Rasvhapete biosüntees toimub kõige aktiivsemalt maksarakkude, soolte, rasvkoe tsütosoolis. puhata või peale sööki.
Tavaliselt eristatakse 4 biosünteesi etappi:
1. Atsetüül-SCoA moodustumine glükoosist, teistest monosahhariididest või ketogeensetest aminohapetest.
2. Atsetüül-SCoA ülekandmine mitokondritest tsütosooli:
- võib kombineerida karnitiin, nii nagu kõrgemad rasvhapped kanduvad mitokondritesse, kuid siin toimub transport teises suunas,
- tavaliselt sisaldub sidrunhape tekkis esimeses CTC reaktsioonis.
Mitokondritest pärinev tsitraat lõhustatakse tsütosoolis ATP tsitraatlüaas oksaloatsetaadiks ja atsetüül-SCoA-ks.
Atsetüül-SCoA moodustumine sidrunhappest
Oksaloatsetaat redutseeritakse edasi malaadiks ja viimane kas siseneb mitokondritesse (malaat-aspartaadi süstik) või dekarboksüleeritakse õunensüümi ("õun" ensüüm) toimel püruvaadiks.
3. Malonüül-SCoA moodustumine atsetüül-SCoA-st.
Atsetüül-SCoA karboksüülimist katalüüsib atsetüül-SCoA karboksülaas, kolme ensüümi multiensüümne kompleks.
Malonüül-SCoA moodustumine atsetüül-SCoA-st
4. Palmitiinhappe süntees.
Rakendatud multiensümaatiline kompleks" rasvhapete süntaas" (sünonüüm palmitaadi süntaas), mis sisaldab 6 ensüümi ja atsüüli kandvat valku (ACP).
Atsüüli kandev valk sisaldab pantoteenhappe derivaati - 6-fosfopanteteiin(FP), millel on HS-rühm, nagu HS-CoA. Üks kompleksi ensüüme, 3-ketoatsüülsüntaas, sisaldab ka tsüsteiini koostises HS-rühma. Nende rühmade koostoime määrab rasvhapete, nimelt palmitiinhappe biosünteesi alguse ja jätkumise. Sünteesireaktsioonid nõuavad NADPH-d.
Rasvhapete süntaasi aktiivsed rühmad
Esimeses kahes reaktsioonis seotakse malonüül-SCoA järjestikku atsüüli kandva valgu fosfopanteteiiniga ja atsetüül-SCoA 3-ketoatsüülsüntaasi tsüsteiiniga.
3-ketoatsüülsüntaas katalüüsib kolmandat reaktsiooni – atsetüülrühma üleminekut C2 malonüüliks koos karboksüülrühma elimineerimisega.
Lisaks ketorühm redutseerimisreaktsioonides ( 3-ketoatsüülreduktaas), dehüdratsioon (dehüdrataas) ja taas taastumine (enoüülreduktaas) muutub metüleeniks, moodustades küllastunud atsüüli, seotud fosfopanteteiiniga.
Atsüültransferaas kannab saadud atsüüli üle tsüsteiiniks 3-ketoatsüüli süntaasid, malonüül-SCoA seotakse fosfopanteteiiniga ja tsüklit korratakse 7 korda, kuni moodustub palmitiinhappe jääk. Seejärel lõhustatakse palmitiinhape kompleksi kuuenda ensüümi tioesteraasi toimel.
Rasvhapete sünteesi reaktsioonid
Rasvhappeahela pikenemine
Sünteesitud palmitiinhape siseneb vajadusel endoplasmaatilisesse retikulumi. Siin koos malonüül-S-CoA ja NADPH ahel pikeneb kuni C 18 või C 20 .
Ka küllastumata rasvhapped (oleiin-, linool-, linoleenhape) võivad eikosaanhappe derivaatide (C 20) moodustumisega pikeneda. Kuid kaksiksideme toovad sisse loomarakud mitte rohkem kui 9 süsinikuaatomit, seetõttu sünteesitakse ω3- ja ω6-polüküllastumata rasvhappeid ainult vastavatest lähteainetest.
Näiteks arahhidoonhape võib rakus tekkida ainult linoleen- või linoolhapete juuresolekul. Sel juhul dehüdrogeenistatakse linoolhape (18:2) γ-linoleenhappeks (18:3) ja pikenetakse eikosotrieenhappeks (20:3), viimane dehüdrogeenitakse edasi arahhidoonhappeks (20:4). Nii tekivad ω6-seeria rasvhapped
ω3-seeria rasvhapete, näiteks timnodoonhappe (20:5) moodustamiseks on vajalik α-linoleenhappe (18:3) olemasolu, mis dehüdreerib (18:4), pikendab (20: 4) ja dehüdreerib uuesti (20:5).
Toiduga satuvad kehasse mitmesugused rasvhapped, sealhulgas asendamatud. Märkimisväärne osa asendamatutest rasvhapetest sünteesitakse maksas, vähemal määral - rasvkoes ja imetavas piimanäärmes. Süsiniku allikaks rasvhapete sünteesiks on atsetüül-CoA, mis tekib glükoosi lagunemisel imendumisperioodil. Seega muundatakse kehasse sisenevad liigsed süsivesikud rasvhapeteks ja seejärel rasvadeks.
Rasvhapete biosüntees on kõige aktiivsem maksa, soolte, rasvkoe rakkude tsütosool puhkeolekus või pärast söömist.
Tavaliselt eristatakse 4 biosünteesi etappi:
1. Atsetüül-SCoA moodustumine glükoosist, teistest monosahhariididest või ketogeensetest aminohapetest.
2. Atsetüül-SCoA ülekandmine mitokondritest tsütosooli:
Rasvhapete biosüntees toimub NADPH, ATP, Mn2+ ja HCO3– (CO2 allikana) osalusel; substraadiks on atsetüül-CoA
Malonüül-CoA moodustumine. Rasvhapete biosünteesi esimene reaktsioon on atsetüül-CoA karboksüülimine, mis nõuab vesinikkarbonaati, ATP-d ja mangaaniioone. Seda reaktsiooni katalüüsib ensüüm atsetüül-CoA karboksülaas.
Reaktsioon toimub kahes etapis:
I - biotiini karboksüülimine ATP osalusel ja
II - karboksüülrühma ülekandmine atsetüül-CoA-ks, mille tulemusena moodustub malonüül-CoA
mitme ensüümi kompleks, mida nimetatakse rasvhapete süntetaasiks (süntaas), koosneb 6 ensüümist, mis on seotud niinimetatud atsüüli kandva valguga (ACP).
Rasvhapete süntees viiakse lõpule HS-ACP lõhustamisega atsüül-ACP-st deatsülaasi ensüümi mõjul.
1. idee glükoosi transformatsioonide pentoosfosfaadi rajast. Oksüdatiivsed reaktsioonid kuni riboloos-5-fosfaadi staadiumini. Pentoosfosfaadi raja kokkuvõtlikud tulemused. NADP*H ja pentoosi moodustumine. Jaotumine ja füsioloogiline tähtsus.
PENTOSOFOSFAADI GLÜKOOSI MUUNDAMISE RAJA
Pentoosfosfaadi rada, mida nimetatakse ka heksomonofosfaadi šundiks, on alternatiivne glükoos-6-fosfaadi oksüdatsioonirada. Pentoosfosfaadi rada koosneb 2 faasist (osadest) – oksüdatiivsest ja mitteoksüdatiivsest.
Oksüdatiivses faasis oksüdeerub glükoos-6-fosfaat pöördumatult pentoosiks - ribuloos-5-fosfaadiks ja moodustub redutseeritud NADPH.
Mitteoksüdatiivses faasis muudetakse ribuloos-5-fosfaat pöörduvalt riboos-5-fosfaadiks ja glükolüüsi metaboliitideks.
Pentoosfosfaadi rada annab rakkudele riboosi puriini ja pürimidiini nukleotiidide sünteesiks ning hüdrogeenitud koensüümi NADPH, mida kasutatakse redutseerimisprotsessides.
Pentoosfosfaadi raja üldist võrrandit väljendatakse järgmiselt:
3 Glükoos-6-fosfaat + 6 NADP+ -> 3 CO2 + 6 (NADPH + H+) + 2 Fruktoos-6-fosfaat + Glütseraldehüüd-3-fosfaat.
Pentoosfosfaadi raja ensüümid paiknevad tsütosoolis.
Kõige aktiivsem pentoosfosfaadi rada esineb rasvkoes, maksas, neerupealiste koores, erütrotsüütides, imetamise ajal piimanäärmes, munandites.
VALGEVENE RIIKLIK INFOTEADUSTE JA RAADIOELEKTROONIKA ÜLIKOOL
ETT osakond
ESSEE
Teema kohta:
Küllastumata rasvhapete oksüdatsioon. kolesterooli biosüntees. Membraani transport»
MINSK, 2008
Küllastumata rasvhapete oksüdatsioonalates.
Põhimõtteliselt esineb see samamoodi kui küllastunud, kuid on olemas funktsioone. Looduslikult esinevate küllastumata rasvhapete kaksiksidemed on cis-konfiguratsioonis, samas kui küllastumata hapete CoA estrites, mis on oksüdatsiooni vaheühendid, on kaksiksidemed trans-konfiguratsioonis. Kudedes on ensüüm, mis muudab cis-trans-kaksiksideme konfiguratsiooni.
Ketoonkehade ainevahetus.
Mõiste ketooni (atsetooni) kehad tähendab atsetoäädikhapet, α-hüdroksüvõihapet ja atsetooni. Ketoonkehad tekivad maksas atsetoatsetüül-CoA deatsüülimise tulemusena. On tõendeid, mis näitavad ketoonkehade olulist rolli energia homöostaasi säilitamisel. Ketoonkehad on omamoodi lihaste, aju ja neerude kütusetarnijad ning toimivad osana regulatiivsest mehhanismist, mis takistab rasvhapete mobiliseerimist depoost.
lipiidide biosüntees.
Lipiidide biosüntees glükoosist on enamikus organismides oluline metaboolne lüli. Glükoos võib kogustes, mis ületavad vahetut energiavajadust, olla ehitusmaterjaliks rasvhapete ja glütserooli sünteesiks. Rasvhapete süntees kudedes toimub raku tsütoplasmas. Mitokondrites toimub peamiselt olemasolevate rasvhappeahelate pikenemine.
Rasvhapete ekstramitokondriaalne süntees.
Rasvhapete sünteesi ehitusplokk raku tsütoplasmas on atsetüül-CoA, mis pärineb peamiselt mitokondritest. Süntees eeldab süsinikdioksiidi ja vesinikkarbonaadi ioonide ning tsitraadi olemasolu tsütoplasmas. Mitokondriaalne atsetüül-CoA ei saa difundeeruda raku tsütoplasmasse, kuna mitokondriaalne membraan on sellele mitteläbilaskev. Mitokondriaalne atsetüül-CoA interakteerub oksaloatsetaadiga, moodustades tsitraadi ja tungib raku tsütoplasmasse, kus see lõhustatakse atsetüül-CoA-ks ja oksaloatsetaadiks.
On veel üks viis atsetüül-CoA tungimiseks läbi membraani - karnitiini osalusel.
Rasvhapete biosünteesi etapid:
Malonüül-CoA moodustumine süsinikdioksiidi (biotiin-ensüümi ja ATP) sidumisel koensüüm A-ga. Selleks on vaja NADPH 2 olemasolu.
Küllastumata rasvhapete moodustumine:
Imetajate kudedes on 4 küllastumata rasvhapete perekonda -
1.palmitoleiin-, 2.oleiin-, 3.linool-,4.linoleenhape
1 ja 2 sünteesitakse palmitiin- ja steariinhappest.
triglütseriidide biosüntees.
Triglütseriidide süntees pärineb glütseroolist ja rasvhapetest (steariin-, palmitiin-, oleiinhape). Triglütseriidide biosünteesi rada toimub glütserool-3-fosfaadi moodustumise kaudu.
Glütserool-3-fosfaat atsüülitakse ja moodustub fosfatiidhape. Sellele järgneb fosfatiidhappe defosforüülimine ja 1,2-diglütseriidi moodustumine. Sellele järgneb esterdamine atsüül-CoA molekuliga ja triglütseriidide moodustumine. Glütserofosfolipiidid sünteesitakse endoplasmaatilises ahelas.
Küllastunud rasvhapete biosüntees.
Malonüül-CoA on kahe süsiniku ühiku vahetu eelkäija rasvhapete sünteesis.
Küllastunud rasvhapete täielikku sünteesi katalüüsib spetsiaalne süntetaasi kompleks, mis koosneb 7 ensüümist. Süntetaasi süsteem, mis katalüüsib rasvhapete sünteesi tsütoplasma lahustuvas fraktsioonis, vastutab järgmise üldreaktsiooni eest, milles üks atsetüül-CoA molekul ja 7 malonüül-CoA molekuli kondenseeruvad, moodustades ühe palmitiinhappe molekuli (redutseerimine toimub NADPH). Ainus reaktsiooniks vajalik atsetüül-CoA molekul on initsiaator.
Malonüül-CoA moodustumine:
1. Tsitraat on võimeline läbima mitokondriaalset membraani tsütoplasmasse. Mitokondriaalne atsetüül-CoA viiakse oksaloatsetaadiks, moodustades tsitraadi, mis võib läbida mitokondriaalse membraani transpordisüsteemi kaudu tsütoplasmasse. Tsütoplasmas lagundatakse tsitraat atsetüül-CoA-ks, mis koostoimes süsinikdioksiidiga muutub malonüül-CoA-ks. Kogu rasvhapete sünteesi protsessi piiravaks ensüümiks on atsetüül-CoA karboksülaas.
2. Rasvhapete sünteesil toimib atsüüli kandev valk omamoodi ankruna, millele alifaatse ahela moodustumise reaktsioonide käigus kinnituvad atsüülvaheühendid. Mitokondrites pikendatakse küllastunud rasvhappeid CoA estrite kujul CoA järjestikuse lisamisega. Atsetüül-CoA ja malonüül-CoA atsüülrühmad kantakse üle atsüülkandjavalgu tioolrühmadesse.
3. Pärast nende kahe süsiniku fragmentide kondenseerumist taastatakse need kõrgemate küllastunud rasvhapete moodustumisega.
Järgmised etapid rasvhapete sünteesis tsütoplasmas on sarnased mitokondriaalse β-oksüdatsiooni pöördreaktsioonidele. Selle protsessi rakendamine kõigi vaheproduktidega on tugevalt seotud suure mitme ensüümi kompleksiga – rasvhapete süntetaasiga.
rasvhapete metabolismi reguleerimine.
Rasvade metabolismi protsesse kehas reguleerib neurohumoraalne rada. Samal ajal teostavad kesknärvisüsteem ja ajukoor erinevate hormonaalsete mõjude koordineerimist. Ajukoor avaldab rasvkoele troofilist mõju kas sümpaatilise ja parasümpaatilise süsteemi või endokriinsete näärmete kaudu.
Teatud suhte säilitamine rasvhapete katabolismi ja anabolismi vahel maksas on seotud rakusiseste metaboliitide mõjuga, samuti hormonaalsete tegurite ja tarbitava toidu mõjuga.
α-oksüdatsiooni reguleerimisel on substraadi kättesaadavus ülimalt oluline. Rasvhapete sisenemine maksarakkudesse on tagatud:
1. rasvhapete püüdmine rasvkoest, selle protsessi reguleerimine toimub hormoonide poolt.
2. rasvhapete püüdmine (rasvade sisalduse tõttu toidus).
3. rasvhapete vabanemine lipaasi toimel maksa triglütseriididest.
Teine kontrolliv tegur on energia salvestamise tase rakus (ADP ja ATP suhe). Kui ADP-d on palju (raku energiavarud on väikesed), siis tekivad konjugatsioonireaktsioonid, mis aitavad kaasa ATP sünteesile. ATP sisalduse suurendamisel inhibeeritakse ülaltoodud reaktsioonid ning kogunenud rasvhappeid kasutatakse rasvade ja fosfolipiidide biosünteesiks.
Sidrunhappe tsükli võime kataboliseerida α-oksüdatsioonil tekkivat atsetüül-CoA-d on oluline rasvhapete katabolismi üldise energiapotentsiaali realiseerimiseks, samuti ketoonkehade (atsetoäädikhape, α-hüdroksübutüraat ja atsetoon) soovimatu akumulatsiooni realiseerimiseks. .
Insuliin suurendab rasvhapete biosünteesi, süsivesikute muundumist rasvadeks. Adrenaliin, türoksiin ja kasvuhormoon aktiveerivad rasvade lagunemise (lipolüüsi).
Hüpofüüsi hormoonide ja suguhormoonide tootmise vähenemine põhjustab rasvade sünteesi stimuleerimist.
Lipiidide ainevahetuse häired
1. Rasvade imendumisprotsesside rikkumine
a) pankrease lipaasi ebapiisav tarbimine
b) sapi soolestikku voolamise rikkumine
c) seedetrakti rikkumine (epiteeli katte kahjustus).
2. Rasvade verest kudedesse ülekandmise protsesside rikkumine - rasvhapete üleminek vereplasma külomikronitest rasvaladudesse on häiritud. See on pärilik haigus, mis on seotud ensüümi puudumisega.
3. Ketonuuria ja ketoneemia - diabeetikutel paastumisel suureneb ketokehade sisaldus - see on ketoneemia. Selle seisundiga kaasneb ketonuuria (ketokehade esinemine uriinis). Ketoonkehade ebatavaliselt kõrge kontsentratsiooni tõttu sissevoolavas veres ei suuda lihased ja teised organid nende oksüdatsiooniga toime tulla.
4. Ateroskleroos ja lipoproteiinid. Teatud lipoproteiinide klasside juhtiv roll ateroskleroosi patogeneesis on tõestatud. Lipiidilaikude ja naastude moodustumisega kaasnevad sügavad degeneratiivsed muutused veresoonte seinas.
Kolesterool
Imetajatel sünteesitakse suurem osa (umbes 90%) kolesteroolist maksas. Suurem osa sellest (75%) kasutatakse nn sapphapete sünteesil, mis aitavad kaasa toiduga kaasas olevate lipiidide seedimisele soolestikus. Need muudavad need hüdrolüütilistele ensüümidele – lipaasidele – paremini ligipääsetavaks. Peamine sapphape on koolhape. Kolesterool on ka teiste oluliste steroidide metaboolne eelkäija, millest paljud toimivad hormoonidena: aldosteroon ja kortisoon, östroon, testosteroon ja androsteroon.
Normaalne kolesterooli tase vereplasmas on vahemikus 150-200 mg / ml. Kõrge tase võib põhjustada kolesterooli naastude ladestumist aordis ja väikestes arterites, mida nimetatakse arterioskleroosiks (ateroskleroosiks). Lõppkokkuvõttes aitab see kaasa südametegevuse rikkumisele. Normaalse kolesteroolitaseme säilitamine toimub õige toitumise korraldamisega, samuti atsetüül-CoA raja in vivo reguleerimisega. Üks viis kõrget vere kolesteroolitaset vähendada on võtta ühendeid, mis vähendavad organismi võimet kolesterooli suu kaudu sünteesida. Kolesterool sünteesitakse maksas ja vereplasmas, pakendatakse lipoproteiinide kompleksidesse, mis kanduvad üle teistesse rakkudesse. Kolesterooli tungimine rakku sõltub membraaniretseptorite olemasolust, mis seovad selliseid komplekse, mis sisenevad rakku endotsütoosi teel ja seejärel vabastavad lüsosomaalsed ensüümid raku sees kolesterooli. Vere kõrge kolesteroolitasemega patsientidel on leitud defektseid retseptoreid, see on geneetiline defekt.
Kolesterool on paljude steroidide, näiteks väljaheite steroidide, sapphapete ja steroidhormoonide eelkäija. Steroidhormoonide moodustumisel kolesteroolist sünteesitakse esmalt vahesaadus pregnenoloon, mis toimib progesterooni eelkäijana - platsenta ja kollaskeha hormooni, meessuguhormoonide (testosteroon), naissuguhormoonide (östrooni) ja veresoonkonna hormoonide eelkäijana. neerupealiste koor (kortikosteroon).
Nende hormoonide biosünteesi peamine lähteaine on aminohape türosiin. Selle allikas on rakkudes -
1. Proteolüüs
2. Tekkimine fenüülalaniinist (oluline AA)
Steroidhormoonide biosüntees, hoolimata nende mitmekesisest toimespektrist, on üks protsess.
Progesteroon on kõigi steroidhormoonide biosünteesis kesksel kohal.
Selle sünteesimiseks on kaks võimalust:
Kolesteroolist
Atsetaadist
Üksikute steroidhormoonide biosünteesi kiiruste reguleerimisel mängivad olulist rolli hüpofüüsi troopilised hormoonid. ACTH stimuleerib kortikaalsete neerupealiste hormoonide biosünteesi.
Biosünteesi ja spetsiifiliste hormoonide vabanemise häiretel on kolm põhjust:
1. Patoloogilise protsessi areng sisesekretsiooninäärmes endas.
2. Kesknärvisüsteemi poolseid protsesse reguleerivate mõjude rikkumine.
3. Üksikute endokriinsete näärmete tegevuse koordineerimise rikkumine.
kolesterooli biosüntees.
Sellel protsessil on 35 etappi.
Seal on 3 peamist:
1. Aktiivse atsetaadi muundamine mevaloonhappeks
2. Skvaleeni teke
3. Skvaleeni oksüdatiivne tsüklistamine kolesterooliks.
Kolesterool on paljude steroidide eelkäija:
Fekaalsed steroidid, sapphapped, steroidhormoonid. Kolesterooli lagunemine on selle muutumine maksas sapphapeteks.
On näidatud, et kolesterooli biosünteesi reguleerimine toimub -hüdroksü-metüülglutarüül-CoA reduktaasi sünteesi ja aktiivsuse muutmise teel. See ensüüm paikneb raku endoplasmaatilise retikulumi membraanides. Selle aktiivsus sõltub kolesterooli kontsentratsioonist, mis viib ensüümi aktiivsuse vähenemiseni. Reduktaasi aktiivsuse reguleerimine kolesterooli poolt on näide võtmeensüümi lõpp-produkti reguleerimisest negatiivse tagasisidega.
Mevaloonhappe biosünteesiks on ka teine tee.
Kaks autonoomset rada on olulised intratsellulaarsete vajaduste jaoks vajaliku kolesterooli biosünteesi (rakumembraani lipoproteiinide sünteesi) rakusiseseks diferentseerumiseks kolesteroolist, mida kasutatakse rasvhapete moodustamiseks. Lipoproteiinide koostises lahkub kolesterool maksast ja siseneb verre. Üldkolesterooli sisaldus vereplasmas on 130-300 mg/ml.
Membraanide molekulaarsed komponendid.
Enamik membraane on umbes 40% lipiididest ja 60% valkudest. Membraanide lipiidne osa sisaldab valdavalt erinevat tüüpi polaarseid lipiide, peaaegu kõik raku polaarsed lipiidid on koondunud selle membraanidesse.
Enamik membraane sisaldab vähe triatsüülglütseroole ja steroole, erandiks on selles mõttes kõrgemate loomarakkude plasmamembraanid, millel on neile iseloomulik kõrge kolesteroolisisaldus.
Erinevate lipiidide suhe on igat tüüpi rakumembraani puhul konstantne ja on seetõttu geneetiliselt määratud. Enamikku membraane iseloomustab sama lipiidide ja valgu suhe. Peaaegu kõik membraanid läbivad kergesti vett ja neutraalseid lipofiilseid ühendeid, vähemal määral polaarseid aineid nagu suhkrud ja amiidid ning väga halvasti läbivad väikesed ioonid nagu naatrium või kloriid.
Enamikku membraane iseloomustab kõrge elektritakistus. Need üldised omadused olid aluseks esimese olulise hüpoteesi loomisele bioloogiliste membraanide struktuuri kohta - elementaarmembraani hüpotees. Hüpoteesi kohaselt koosneb elementaarmembraan segatud polaarsete lipiidide kahekihilisest kihist, milles süsivesinike ahelad on suunatud sissepoole ja moodustavad pideva süsivesiniku faasi ning molekulide hüdrofiilsed pead on suunatud väljapoole, iga kihi pind. topeltlipiidkiht on kaetud monomolekulaarse valgukihiga, mille polüpeptiidahelad on pikliku kujuga. Elementaarmembraani kogupaksus on 90 ongströmi ja lipiidide kaksikkihi paksus on 60-70 angströmi.
Membraanide struktuurne mitmekesisus on suurem kui elementaarmembraani hüpoteesil põhinev.
Muud membraanimudelid:
1. Membraani struktuurvalk paikneb lipiidide topeltkihi sees ning lipiidide süsivesiniku sabad tungivad vabadesse jne.................
Rasvade süntees toimub peamiselt süsivesikutest, mida on tulnud liiga palju ja mida ei kasutata glükogeenivarude täiendamiseks. Lisaks osalevad sünteesis ka mõned aminohapped. Liigne toit aitab kaasa ka rasva kogunemisele.
Rasvhapete sünteesi ehitusplokk raku tsütosoolis on atsetüül-CoA, mis pärineb peamiselt mitokondritest. Ainuüksi atsetüül-Co-A ei saa difundeeruda raku tsütosooli, kuna mitokondriaalne membraan on sellele mitteläbilaskev. Esialgu interakteerub intramitokondriaalne atsetüül-CoA oksaloatsetaadiga, mille tulemusena moodustub tsitraat. Reaktsiooni katalüüsib ensüüm tsitraadi süntaas. Saadud tsitraat transporditakse spetsiaalse trikarboksülaadi transpordisüsteemi abil läbi mitokondriaalse membraani tsütosooli.
Tsütosoolis reageerib tsitraat HS-CoA ja ATP-ga, lagunedes uuesti atsetüül-CoA-ks ja oksaloatsetaadiks. Seda reaktsiooni katalüüsib ATP tsitraatlüaas. Juba tsütosoolis redutseeritakse oksaloatsetaat tsütosoolse malaadi dehüdrogenaasi osalusel malaadiks. Viimane naaseb dikarboksülaadi transpordisüsteemi abil mitokondriaalsesse maatriksisse, kus see oksüdeeritakse oksaloatsetaadiks.
Rasvhapete biosünteesi katalüüsivad kahte tüüpi süntaasi kompleksid, mis mõlemad paiknevad raku lahustuvas osas. Bakterites, taimedes ja loomade madalamates vormides, nagu euglena, leidub kõiki süntaasisüsteemi üksikuid ensüüme autonoomsete polüpeptiididena; atsüülradikaalid on seotud ühega neist, mida nimetatakse atsüüli kandvaks valguks (ACP). Pärmis, imetajatel ja lindudel on süntaasisüsteem polüensümaatiline kompleks, mida ei saa selle aktiivsust häirimata komponentideks jagada ja APB on selle kompleksi osa. Nii bakteriaalne ACP kui ka polüensüümide kompleks ACP sisaldavad pantoteenhapet 4/-fosfopanteteiini kujul. Süntetaasisüsteemis mängib APB CoA rolli. Rasvhapete moodustumist katalüüsiv süntaasikompleks on dimeer. Loomadel on monomeerid identsed ja moodustuvad ühest polüpeptiidahelast, sealhulgas 6 ensüümist, mis katalüüsivad rasvhapete biosünteesi, ja APB-st, mille reaktiivne SH-rühm kuulub 4/-fosfopanteteiini. Selle rühma vahetus läheduses on veel üks tsüsteiinijäägile kuuluv sulfhüdrüülrühm, mis on osa 3-ketoatsüülsitaasist (kondenseeriv ensüüm), mis on osa teisest monomeerist. Kuna sitaasi aktiivsuse avaldumiseks on vajalik mõlema sulfhüdrüülrühma osalemine, on süntaasi kompleks aktiivne ainult dimeerina.
Rasvhapete biosünteesi esimene reaktsioon on atsetüül-CoA karboksüülimine, mis nõuab vesinikkarbonaati, ATP-d ja mangaaniioone. Katalüüsib atsetüül-CoA karboksülaasi reaktsiooni. Ensüüm kuulub ligaaside klassi ja sisaldab proteesirühmana biotiini.
Reaktsioon toimub kahes etapis: I - biotiini karboksüülimine ATP osalusel ja II - karboksüülrühma ülekandmine atsetüül-CoA-le, mille tulemusena moodustub malonüül-CoA:
Malonüül-CoA komplekseeritakse SH-ACP-ga ensüümi malonüültransatsülaasi abil. Järgmine reaktsioon on atsetüül-S-APB ja malonüül-S-APB interaktsioon. Malonüül-S-APB karboksüülrühm vabaneb CO 2 kujul. Atsetoatsetüül-S-ACP redutseeritakse NADP + -sõltuva reduktaasi osalusel, moodustades b-hüdroksübutürüül-S-ACP. Lisaks põhjustab b-hüdroksübutürüül-S-APB hüdratatsioonireaktsioon krotonüül-b-hüdroksübutürüül-S-APB moodustumist, mida NADP + sõltuv reduktaas redutseerib, moodustades butürüül-S-APB. Edasi korratakse vaadeldavat reaktsioonitsüklit: saadud butürüül-S-APB reageerib teise malonüül-S-APB molekuliga, vabastades CO 2 molekuli (joonis 42).
Riis. 42. Rasvhapete biosüntees
Palmitiinhappe (C16) sünteesi korral on vaja korrata kuut reaktsiooni, iga tsükli alguseks on malonüül-S-APB molekuli lisamine sünteesitud rasvhappe karboksüülotsa. kett. Seega, lisades ühe malonüül-S-APB molekuli, suureneb sünteesitud palmitiinhappe süsinikuahel kahe süsinikuaatomi võrra.
Atsetüülijääkide ülekandmine mitokondritest tsütosooli. Aktiivsed ensüümid: 1 - tsitraadi süntaas; 2 - translokaas; 3 - tsitraatlüaas; 4 - malaatdehüdrogenaas; 5 - malik-ensüüm.
Riis. 8-36. Biotiini roll atsetüül-CoA karboksüülimise reaktsioonis.
Riis. 8-37.Multiensüümide kompleksi struktuur on rasvhapete süntees. Kompleks on kahe identse polüpeptiidahela dimeer, millest igaühel on 7 aktiivset saiti ja atsüüli kandev valk (ACP). Protomeeride SH rühmad kuuluvad erinevatesse radikaalidesse. Üks SH rühm kuulub tsüsteiinile, teine fosfopanteethappe jäägile. Ühe monomeeri tsüsteiini-SH-rühm asub teise protomeeri 4-fosfopanteteinaat-SH-rühma kõrval. Seega on ensüümi protomeerid paigutatud peast-saba. Kuigi iga monomeer sisaldab kõiki katalüütilisi saite, on kahest protomeerist koosnev kompleks funktsionaalselt aktiivne. Seetõttu sünteesitakse tegelikult korraga 2 rasvhapet. Lihtsuse huvides on skeemidel tavaliselt kujutatud reaktsioonide jada ühe happemolekuli sünteesil.
Palmitiinhappe süntees. Rasvhapete süntaas: esimeses protomeeris kuulub SH-rühm tsüsteiinile, teises fosfopanteteiinile. Pärast esimese tsükli lõppu kantakse butürüülradikaal üle esimese protomeeri SH-rühma. Seejärel korratakse sama reaktsioonide jada nagu esimeses tsüklis. Palmitoüül-E on palmitiinhappe jääk, mis on seotud rasvhapete süntaasiga. Sünteesitud rasvhappes on ainult 2 distaalset süsinikuaatomit, mis on tähistatud *, atsetüül-CoA-st, ülejäänud malonüül-CoA-st.
Riis. 8-42.Palmitiinhappe pikenemine ER-s. Palmitiinhappe radikaal on pikenenud 2 süsinikuaatomi võrra, mille doonoriks on malonüül-CoA.
2. Rasvhapete sünteesi reguleerimine
Rasvhapete sünteesi reguleeriv ensüüm on atsetüül-CoA karboksülaas. Seda ensüümi reguleeritakse mitmel viisil.
Ensüümide alaühikute komplekside assotsiatsioon/dissotsiatsioon. Inaktiivsel kujul on atsetüül-CoA karboksülaas eraldi kompleks, millest igaüks koosneb 4 alaühikust. Ensüümi aktivaator - tsitraat; see stimuleerib komplekside liitumist, mille tulemusena ensüümi aktiivsus suureneb. Inhibiitor – palmitoüül-CoA; see põhjustab kompleksi dissotsiatsiooni ja ensüümi aktiivsuse vähenemist.
Atsetüül-CoA karboksülaasi fosforüülimine/defosforüülimine. Postabsorptiivses seisundis või füüsilise töö ajal aktiveerib glükagoon või adrenaliin adenülaattsüklaasi süsteemi kaudu proteiinkinaasi A ja stimuleerib atsetüül-CoA karboksülaasi subühikute fosforüülimist. Fosforüülitud ensüüm on inaktiivne ja rasvhapete süntees peatub. Imendumisperioodil aktiveerib insuliin fosfataasi ja atsetüül-CoA karboksülaas defosforüleerub (joonis 8-41). Seejärel toimub tsitraadi toimel ensüümi protomeeride polümerisatsioon ja see muutub aktiivseks. Lisaks ensüümi aktiveerimisele on tsitraadil rasvhapete sünteesis veel üks funktsioon. Imendumisperioodil koguneb tsitraat maksarakkude mitokondritesse, milles atsetüüli jääk transporditakse tsütosooli.
Ensüümide sünteesi esilekutsumine. Süsivesikuterikka ja rasvavaese toidu pikaajaline tarbimine põhjustab insuliini sekretsiooni suurenemist, mis stimuleerib ensüümide sünteesi indutseerimist: atsetüül-CoA karboksülaas, rasvhapete süntaas, tsitraatlüaas, isotsitraatdehüdrogenaas. Seetõttu kiirendab süsivesikute liigne tarbimine glükoosi katabolismi produktide muundumist rasvadeks. Nälgimine või rasvarikas toit viib ensüümide ja vastavalt ka rasvade sünteesi vähenemiseni.
| " |