Daha yüksek yağ asitlerinin biyosentezi. Yağ asitlerinin sentez yolu oksidasyondan daha uzundur Malonil koa sentezi
Asetil kalıntılarının mitokondriden sitozole transferi. Aktif enzimler: 1 - sitrat sentaz; 2 - yer değiştirme; 3 - sitrat liyazı; 4 - malat dehidrojenaz; 5 - malik enzimi.
Pirinç. 8-36. Asetil-CoA'nın karboksilasyonu reaksiyonunda biyotinin rolü.
Pirinç. 8-37.Çoklu enzim kompleksinin yapısı - sentezler yağ asitleri. Kompleks, her biri 7 aktif bölgeye ve bir açil taşıyan proteine (ACP) sahip iki özdeş polipeptit zincirinin bir dimeridir. Protomerlerin SH grupları farklı radikallere aittir. Bir SH grubu sisteine, diğeri bir fosfopanteteik asit kalıntısına aittir. Bir monomerin sistein SH grubu, başka bir protomerin 4-fosfopantetheinat SH grubunun yanında bulunur. Böylece, enzimin protomerleri baştan sona düzenlenmiştir. Her bir monomer tüm katalitik bölgeleri içermesine rağmen, 2 protomerden oluşan bir kompleks işlevsel olarak aktiftir. Bu nedenle, 2 yağ asidi aslında aynı anda sentezlenir. Basitlik için, şemalar genellikle bir asit molekülünün sentezindeki reaksiyon sırasını gösterir.
Palmitik asit sentezi. Yağ asidi sentazı: ilk protomerde SH grubu sisteine, ikincisinde fosfopanteteine aittir. Birinci döngünün bitiminden sonra bütiril radikali, birinci protomerin SH grubuna aktarılır. Daha sonra, birinci döngüdeki ile aynı reaksiyon dizisi tekrarlanır. Palmitoil-E, yağ asidi sentazı ile ilişkili bir palmitik asit kalıntısıdır. Sentezlenen yağ asidinde, * ile işaretlenmiş sadece 2 distal karbon asetil-CoA'dan, geri kalanı malonil-CoA'dan gelir.
Pirinç. 8-42.ER'de palmitik asidin uzaması. Palmitik asit radikali, vericisi malonil-CoA olan 2 karbon atomu ile uzatılmıştır.
2. Yağ asidi sentezinin düzenlenmesi
Yağ asidi sentezi için düzenleyici enzim, asetil-CoA karboksilazdır. Bu enzim çeşitli şekillerde düzenlenir.
Enzim alt birim komplekslerinin birleşmesi/ayrışması. Asetil-CoA karboksilaz inaktif formunda, her biri 4 alt birimden oluşan ayrı bir komplekstir. Enzim aktivatörü - sitrat; enzimin aktivitesinin artması sonucunda komplekslerin birleşmesini uyarır. İnhibitör - palmitoil-CoA; kompleksin ayrışmasına ve enzim aktivitesinde azalmaya neden olur.
Asetil-CoA karboksilazın fosforilasyonu/defosforilasyonu. postaabsorptif bir durumda veya fiziksel iş adenilat siklaz sistemi yoluyla glukagon veya epinefrin, protein kinaz A'yı aktive eder ve asetil-CoA karboksilaz alt birimlerinin fosforilasyonunu uyarır. Fosforile enzim inaktiftir ve yağ asidi sentezi durur. Emme döneminde, insülin fosfatazı aktive eder ve asetil-CoA karboksilaz defosforile olur (Şekil 8-41). Daha sonra sitratın etkisi altında enzim protomerlerinin polimerizasyonu gerçekleşir ve aktif hale gelir. Sitrat, enzimi aktive etmenin yanı sıra, yağ asitlerinin sentezinde başka bir işleve sahiptir. Emme döneminde, sitrat, asetil kalıntısının sitozole taşındığı karaciğer hücrelerinin mitokondrilerinde birikir.
Enzim sentezinin uyarılması. Karbonhidrat bakımından zengin ve yağ bakımından fakir gıdaların uzun süreli tüketimi, enzimlerin sentezinin indüklenmesini uyaran insülin sekresyonunda bir artışa yol açar: asetil-CoA karboksilaz, yağ asidi sentaz, sitrat liyaz, izositrat dehidrojenaz. Bu nedenle, aşırı karbonhidrat tüketimi, glikoz katabolizma ürünlerinin yağlara dönüşümünün hızlanmasına yol açar. Açlık veya yağ bakımından zengin yiyecekler, enzimlerin ve buna bağlı olarak yağların sentezinde bir azalmaya yol açar.
| " |
Vücuttaki yağların sentezi esas olarak fazla gelen ve glikojen sentezi için kullanılmayan karbonhidratlardan oluşur. Ek olarak, bazı amino asitler de lipitlerin sentezinde yer alır. Glikojen ile karşılaştırıldığında, yağlar daha az oksitlenmiş ve hidratlanmış oldukları için daha kompakt bir enerji depolama biçimini temsil eder. Aynı zamanda yağ hücrelerinde nötr lipitler şeklinde depolanan enerji miktarı glikojenin aksine hiçbir şekilde sınırlandırılmamıştır. Lipogenezdeki merkezi süreç, hemen hemen tüm lipid gruplarının bir parçası oldukları için yağ asitlerinin sentezidir. Ayrıca, yağlarda ATP moleküllerinin kimyasal enerjisine dönüştürülebilen ana enerji kaynağının, yağ asitlerinin oksidatif dönüşüm süreçleri olduğu unutulmamalıdır.
Yağ asitlerinin biyosentezi
Yağ asidi sentezi için yapısal öncü, asetil-CoA'dır. Bu bileşik, mitokondriyal matriste, oksidatif dekarboksilasyon reaksiyonunun bir sonucu olarak ve ayrıca yağ asitlerinin p-oksidasyonu sürecinde esas olarak piruvattan oluşur. Sonuç olarak, hidrokarbon zincirleri, iki karbonlu fragmanların asetil-CoA formunda sıralı olarak eklenmesi sırasında birleştirilir, yani yağ asidi biyosentezi, aynı şekilde, ancak p-oksidasyona kıyasla ters yönde gerçekleşir.
Bununla birlikte, termodinamik olarak olumlu, geri döndürülemez ve farklı şekilde düzenlenmiş hale gelmelerinden dolayı bu iki süreci birbirinden ayıran bir dizi özellik vardır.
Ana not edilmelidir ayırt edici özellikleri yağ asidi anabolizması.
- Ökaryotik hücrelerde hidrokarbon zincir uzunluğu C16'ya (palmitik asit) kadar olan doymuş asitlerin sentezi, hücrenin sitozolünde gerçekleştirilir. Mitokondride ve kısmen doymuş asitlerin doymamış asitlere dönüştürüldüğü ER'de daha fazla zincir uzantısı meydana gelir.
- Termodinamik olarak önemli olan, asetil-CoA'nın karboksilasyonu ve oluşumu ATP molekülünün bir makroerjik bağını gerektiren malonil-CoA'ya (COOH-CH2-COOH) dönüşmesidir. Palmitik asidin sentezi için gerekli sekiz asetil-CoA molekülünden sadece biri reaksiyona asetil-CoA formunda, geri kalan yedi molekül malonil-CoA formunda dahil edilir.
- NADPH, keto grubunun hidroksi grubuna indirgenmesi için indirgeyici eşdeğerlerin donörü olarak işlev görürken, geri tepki p-oksidasyon sürecinde NADH veya FADH 2 azalır asil-CoA dehidrojenasyon reaksiyonlarında.
- Yağ asidi anabolizmasını katalize eden enzimler, "yüksek yağ asidi sentetazı" adı verilen tek bir çoklu enzim kompleksi halinde birleştirilir.
- Yağ asidi sentezinin tüm aşamalarında, aktive edilmiş asil kalıntıları, yağ asitlerinin p-oksidasyonu sürecinde olduğu gibi, koenzim A ile değil, asil taşıyan bir protein ile ilişkilidir.
İntramitokondriyal asetil-CoA'nın sitoplazmaya taşınması. Asetil-CoA, hücrede esas olarak mitokondri içi oksidasyon reaksiyonları sürecinde oluşur. Mitokondriyal zarın asetil-CoA'ya geçirgen olmadığı bilinmektedir.
Asetil-CoA'nın mitokondriden sitoplazmaya transferini sağlayan iki taşıma sistemi bilinmektedir: daha önce açıklanan asil-karnitin mekanizması ve sitrat taşıma sistemi (Şekil 23.14).
Pirinç. 23.14.
Mitokondriyal asetil-CoA'nın nitrat mekanizmasıyla sitoplazmaya taşınması sürecinde, önce oksaloasetat ile etkileşime girerek sitrat'a dönüşür (üç döngünün ilk reaksiyonu). karboksilik asitler sitrat sentaz enzimi tarafından katalize edilen; bölüm 19). Ortaya çıkan sitrat, koenzim A'nın katılımıyla oksaloasetat ve asetil-CoA'ya katılımıyla sitrat liyaz enzimi tarafından bölündüğü spesifik bir translokaz tarafından sitoplazmaya aktarılır. ATP hidrolizi ile birleştirilmiş bu reaksiyonun mekanizması aşağıda verilmiştir:
Mitokondriyal zarın oksaloasetata karşı geçirimsiz olması nedeniyle, halihazırda sitoplazmada NADH tarafından malata indirgenir ve bu, belirli bir translokazın katılımıyla oksalat asetata oksitlendiği mitokondriyal matrise geri dönebilir. Böylece, metokondriyal zar boyunca asetil taşınmasının sözde mekik mekanizması tamamlanır. Sitoplazmik malatın bir kısmı oksidatif dskarboksilasyona uğrar ve koenzimi NADP + olan özel bir "malik" enziminin yardımıyla piruvata dönüştürülür. Asetil-CoA ve CO2 ile birlikte indirgenmiş NADPH, yağ asitlerinin sentezinde kullanılır.
Sitratın sitoplazmaya yalnızca mitokondriyal matristeki konsantrasyonu yeterince yüksek olduğunda, örneğin aşırı karbonhidrat varlığında, trikarboksilik asit döngüsü asetil-CoA tarafından sağlandığında taşındığına dikkat edin.
Böylece sitrat mekanizması hem asetil-CoA'nın mitokondriden taşınmasını hem de yağ asidi sentezinin indirgeme reaksiyonlarında kullanılan NADPH ihtiyacının yaklaşık %50'sini sağlar. Ek olarak, NADPH ihtiyacı, glikoz oksidasyonunun pentoz fosfat yolu tarafından da karşılanır.
20.1.1. Daha yüksek yağ asitleri vücutta karbonhidrat metabolizmasının metabolitlerinden sentezlenebilir. Bu biyosentez için başlangıç bileşiği asetil-CoA, glikozun glikolitik parçalanmasının bir ürünü olan piruvattan mitokondride oluşur. Yağ asidi sentezinin yeri, bir multienzim kompleksinin bulunduğu hücrelerin sitoplazmasıdır. yüksek yağ asitlerinin sentetazı. Bu kompleks, ilişkili altı enzimden oluşur. asil taşıyan protein, iki ücretsiz SH grubu (APB-SH) içerir. Sentez, iki karbonlu parçaların polimerizasyonuyla gerçekleşir, nihai ürünü, 16 karbon atomu içeren doymuş bir yağ asidi olan palmitik asittir. Sentezde yer alan zorunlu bileşenler NADPH (karbonhidrat oksidasyonunun pentoz fosfat yolunun reaksiyonlarında oluşan bir koenzim) ve ATP'dir.
20.1.2. Asetil-CoA sitrat mekanizması yoluyla mitokondriden sitoplazmaya girer (Şekil 20.1). Mitokondride, asetil-CoA oksaloasetat (bir enzim - sitrat sentaz), ortaya çıkan sitrat, özel bir taşıma sistemi kullanılarak mitokondriyal zar boyunca taşınır. Sitoplazmada sitrat, HS-CoA ve ATP ile reaksiyona girerek tekrar asetil-CoA ve oksaloasetata (bir enzim - sitrat liyaz).
Şekil 20.1. Asetil gruplarının mitokondriden sitoplazmaya transferi.
20.1.3. Yağ asitlerinin sentezi için ilk reaksiyon, asetil-CoA'nın malonil-CoA oluşumu ile karboksilasyonudur (Şekil 20.2). Asetil-CoA karboksilaz enzimi sitrat tarafından aktive edilir ve daha yüksek yağ asitlerinin CoA türevleri tarafından inhibe edilir.
Şekil 20.2. Asetil-CoA karboksilasyon reaksiyonu.
Asetil-CoA ve malonil-CoA daha sonra asil taşıyan proteinin SH gruplarıyla etkileşime girer (Şekil 20.3).
Şekil 20.3. Asetil-CoA ve malonil-CoA'nın asil taşıyan bir protein ile etkileşimi.
Şekil 20.4. Yağ asidi biyosentezinin bir döngüsünün reaksiyonları.
Reaksiyon ürünü, yeni bir malonil-CoA molekülü ile etkileşime girer ve döngü, bir palmitik asit kalıntısı oluşana kadar birçok kez tekrarlanır.
20.1.4. β-oksidasyona kıyasla yağ asidi biyosentezinin temel özelliklerini hatırlayın:
- yağ asitlerinin sentezi esas olarak hücrenin sitoplazmasında ve oksidasyon - mitokondride gerçekleştirilir;
- asetil-CoA'ya CO2 bağlanması sürecine katılım;
- asil taşıyan protein yağ asitlerinin sentezinde yer alır ve koenzim A oksidasyonda yer alır;
- yağ asitlerinin biyosentezi için redoks koenzimleri NADPH gereklidir ve β-oksidasyon için NAD+ ve FAD gereklidir.
Yiyecekle birlikte, temel olanlar da dahil olmak üzere çeşitli yağ asitleri vücuda girer. Esansiyel yağ asitlerinin önemli bir kısmı karaciğerde, daha az ölçüde - yağ dokusunda ve emziren meme bezinde sentezlenir. Yağ asitlerinin sentezi için karbon kaynağı, emilim döneminde glikozun parçalanması sırasında oluşan asetil-CoA'dır. Böylece vücuda giren fazla karbonhidratlar önce yağ asitlerine sonra da yağlara dönüşür.
Yağ asidi biyosentezi en aktif olanıdır. Dinlenme sırasında veya yemekten sonra karaciğer, bağırsaklar, yağ dokusu hücrelerinin sitozolü.
Geleneksel olarak, 4 biyosentez aşaması ayırt edilebilir:
1. Glikoz, diğer monosakkaritler veya ketojenik amino asitlerden asetil-SCoA oluşumu.
2. Asetil-SCoA'nın mitokondriden sitozole transferi:
Yağ asitlerinin biyosentezi, NADPH, ATP, Mn2+ ve HCO3-'ün (CO2 kaynağı olarak) katılımıyla ilerler; substrat asetil-CoA'dır
malonil-CoA oluşumu. Yağ asidi biyosentezinin ilk reaksiyonu, bikarbonat, ATP ve manganez iyonları gerektiren asetil-CoA'nın karboksilasyonudur. Bu reaksiyon, asetil-CoA karboksilaz enzimi tarafından katalize edilir.
Reaksiyon iki aşamada ilerler:
I - ATP'nin katılımıyla biyotinin karboksilasyonu ve
II - malonil-CoA oluşumuyla sonuçlanan karboksil grubunun asetil-CoA'ya transferi
yağ asidi sentetaz (sentaz) adı verilen bir çoklu enzim kompleksi, sözde asil taşıyan protein (ACP) ile ilişkili 6 enzimden oluşur.
Yağ asidi sentezi, deasilaz enziminin etkisi altında asil-ACP'den HS-ACP'nin bölünmesiyle tamamlanır.
1. glikoz dönüşümlerinin pentoz fosfat yolu fikri. Ribuloz-5-fosfat aşamasına kadar oksidatif reaksiyonlar. Pentoz fosfat yolunun özet sonuçları. NADP*H ve pentoz oluşumu. Dağıtım ve fizyolojik önemi.
GLİKOZ DÖNÜŞÜMÜNÜN PENTOSOPOSFAT YOLU
Heksomonofosfat şantı olarak da adlandırılan pentoz fosfat yolu, glikoz-6-fosfatın oksidasyonu için alternatif bir yoldur. Pentoz fosfat yolu 2 fazdan (kısımlardan) oluşur - oksidatif ve oksidatif olmayan.
Oksidatif fazda, glikoz-6-fosfat geri dönüşümsüz olarak pentoza - ribuloz-5-fosfata oksitlenir ve indirgenmiş NADPH oluşur.
Oksidatif olmayan fazda, ribuloz-5-fosfat geri dönüşümlü olarak riboz-5-fosfata ve glikoliz metabolitlerine dönüştürülür.
Pentoz fosfat yolu, hücrelere pürin ve pirimidin nükleotitlerinin sentezi için riboz ve indirgeme işlemlerinde kullanılan hidrojene koenzim NADPH sağlar.
Pentoz fosfat yolunun genel denklemi şu şekilde ifade edilir:
3 Glikoz-6-fosfat + 6 NADP+ -> 3 CO2 + 6 (NADPH + H+) + 2 Fruktoz-6-fosfat + Gliseraldehit-3-fosfat.
Pentoz fosfat yolunun enzimleri sitozolde lokalizedir.
En aktif pentoz fosfat yolu, yağ dokusu, karaciğer, adrenal korteks, eritrositler, emzirme döneminde meme bezi, testislerde meydana gelir.
Yağ asitlerinin sentezi hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. Mitokondride esas olarak mevcut yağ asidi zincirlerinin uzaması meydana gelir. Palmitik asidin (16 karbon atomu), hepatik hücrelerin sitoplazmasında ve bu hücrelerin mitokondrilerinde, hücrenin sitoplazmasında hali hazırda sentezlenen palmitik asitten veya eksojen kaynaklı yağ asitlerinden, yani sentezlendiği tespit edilmiştir. 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 prostetik grup olarak biotin içerir. Bir biyotin inhibitörü olan avidin, genel olarak yağ asitlerinin sentezinin yanı sıra bu reaksiyonu da inhibe eder.
Asetil-CoA karboksilazın, her biri biyotin, biyotin karboksilaz, karboksibiyotin transfer proteini, transkarboksilaz ve düzenleyici bir allosterik merkez, örn. polienzimatik bir komplekstir.
Reaksiyon iki aşamada ilerler: I - ATP ve II'nin katılımıyla biyotinin karboksilasyonu - karboksil grubunun asetil-CoA'ya transferi, sonuçta malonil-CoA oluşumu:
Yağ asidi sentetaz (sentaz) olarak adlandırılan çoklu enzim kompleksi, asil transfer proteini (ACP) ile ilişkili 6 enzimden oluşur. Sentetaz sistemindeki bu protein, CoA'nın rolünü oynar.İşte yağ asitlerinin sentezi sırasında meydana gelen bir dizi reaksiyon:
bütiril-ACB oluşumu, her birinin başlangıcı, büyüyen yağ asidi zincirinin karboksil ucuna bir malonil-ACB molekülünün eklenmesi olan 7 döngünün yalnızca ilkini tamamlar. Bu durumda, malonil-APB'nin distal karboksil grubu CO2 formunda ayrılır. Örneğin, birinci döngüde oluşan bütiril-APB, malonil-APB ile etkileşime girer:
Yağ asidi sentezi, deasilaz enziminin etkisi altında asil-ACP'den HS-ACP'nin bölünmesiyle tamamlanır. Örneğin:
Palmitik asit sentezi için genel denklem şu şekilde yazılabilir:
Doymamış yağ asitlerinin oluşumu. yağ asitlerinin uzaması
palmitooleik ve oleik - palmitik ve stearik asitlerden sentezlenir.
Yağ asitlerinin desatürasyonu (çift bağ oluşumu) ile birlikte mikrozomlarda uzamaları (uzamaları) da meydana gelir ve bu işlemlerin her ikisi de birleştirilebilir ve tekrarlanabilir. Yağ asidi zincirinin uzaması, malonil-CoA ve NADPH'nin katılımıyla karşılık gelen asil-CoA'ya sırayla iki karbonlu fragmanların eklenmesiyle gerçekleşir. Yağ asitlerinin uzamasını katalize eden enzimatik sisteme elongaz denir. Şema, desatürasyon ve uzama reaksiyonlarında palmitik asidin transformasyonu için yolları göstermektedir.
FA sentezinin düzenlenmesi:
Ac-CoA karboksilaz enziminin alt birimlerinin komplekslerinin birleşmesi/ayrışması. Aktivatör - sitrat; inhibitörü palmitoil-CoA'dır.
fosforilasyon/de=//=. fosforile edilmiş f. inaktif (glukagon ve adrenalin). İnsülin defosforilasyona neden olur - aktif hale gelir.
enzim sentezinin indüklenmesi. Aşırı u/v tüketimi - katabolizma ürünlerinin yağlara dönüşümünün hızlanması; açlık veya yağ açısından zengin bir diyet, enzimlerin ve yağların sentezinde azalmaya yol açar.