler şeklinde saklanan enerji miktarı da glikojenin aksine hiçbir şekilde sınırlı değildir. Lipogenezdeki merkezi süreç, yağ asitlerinin sentezidir çünkü bunlar hemen hemen tüm lipit gruplarının bir parçasıdır. Ayrıca yağlarda ATP moleküllerinin kimyasal enerjisine dönüştürülebilen ana enerji kaynağının, yağ asitlerinin oksidatif dönüşüm süreçleri olduğu da unutulmamalıdır.
Genel özellikleri yağ asidi biyosentezi:
1. Yağ asitleri, piruvat yoluyla gıda karbonhidratlarından veya amino asitlerden (fazla ise) sentezlenebilir ve triasilgliserol şeklinde birikebilir.
2. Sentezin ana yeri - karaciğer. Ayrıca yağ asitleri birçok dokuda sentezlenir: böbrekler, beyin, meme bezi, yağ dokusu.
3. Sentez enzimleri lokalizedir sitozol Mitokondride bulunan yağ asidi oksidasyon enzimlerinin aksine hücreler.
4. Yağ asitlerinin sentezi nereden gelir? asetil-CoA.
5. Yağ asitlerinin sentezi için gereklidir NADPH, ATP, Mn 2+, biyotin ve CO 2.
Yağ asitlerinin sentezi şu şekilde gerçekleşir: 3 aşama.
1) asetil-CoA'nın mitokondriden sitozole taşınması; 2) malonil-CoA'nın oluşumu; 3) palmitik asit oluşturmak üzere malonil-CoA'ya bağlı olarak yağ asidinin 2 karbon atomu kadar uzaması.
1.Asetil-CoA'nın taşınması mitokondriden sitozole sitrat mekik mekanizması kullanılarak gerçekleştirilir (Şekil 13.5)
Pirinç. 10.5. Sitrat mekiği ve NADPH oluşumunun basitleştirilmiş diyagramı
1.1. Sitrat sentaz, PAA ve asetil-CoA'nın sitrat oluşumu ile etkileşiminin reaksiyonunu katalize eder
1.2. Sitrat sitozole belirli bir yolla taşınır. taşıma sistemi.
1.3. Sitozolde sitrat, HS-KoA ile etkileşime girer ve sitrat liyaz ve ATP'nin etkisi altında asetil-CoA ve PAA oluşur.
1.4. Pike, translokazın yardımıyla mitokondriye dönebilir, ancak daha sıklıkla NAD + bağımlı malat dehidrojenazın etkisiyle malata indirgenir.
1.5. Malat, NADP'ye bağımlı malat dehidrojenaz tarafından dekarboksile edilir ( Malik enzimi): Elde edilen NADPH + H + (ihtiyacın %50'si) yağ asitlerinin sentezi için kullanılır. Ayrıca NADPH + H + (%50) jeneratörleri de bulunmaktadır. pentoz fosfat yolu Ve izositrat dehidrojenaz.
1.6 Piruvat mitokondriye taşınır ve piruvat karboksilazın etkisi altında PAA oluşur.
2.Malonil-CoA'nın oluşumu. Asetil-CoA tarafından karboksillenir asetil-CoA karboksilaz. Bu, H vitamini (biyotin) ve CO2 gerektiren ATP'ye bağımlı bir reaksiyondur.
Bu reaksiyon, tüm yağ asidi sentezi sürecinin hızını sınırlar: aktivatörler - sitrat ve insülin, inhibitör - sentezlenen yağ asidi ve glukagon.
3.Yağ asidi uzaması. Süreç katılımla gerçekleşiyor çoklu enzim sentaz kompleksi. İki kişiden oluşur polipeptit zincirleri. Her polipeptit zincirinde 6 adet yağ asidi sentez enzimi bulunur ( transaçilaz, ketoasil sentaz, ketoasil redüktaz, hidrataz, enoil redüktaz, tioesteraz). Enzimler birbirine kovalent bağlarla bağlanır. Asil transfer proteini (ACP) de polipeptit zincirinin bir parçasıdır ancak bir enzim değildir. Onun işlev transfer ile ilgili asil radikalleri. SH grupları sentez sürecinde önemli bir rol oynar. Bunlardan biri ACP'nin bir parçası olan 4-fosfopanteteine, ikincisi ise ketoasil sentaz enziminin sisteine aittir. İlki denir merkezi, ve ikinci Çevresel SH grubu.
Yağ asitlerinin sentezi hücrenin sitoplazmasında meydana gelir. Mitokondride esas olarak mevcut yağ asidi zincirlerinin uzaması meydana gelir. Palmitik asidin (16 karbon atomu), hepatik hücrelerin sitoplazmasında ve bu hücrelerin mitokondrilerinde, hücrenin sitoplazmasında zaten sentezlenmiş olan palmitik asitten veya eksojen kökenli yağ asitlerinden, yani. bağırsaklardan gelerek 18, 20 ve 22 karbon atomlu yağ asitleri oluşur. Yağ asidi biyosentezinin ilk reaksiyonu, bikarbonat, ATP ve manganez iyonları gerektiren asetil-CoA'nın karboksilasyonudur. Bu reaksiyon asetil-CoA karboksilaz enzimi tarafından katalize edilir. Enzim, protez grubu olarak biyotin içerir. Reaksiyon iki aşamada ilerler: I - ATP'nin katılımıyla biyotinin karboksilasyonu ve II - karboksil grubunun asetil-CoA'ya aktarılması, malonil-CoA oluşumuyla sonuçlanır. Malonil-CoA, yağ asidi biyosentezinin ilk spesifik ürünüdür. Uygun bir enzim sisteminin varlığında malonil-CoA hızla yağ asitlerine dönüştürülür. Yağ asitlerinin sentezi sırasında meydana gelen reaksiyonların sırası:
Daha sonra reaksiyon döngüsü tekrarlanır. β-oksidasyonla karşılaştırıldığında, yağ asidi biyosentezinin bir dizi karakteristik özelliği vardır: yağ asidi sentezi esas olarak hücrenin sitozolünde gerçekleştirilir ve oksidasyon mitokondride gerçekleştirilir; CO2'nin (biyotin-enzim ve ATP varlığında) asetil-CoA ile bağlanmasıyla oluşan yağ asitleri malonil-CoA'nın biyosentezi sürecine katılım; yağ asitlerinin sentezinin tüm aşamalarında asil taşıyan bir protein (HS-ACP) yer alır; biyosentez sırasında, yağ asitlerinin β-oksidasyonunda olduğu gibi L (+) izomeri değil, 3-hidroksi asidin D (-) izomeri oluşur; Yağ asitleri koenzimi NADPH'nin sentezi için gereklidir.
50. Kolesterol-kolesterol - nükleer içermeyen (prokaryotlar) hariç, tüm hayvan organizmalarının hücre zarlarında bulunan doğal bir yağlı (lipofilik) alkol olan organik bir bileşik. Suda çözünmez, yağlarda ve organik çözücülerde çözünür. biyolojik rol. Hücre plazma zarının bileşimindeki kolesterol, çift katmanlı bir değiştiricinin rolünü oynar ve fosfolipid moleküllerinin "paketleme" yoğunluğunu artırarak ona belirli bir sertlik kazandırır. Dolayısıyla kolesterol, plazma zarının akışkanlık stabilizatörüdür. Kolesterol, steroid seks hormonlarının ve kortikosteroidlerin biyosentez zincirini açar, safra asitlerinin ve D grubu vitaminlerin oluşumunun temelini oluşturur, hücre geçirgenliğinin düzenlenmesine katılır ve kırmızı kan hücrelerini hemolitik zehirlerin etkisinden korur. Kolesterol değişimi. Serbest kolesterol karaciğerde ve steroid hormonlarını sentezleyen organlarda (adrenaller, testisler, yumurtalıklar, plasenta) oksidasyona uğrar. Bu, kolesterolün membranlardan ve lipoprotein komplekslerinden geri dönüşümsüz olarak uzaklaştırılmasının tek işlemidir. Sentez için günlük steroid hormonları Kolesterolün %2-4'ü tüketilir. Hepatositlerde kolesterolün% 60-80'i, safranın bir parçası olarak ince bağırsağın lümenine salgılanan ve sindirime (yağların emülsifikasyonu) katılan safra asitlerine oksitlenir. Safra asitleriyle birlikte az miktarda serbest kolesterol, kısmen dışkıyla atılan ince bağırsağa salınır ve geri kalanı çözülür ve safra asitleri ve fosfolipitlerle birlikte ince bağırsağın duvarları tarafından emilir. Safra asitleri, yağların kendilerini oluşturan kısımlarına ayrışmasını (yağların emülsifikasyonunu) sağlar. Bu işlevi yerine getirdikten sonra kalan safra asitlerinin %70-80'i ince bağırsağın son bölümünde (ileum) emilip sisteme girer. portal damar karaciğere. Safra asitlerinin başka bir işlevi daha olduğunu burada belirtmekte fayda var: bunlar bağırsağın normal işleyişini (hareketliliğini) sürdürmek için en önemli uyarıcıdır. Karaciğerde tam olarak oluşmamış (yeni oluşan) yüksek yoğunluklu lipoproteinler sentezlenmeye başlar. Son olarak HDL, kanda, arter duvarı da dahil olmak üzere dokulardan gelen şilomikron, VLDL ve kolesterolün özel proteinlerinden (apoproteinler) oluşur. Daha basit bir şekilde kolesterol döngüsü şu şekilde açıklanabilir: Lipoproteinlerin bileşimindeki kolesterol, yağı karaciğerden karaciğere taşır. çeşitli parçalar vücudunuz kan damarlarını bir taşıma sistemi olarak kullanır. Yağın taşınmasından sonra kolesterol karaciğere döner ve işini tekrar eder. birincil safra asitleri. (kolik ve kenodeoksikolik) karaciğer hepatositlerinde kolesterolden sentezlenir. İkincil: deoksikolik asit (başlangıçta kalın bağırsakta sentezlenir). Safra asitleri, hepatositlerin mitokondrilerinde ve bunların dışında ATP'nin katılımıyla kolesterolden oluşur. Asit oluşumu sırasındaki hidroksilasyon, hepatositin endoplazmik retikulumunda gerçekleştirilir. Safra asitlerinin birincil sentezi kanda bulunan safra asitleri tarafından inhibe edilir (yavaşlatılır). Bununla birlikte, örneğin şiddetli bağırsak hasarı nedeniyle safra asitlerinin kana emilimi yetersizse, o zaman günde 5 g'dan fazla safra asidi üretemeyen karaciğer, safra asitlerinin miktarını yenileyemeyecektir. Vücut için gerekli olan safra asitleri. Safra asitleri insanlarda enterohepatik dolaşımın ana katılımcılarıdır. İkincil safra asitleri (deoksikolik, litokolik, ursodeoksikolik, allokolik ve diğerleri), bağırsak mikroflorasının etkisi altında kalın bağırsaktaki birincil safra asitlerinden oluşur. Sayıları azdır. Deoksikolik asit kana emilir ve karaciğer tarafından safra yoluyla salgılanır. Litokolik asit, deoksikolik asitten çok daha kötü emilir.
-
β-oksidasyonla karşılaştırıldığında biyosentez yağlı asitler bir takım karakteristik özelliklere sahiptir: sentez yağlı asitler esas olarak hücrenin sitozolünde gerçekleştirilir ve oksidasyon ... -
Biyosentez trigliseritler (triasilgliseroller). Biyosentez yağlı asitler Yağ, hem yağın parçalanma ürünlerinden hem de karbonhidratlardan sentezlenebilir. -
BİYOSENTEZ TRİGLİSERİTLER. Trigliseritlerin sentezi gliserolden gelir ve yağlı asitler(esas olarak stearik, pa. -
Biyosentez yağlı asitler. Sentez yağlı asitler -
Biyosentez yağlı asitler. Sentez yağlı asitler hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. Mitokondride esas olarak udli oluşur.
Hücrenin sitozolünde yağ asitlerinin sentezinin yapı taşı, iki şekilde oluşan asetil-CoA'dır: ya piruvatın oksidatif dekarboksilasyonunun bir sonucu olarak. (bkz. Şekil 11, Aşama III) veya yağ asitlerinin b-oksidasyonunun bir sonucu olarak (bkz. Şekil 8).
Şekil 11 - Karbonhidratların lipitlere dönüşüm şeması
Glikoliz sırasında oluşan piruvatın asetil-CoA'ya dönüşümünün ve yağ asitlerinin b-oksidasyonu sırasında oluşumunun mitokondride meydana geldiğini hatırlayın. Yağ asitlerinin sentezi sitoplazmada gerçekleşir. Mitokondrinin iç zarı asetil-CoA'ya karşı geçirgen değildir. Sitoplazmaya girişi, sitoplazmada asetil-CoA, oksaloasetat veya karnitine dönüştürülen sitrat veya asetilkarnitin formundaki kolaylaştırılmış difüzyon tipi ile gerçekleştirilir. Ancak asetil-coA'nın mitokondriden sitozole transferinin ana yolu sitrattır (bkz. Şekil 12).
Başlangıçta intramitokondriyal asetil-CoA oksaloasetat ile etkileşime girerek sitrat oluşumuna neden olur. Reaksiyon sitrat sentaz enzimi tarafından katalize edilir. Ortaya çıkan sitrat, özel bir trikarboksilat taşıma sistemi kullanılarak mitokondriyal membran üzerinden sitozole taşınır.
Sitozolde sitrat, HS-CoA ve ATP ile reaksiyona girer, tekrar asetil-CoA ve oksaloasetata ayrışır. Bu reaksiyon ATP-sitrat liyaz tarafından katalize edilir. Zaten sitozolde bulunan oksaloasetat, sitozolik dikarboksilat taşıma sisteminin katılımıyla, oksaloasetata oksitlendiği mitokondriyal matrise geri döner ve böylece sözde mekik döngüsünü tamamlar:
Şekil 12 - Asetil-CoA'nın mitokondriden sitozole transfer şeması
Doymuş yağ asitlerinin biyosentezi, b-oksidasyonlarının tersi yönde meydana gelir, yağ asitlerinin hidrokarbon zincirlerinin büyümesi, iki karbonlu bir fragmanın (C2) - asetil-CoA'nın uçlarına sırayla eklenmesi nedeniyle gerçekleştirilir. (bkz. Şekil 11, aşama IV.).
Yağ asidi biyosentezinin ilk reaksiyonu, CO2, ATP, Mn iyonlarını gerektiren asetil-CoA'nın karboksilasyonudur. Bu reaksiyon asetil-CoA - karboksilaz enzimi tarafından katalize edilir. Enzim, protez grubu olarak biyotin (H vitamini) içerir. Reaksiyon iki aşamada ilerler: 1 - ATP ve II'nin katılımıyla biyotinin karboksilasyonu - karboksil grubunun asetil-CoA'ya aktarılması, malonil-CoA oluşumuyla sonuçlanır:
Malonil-CoA, yağ asidi biyosentezinin ilk spesifik ürünüdür. Uygun bir enzim sisteminin varlığında malonil-CoA hızla yağ asitlerine dönüştürülür.
Yağ asidi biyosentezi oranının hücredeki şeker içeriğine göre belirlendiğine dikkat edilmelidir. İnsanların ve hayvanların yağ dokusundaki glikoz konsantrasyonunun artması ve glikoliz hızının artması, yağ asitlerinin sentezini uyarır. Bu, yağ ve karbonhidrat metabolizmasının birbiriyle yakından bağlantılı olduğunu gösterir. Burada önemli bir rol, asetil-CoA karboksilasyonunun, asetil-CoA karboksilaz tarafından katalize edilen malonil-CoA'ya dönüşümü ile reaksiyonu tarafından oynanır. İkincisinin aktivitesi iki faktöre bağlıdır: sitoplazmada yüksek molekül ağırlıklı yağ asitlerinin ve sitratın varlığı.
Yağ asitlerinin birikmesi bunların biyosentezi üzerinde engelleyici bir etkiye sahiptir; karboksilaz aktivitesini inhibe eder.
Asetil-CoA karboksilazın aktivatörü olan sitrata özel bir rol verilmektedir. Sitrat aynı zamanda karbonhidrat ve yağ metabolizması arasında bir bağlantı görevi görür. Sitoplazmada sitratın yağ asidi sentezini uyarmada ikili bir etkisi vardır: birincisi asetil-CoA karboksilaz aktivatörü olarak ve ikincisi asetil gruplarının kaynağı olarak.
Yağ asidi sentezinin çok önemli bir özelliği, tüm sentez ara ürünlerinin asil taşıyıcı proteine (HS-ACP) kovalent olarak bağlı olmasıdır.
HS-ACP, ısıya dayanıklı, aktif bir HS grubu içeren ve protez grubunda pantotenik asit (B3 vitamini) içeren düşük molekül ağırlıklı bir proteindir. HS-ACP'nin işlevi, yağ asitlerinin b-oksidasyonunda A enziminin (HS-CoA) işlevine benzer.
Yağ asidi zincirinin inşası sırasında ara ürünler ABP ile ester bağları oluşturur (bkz. Şekil 14):
Yağ asidi zinciri uzatma döngüsü dört reaksiyonu içerir: 1) asetil-APB'nin (C2) malonil-APB (C3) ile yoğunlaştırılması; 2) iyileşme; 3) dehidrasyon ve 4) yağ asitlerinin ikinci geri kazanımı. Şek. Şekil 13, yağ asitlerinin sentezine yönelik bir şemayı göstermektedir. Yağ asidi zincirinin uzatılmasının bir döngüsü ardışık dört reaksiyonu içerir.
Şekil 13 - Yağ asitlerinin sentezi için şema
İlk reaksiyonda (1) - yoğunlaşma reaksiyonu - asetil ve malonil grupları birbirleriyle etkileşime girerek asetoasetil-ABP'yi oluşturur ve aynı anda CO2 (C1) salınır. Bu reaksiyon, yoğunlaşan enzim b-ketoasil-ABP sentetaz tarafından katalize edilir. Malonil-APB'den ayrılan C02, asetil-APB karboksilasyon reaksiyonunda yer alan C02 ile aynıdır. Böylece yoğunlaşma reaksiyonu sonucunda iki (C2) ve üç karbonlu (C3) bileşenlerden dört karbonlu bir bileşik (C4) oluşumu meydana gelir.
İkinci reaksiyonda (2), b-ketoasil-ACP redüktaz tarafından katalize edilen bir indirgeme reaksiyonu olan asetoasetil-ACP, b-hidroksibutiril-ACB'ye dönüştürülür. İndirgeyici madde NADPH + H +'dır.
Dehidrasyon döngüsünün üçüncü reaksiyonunda (3), krotonil-APB'yi oluşturmak için b-hidroksibutiril-APB'den bir su molekülü ayrılır. Reaksiyon b-hidroksiasil-ACP dehidrataz tarafından katalize edilir.
Döngünün dördüncü (son) reaksiyonu (4), krotonil-APB'nin bütiril-APB'ye indirgenmesidir. Reaksiyon, enoil-ACP redüktazın etkisi altında ilerler. İndirgeyici maddenin buradaki rolü ikinci molekül NADPH + H + tarafından gerçekleştirilir.
Daha sonra reaksiyon döngüsü tekrarlanır. Diyelim ki palmitik asit (C 16) sentezleniyor. Bu durumda, bütiril-ACB'nin oluşumu 7 döngüden yalnızca ilkiyle tamamlanır; her birinde başlangıç, molonil-ACB molekülünün (C3) - reaksiyonun (5) karboksil ucuna eklenmesidir. Büyüyen yağ asidi zinciri. Bu durumda karboksil grubu CO2 (C1) formunda ayrılır. Bu süreç aşağıdaki gibi temsil edilebilir:
C 3 + C 2 ® C 4 + C 1 - 1 çevrim
C 4 + C 3 ® C 6 + C 1 - 2 döngüsü
C 6 + C 3 ® C 8 + C 1 -3 döngüsü
C 8 + C 3 ® C 10 + C 1 - 4 çevrim
C 10 + C 3 ® C 12 + C 1 - 5 döngüsü
C 12 + C 3 ® C 14 + C 1 - 6 döngüsü
C 14 + C 3 ® C 16 + C 1 - 7 döngüsü
Sadece yüksek doymuş yağ asitleri değil, doymamış yağ asitleri de sentezlenebilir. Tekli doymamış yağ asitleri, açil-CoA oksijenaz tarafından katalize edilen oksidasyon (desatürasyon) sonucu doymuş yağ asitlerinden oluşur. Bitki dokularından farklı olarak hayvan dokularının doymuş yağ asitlerini doymamış yağ asitlerine dönüştürme yeteneği çok sınırlıdır. En yaygın iki tekli doymamış yağ asidi olan palmitooleik ve oleik'in palmitik ve stearik asitlerden sentezlendiği tespit edilmiştir. İnsanlar da dahil olmak üzere memelilerin vücudunda örneğin linoleik (C 18:2) ve linolenik (C 18:3) asitler stearik asitten (C 18:0) oluşturulamaz. Bu asitler esansiyel yağ asitleri olarak sınıflandırılır. Esansiyel yağ asitleri arasında araşidik asit de bulunur (C 20:4).
Yağ asitlerinin desatürasyonuyla (çift bağ oluşumu) birlikte uzama (uzama) da meydana gelir. Üstelik bu süreçlerin her ikisi de birleştirilebilir ve tekrarlanabilir. Yağ asidi zincirinin uzaması, malonil-CoA ve NADPH+H+'nın katılımıyla ilgili asil-CoA'ya iki karbonlu parçaların sırayla eklenmesiyle meydana gelir.
Şekil 14, desatürasyon ve uzama reaksiyonlarında palmitik asidin dönüşüm yollarını göstermektedir.
Şekil 14 - Doymuş yağ asitlerinin dönüşüm şeması
doymamışa
Herhangi bir yağ asidinin sentezi, deaçilaz enziminin etkisi altında HS-ACP'nin asil-ACB'den bölünmesiyle tamamlanır. Örneğin:
Ortaya çıkan asil-CoA, yağ asidinin aktif formudur.