Telített zsírsavak bioszintézise. Magasabb zsírsavak bioszintézise A zsírsavak szintézisében a reakciók helyes sorrendje

Korábban azt feltételezték, hogy a hasítási folyamatok a szintézis folyamatok megfordítása, ezen belül a zsírsavak szintézisét az oxidációjukkal ellentétes folyamatnak tekintették.

Mára megállapították, hogy a zsírsav bioszintézis mitokondriális rendszere, amely a β-oxidációs reakció enyhén módosított sorrendjét tartalmazza, csak a szervezetben már meglévő közepes szénláncú zsírsavakat hosszabbítja meg, míg a palmitinsav teljes bioszintézise acetil- A CoA aktívan halad. mitokondriumokon kívül egészen más módon.

Nézzük meg a zsírsav-bioszintézis út néhány fontos jellemzőjét.

1. A szintézis a citoszolban megy végbe, ellentétben a mitokondriális mátrixban végbemenő bomlással.

2. A zsírsavszintézis intermedierei kovalensen kapcsolódnak az aciltranszfer fehérje (ACP) szulfhidril-csoportjaihoz, míg a zsírsavhasítás intermedierei a koenzim A-hoz kapcsolódnak.

3. A magasabb rendű szervezetekben található zsírsavszintézis enzimek közül sok egy több enzimből álló komplexbe, az úgynevezett zsírsav-szintetázba szerveződik. Ezzel szemben a zsírsavak lebontását katalizáló enzimek nem kapcsolódnak egymáshoz.

4. A növekvő zsírsavlánc meghosszabbodik az acetil-CoA-ból származó kétszéntartalmú komponensek egymás utáni hozzáadásával. A malonil-APB kétszéntartalmú komponensek aktivált donoraként szolgál az elongációs szakaszban. Az elongációs reakciót a CO 2 felszabadulása váltja ki.

5. A redukálószer szerepét a zsírsavak szintézisében a NADPH látja el.

6. Mn 2+ is részt vesz a reakciókban.

7. A zsírsav-szintetáz komplex hatására bekövetkező nyúlás a palmitát képződés szakaszában megáll (C 16). A további megnyújtást és a kettős kötések bevitelét más enzimrendszerek végzik.

A malonil-koenzim A képződése

A zsírsavak szintézise az acetil-CoA malonil-CoA karboxilezésével kezdődik. Ez a visszafordíthatatlan reakció kritikus lépés a zsírsavak szintézisében.

A malonil-CoA szintézisét katalizálja acetil-CoA karboxilázés az ATR energia rovására történik. Az acetil-CoA karboxilezéséhez a CO 2 forrása a bikarbonát.

Rizs. Malonil-CoA szintézise

Az acetil-CoA karboxiláz protetikus csoportot tartalmaz biotin.

Rizs. Biotin

Az enzim változó számú azonos alegységből áll, amelyek mindegyike biotint tartalmaz, biotin karboxiláz, karboxibiotin transzfer fehérje, transzkarboxiláz, valamint a szabályozó allosztérikus központ, azaz. képviseli polienzim komplex. A biotin karboxilcsoportja kovalensen kapcsolódik a karboxibiotint hordozó fehérje lizin-maradékának ε-aminocsoportjához. A képződött komplexben lévő biotinkomponens karboxilezését a második alegység, a biotin-karboxiláz katalizálja. A rendszer harmadik összetevője, a transzkarboxiláz katalizálja az aktivált CO2 átvitelét a karboxibiotinból az acetil-CoA-ba.

Biotin enzim + ATP + HCO 3 - ↔ CO 2 ~ Biotin enzim + ADP + P i,

CO 2 ~ Biotin-enzim + Acetil-CoA ↔ Molonil-CoA + Biotin-enzim.

A biotin és a hordozó fehérje közötti kötés hossza és rugalmassága lehetővé teszi az aktivált karboxilcsoport áthelyezését az enzimkomplex egyik aktív helyéről a másikra.

Az eukariótákban az acetil-CoA karboxiláz enzimatikusan inaktív protomerként (450 kDa) vagy aktív fonalas polimerként létezik. Interkonverziójuk alloszterikusan szabályozott. A legfontosabb alloszterikus aktivátor az citrát, amely az egyensúlyt az enzim aktív rostos formája felé tolja el. A biotin optimális orientációja a szubsztrátokhoz képest rostos formában érhető el. A citráttal ellentétben a palmitoil-CoA az egyensúlyt az inaktív protomer forma felé tolja el. Így a palmitoil-CoA, a végtermék, gátolja a zsírsav-bioszintézis első kritikus lépését. Az acetil-CoA karboxiláz szabályozása a baktériumokban élesen eltér az eukariótákétól, mivel bennük a zsírsavak elsősorban a foszfolipidek prekurzorai, nem pedig tartalék üzemanyag. Itt a citrátnak nincs hatása a bakteriális acetil-CoA karboxilázra. A rendszer transzkarboxiláz komponensének aktivitását guanin nukleotidok szabályozzák, amelyek koordinálják a zsírsavak szintézisét a baktériumok növekedésével és osztódásával.

A sejt citoszoljában a zsírsavak szintézisének építőköve az acetil-CoA, amely kétféleképpen képződik: vagy a piruvát oxidatív dekarboxilezése eredményeként. (lásd 11. ábra, III. szakasz), vagy a zsírsavak b-oxidációja következtében (lásd 8. ábra).

11. ábra - A szénhidrátok lipidekké való átalakulásának sémája

Emlékezzünk vissza, hogy a glikolízis során képződő piruvát acetil-CoA-vá történő átalakulása és a zsírsavak b-oxidációja során képződése a mitokondriumokban megy végbe. A zsírsavak szintézise a citoplazmában megy végbe. A mitokondriumok belső membránja áthatolhatatlan az acetil-CoA számára. A citoplazmába való bejutását a könnyített diffúzió típusa végzi citrát vagy acetilkarnitin formájában, amelyek a citoplazmában acetil-CoA-vá, oxálacetáttá vagy karnitinné alakulnak. Az acetil-coA mitokondriumból a citoszolba történő átvitelének fő útja azonban a citrát (lásd 12. ábra).

Kezdetben az intramitokondriális acetil-CoA kölcsönhatásba lép az oxálacetáttal, ami citrát képződését eredményezi. A reakciót a citrát-szintáz enzim katalizálja. A kapott citrát a mitokondriális membránon keresztül a citoszolba kerül egy speciális trikarboxilát transzportrendszer segítségével.

A citoszolban a citrát reakcióba lép a HS-CoA-val és az ATP-vel, majd ismét acetil-CoA-ra és oxálacetátra bomlik. Ezt a reakciót az ATP-citrát liáz katalizálja. Az oxálacetát már a citoszolban a citoszol dikarboxilát-szállító rendszer közreműködésével visszakerül a mitokondriális mátrixba, ahol oxálacetáttá oxidálódik, és ezzel befejeződik az úgynevezett ingaciklus:

12. ábra - Az acetil-CoA mitokondriumból a citoszolba történő átvitelének vázlata

A telített zsírsavak bioszintézise a b-oxidációjukkal ellentétes irányban megy végbe, a zsírsavak szénhidrogénláncainak növekedése a két szénatomos fragmens (C 2) - acetil-CoA végükhöz való egymás utáni hozzáadásával történik. (lásd 11. ábra, IV. szakasz).

A zsírsav-bioszintézis első reakciója az acetil-CoA karboxilezése, amihez CO 2, ATP, Mn ionokra van szükség. Ezt a reakciót az acetil-CoA-karboxiláz enzim katalizálja. Az enzim protéziscsoportként biotint (H-vitamint) tartalmaz. A reakció két lépésben megy végbe: 1 - a biotin karboxilezése ATP és II részvételével - a karboxilcsoport acetil-CoA-ba való átvitele, ami malonil-CoA képződését eredményezi:

A malonil-CoA a zsírsav-bioszintézis első specifikus terméke. Megfelelő enzimrendszer jelenlétében a malonil-CoA gyorsan zsírsavakká alakul.

Meg kell jegyezni, hogy a zsírsav-bioszintézis sebességét a sejt cukortartalma határozza meg. A glükóz koncentrációjának növekedése az emberek, állatok zsírszövetében és a glikolízis sebességének növekedése serkenti a zsírsavak szintézisét. Ez azt jelzi, hogy a zsír- és szénhidrátanyagcsere szorosan összefügg egymással. Itt fontos szerepet játszik az acetil-CoA karboxilezési reakciója malonil-CoA-vá történő átalakulásával, amelyet acetil-CoA karboxiláz katalizál. Ez utóbbi aktivitása két tényezőtől függ: a nagy molekulatömegű zsírsavak és a citrát jelenlététől a citoplazmában.

A zsírsavak felhalmozódása gátló hatással van bioszintézisükre; gátolja a karboxiláz aktivitását.

Különleges szerepet kap a citrát, amely az acetil-CoA karboxiláz aktivátora. A citrát ugyanakkor a szénhidrát- és zsíranyagcsere közötti kapcsolat szerepét is betölti. A citoplazmában a citrát kettős hatást fejt ki a zsírsavszintézis serkentésében: egyrészt acetil-CoA karboxiláz aktivátorként, másrészt acetilcsoportok forrásaként.

A zsírsavszintézis nagyon fontos jellemzője, hogy minden szintézis közbenső termék kovalensen kapcsolódik az acil-hordozó fehérjéhez (HS-ACP).

A HS-ACP egy alacsony molekulatömegű fehérje, amely hőstabil, aktív HS-csoportot tartalmaz, és pantoténsavat (B3-vitamint) tartalmaz a protetikai csoportjában. A HS-ACP funkciója hasonló az A enzim (HS-CoA) funkciójához a zsírsavak b-oxidációjában.

A zsírsavlánc felépítése során az intermedierek észterkötéseket képeznek az ABP-vel (lásd 14. ábra):

A zsírsavlánc meghosszabbítási ciklusa négy reakciót foglal magában: 1) acetil-APB (C2) kondenzációja malonil-APB-vel (C3); 2) helyreállítás; 3) kiszáradás és 4) a zsírsavak második kinyerése. ábrán. A 13. ábra zsírsavak szintézisét mutatja be. A zsírsavlánc meghosszabbításának egy ciklusa négy egymást követő reakciót foglal magában.

13. ábra - A zsírsavak szintézisének vázlata

Az első reakcióban (1) - a kondenzációs reakcióban - az acetil- és malonilcsoportok egymással kölcsönhatásba lépve acetoacetil-ABP-t képeznek, egyidejű CO 2 (C 1) felszabadulásával. Ezt a reakciót a b-ketoacil-ABP szintetáz kondenzáló enzim katalizálja. A malonil-APB-ből lehasított CO 2 ugyanaz, mint az acetil-APB karboxilezési reakcióban. Így a kondenzációs reakció eredményeként két-(C 2) és három szénatomos (C 3) komponensből négy szénatomos vegyület (C 4) keletkezik.

A második (2) reakcióban a b-ketoacil-ACP reduktáz által katalizált redukciós reakcióban az acetoacetil-ACP béta-hidroxibutiril-ACB-vé alakul. A redukálószer NADPH + H +.

A dehidratációs ciklus harmadik reakciójában (3) egy vízmolekula leválik a b-hidroxi-butiril-APB-ről, hogy krotonil-APB-t kapjunk. A reakciót a b-hidroxi-acil-ACP-dehidratáz katalizálja.

A ciklus negyedik (utolsó) reakciója (4) a krotonil-APB redukciója butiril-APB-vé. A reakció az enoil-ACP-reduktáz hatására megy végbe. A redukálószer szerepét itt a második NADPH + H + molekula látja el.

Ezután a reakcióciklus megismétlődik. Tegyük fel, hogy palmitinsavat (C 16) szintetizálnak. Ebben az esetben a butiril-ACB képződése csak a 7 ciklus közül az elsővel fejeződik be, amelyek mindegyikében a molonil-ACB molekula (C 3) - reakció (5) hozzáadása a karboxil végéhez. növekvő zsírsavlánc. Ebben az esetben a karboxilcsoport CO 2 (C 1) formájában lehasad. Ez a folyamat a következőképpen ábrázolható:

C 3 + C 2 ® C 4 + C 1 - 1 ciklus

C 4 + C 3 ® C 6 + C 1 - 2 ciklus

C 6 + C 3 ® C 8 + C 1 -3 ciklus

C 8 + C 3 ® C 10 + C 1 - 4 ciklus

C 10 + C 3 ® C 12 + C 1 - 5 ciklus

C 12 + C 3 ® C 14 + C 1 - 6 ciklus

C 14 + C 3 ® C 16 + C 1 - 7 ciklus

Nemcsak magasabb telített zsírsavak szintetizálhatók, hanem telítetlenek is. A telített zsírsavakból egyszeresen telítetlen zsírsavak keletkeznek az acil-CoA oxigenáz által katalizált oxidáció (deszaturáció) eredményeként. A növényi szövetekkel ellentétben az állati szövetek nagyon korlátozott mértékben képesek a telített zsírsavakat telítetlenné alakítani. Megállapítást nyert, hogy a két leggyakoribb egyszeresen telítetlen zsírsav, a palmitoolein és az olajsav, palmitinsavból és sztearinsavból szintetizálódnak. Az emlősök, így az ember szervezetében a linolsav (C 18:2) és a linolénsav (C 18:3) például nem képződhet sztearinsavból (C 18:0). Ezeket a savakat esszenciális zsírsavak közé sorolják. Az esszenciális zsírsavak közé tartozik az arachidsav is (C 20:4).

A zsírsavak deszaturációjával (kettős kötések kialakulása) együtt megnyúlik (megnyúlásuk) is. Ezenkívül a két folyamat kombinálható és megismételhető. A zsírsavlánc megnyúlása úgy történik, hogy a megfelelő acil-CoA-hoz szekvenciálisan két szénatomos fragmenseket adunk malonil-CoA és NADPH+H+ részvételével.

A 14. ábra a palmitinsav átalakulási útvonalait mutatja be a deszaturációs és elongációs reakciókban.

14. ábra - Telített zsírsavak átalakulásának sémája

telítetlenné

Bármely zsírsav szintézisét a HS-ACP acil-ACB-ről a deaciláz enzim hatására történő hasítása teszi teljessé. Például:

A kapott acil-CoA a zsírsav aktív formája.

A zsírsavak szintézise a sejt citoplazmájában megy végbe. A mitokondriumokban főként a meglévő zsírsavláncok megnyúlása következik be. Megállapítást nyert, hogy a palmitinsav (16 szénatomos) a májsejtek citoplazmájában, ezen sejtek mitokondriumaiban pedig a sejt citoplazmájában már szintetizált palmitinsavból vagy exogén eredetű zsírsavakból, pl. a belekből 18, 20 és 22 szénatomos zsírsavak keletkeznek. A zsírsav-bioszintézis első reakciója az acetil-CoA karboxilezése, amelyhez bikarbonátra, ATP-re és mangánionokra van szükség. Ezt a reakciót az acetil-CoA karboxiláz enzim katalizálja. Az enzim protéziscsoportként biotint tartalmaz. A reakció két szakaszban megy végbe: I - a biotin karboxilezése ATP részvételével és II - a karboxilcsoport acetil-CoA-ba való átvitele, ami malonil-CoA képződését eredményezi. A malonil-CoA a zsírsav-bioszintézis első specifikus terméke. Megfelelő enzimrendszer jelenlétében a malonil-CoA gyorsan zsírsavakká alakul. A zsírsavak szintézise során fellépő reakciók sorrendje:

Ezután a reakcióciklus megismétlődik. A β-oxidációhoz képest a zsírsav-bioszintézisnek számos jellegzetessége van: a zsírsavszintézis főként a sejt citoszoljában, az oxidáció a mitokondriumokban megy végbe; részvétel a malonil-CoA zsírsavak bioszintézisében, amely a CO2 (biotin-enzim és ATP jelenlétében) acetil-CoA-val való megkötésével jön létre; a zsírsavak szintézisének minden szakaszában egy acil-hordozó fehérje (HS-ACP) vesz részt; a bioszintézis során a 3-hidroxisav D (–) izomerje képződik, és nem az L (+) izomer, mint a zsírsavak β-oxidációja esetén; szükséges a zsírsavak szintéziséhez, a NADPH koenzimhez.

50. Koleszterin-koleszterin - szerves vegyület, természetes zsíros (lipofil) alkohol, amelyet minden állati szervezet sejtmembránja tartalmaz, kivéve a magmentes (prokarióták). Vízben nem oldódik, zsírokban és szerves oldószerekben oldódik. biológiai szerepe. A sejtplazmamembrán összetételében lévő koleszterin kétrétegű módosító szerepet játszik, bizonyos merevséget adva a foszfolipid molekulák "csomagoló" sűrűségének növelésével. Így a koleszterin a plazmamembrán fluiditás-stabilizátora. A koleszterin megnyitja a szteroid nemi hormonok és kortikoszteroidok bioszintézisének láncát, alapjául szolgál az epesavak és a D csoportba tartozó vitaminok képződéséhez, részt vesz a sejtek permeabilitásának szabályozásában és megvédi a vörösvértesteket a hemolitikus mérgek hatásától. Koleszterincsere. A szabad koleszterin oxidáción megy keresztül a májban és a szteroid hormonokat szintetizáló szervekben (mellékvese, herék, petefészkek, placenta). Ez az egyetlen folyamat a koleszterin visszafordíthatatlan eltávolítására a membránokból és a lipoprotein komplexekből. Naponta a koleszterin 2-4%-a fogyasztódik el a szteroid hormonok szintéziséhez. A májsejtekben a koleszterin 60-80%-a epesavakká oxidálódik, amelyek az epe részeként kiválasztódnak a vékonybél lumenébe, és részt vesznek az emésztésben (zsírok emulgeálása). Az epesavakkal együtt kis mennyiségű szabad koleszterin szabadul fel a vékonybélbe, amelyet részben a széklettel eltávolítanak, a többi pedig feloldódik, és az epesavakkal és foszfolipidekkel együtt felszívódik a vékonybél falaiban. Az epesavak biztosítják a zsírok lebontását alkotórészeikre (zsírok emulgeálása). E funkció elvégzése után a megmaradt epesavak 70-80%-a felszívódik a vékonybél utolsó szakaszában (ileum), és a portális vénarendszeren keresztül a májba jut. Itt érdemes megjegyezni, hogy az epesavaknak egy másik funkciójuk is van: a bél normális működésének (motilitásának) fenntartásához a legfontosabb stimulánsok. A nem teljesen kialakult (születő) nagy sűrűségű lipoproteinek szintetizálódnak a májban. Végül HDL képződik a vérben a kilomikronok speciális fehérjéiből (apoproteinekből), VLDL-ből és koleszterinből, amely a szövetekből származik, beleértve az artériák falát is. Egyszerűbben a koleszterinciklus a következőképpen magyarázható: a lipoprotein koleszterin a zsírt a májból a test különböző részeibe szállítja, az ereket szállítórendszerként használja. A zsír leadása után a koleszterin visszatér a májba, és ismét megismétli a munkáját. elsődleges epesavak. (kólikus és kenodeoxikól) a máj hepatocitáiban szintetizálódnak koleszterinből. Másodlagos: dezoxikólsav (eredetileg a vastagbélben szintetizálódott). Az epesavak a hepatociták mitokondriumában és azon kívül a koleszterinből képződnek ATP részvételével. A savak képződése során a hidroxilezés a hepatocita endoplazmatikus retikulumában történik. Az epesavak elsődleges szintézisét a vérben jelenlévő epesavak gátolják (lelassítják). Ha azonban az epesavak felszívódása a vérben nem kielégítő, például súlyos bélkárosodás miatt, akkor a naponta legfeljebb 5 g epesavat termelni képes máj nem tudja pótolni az epesavak mennyiségét. a szervezet számára szükséges epesavak. Az epesavak az emberi enterohepatikus keringés fő résztvevői. A másodlagos epesavak (dezoxikól, litocholic, ursodeoxycholic, allocholic és mások) elsődleges epesavakból képződnek a vastagbélben a bél mikroflóra hatására. Számuk kicsi. A dezoxikólsav felszívódik a vérbe, és a máj választja ki az epével. A litokolsav sokkal rosszabbul szívódik fel, mint a dezoxikólsav.

• 
  A β-oxidációhoz képest bioszintézis zsíros savak számos jellemző tulajdonsággal rendelkezik: szintézis zsíros savak főként a sejt citoszoljában zajlik, és az oxidáció ...


• 
  Bioszintézis trigliceridek (triacilglicerinek). Bioszintézis zsíros savak A zsír a zsírok bomlástermékeiből és szénhidrátokból egyaránt szintetizálható.


• 
  BIOSINTÉZIS TRIGLICERIDEK. A trigliceridek szintézise a glicerinből és zsíros savak(főleg sztearin, pl.


• 
  Bioszintézis zsíros savak. Szintézis zsíros savak


• 
  Bioszintézis zsíros savak. Szintézis zsíros savak a sejt citoplazmájában játszódik le. A mitokondriumokban főleg az udli fordul elő.

Mivel az állatok és az emberek poliszacharidok raktározási képessége meglehetősen korlátozott, a glükóz, amelyet az azonnali energiaszükségletet és a szervezet "tárolókapacitását" meghaladó mennyiségben nyernek, a zsírsavak és a glicerin szintézisének "építőanyaga" lehet. A glicerin részvételével a zsírsavak viszont trigliceridekké alakulnak, amelyek a zsírszövetekben lerakódnak.

Fontos folyamat a koleszterin és más szterinek bioszintézise is. Bár mennyiségi szempontból a koleszterin szintézis útja nem annyira fontos, de nagy jelentősége van annak, hogy a szervezetben számos biológiailag aktív szteroid képződik a koleszterinből.

Magasabb zsírsavak szintézise a szervezetben

Jelenleg kellőképpen tanulmányozták az állatok és emberek zsírsav-bioszintézisének mechanizmusát, valamint az ezt a folyamatot katalizáló enzimrendszereket. A szövetekben a zsírsavak szintézise a sejt citoplazmájában történik. A mitokondriumokban főként a meglévő zsírsavláncok megnyúlása 1 .

1 In vitro kísérletek kimutatták, hogy az izolált mitokondriumok elhanyagolható mértékben képesek a jelölt ecetsavat beépíteni a hosszú szénláncú zsírsavakba. Megállapították például, hogy a palmitinsav főként a májsejtek citoplazmájában, a májsejtek mitokondriumaiban szintetizálódik a sejt citoplazmájában már szintetizált palmitinsav vagy exogén eredetű zsírsavak alapján. , azaz a bélből kapva 18, 20 és 22 szénatomos zsírsavak keletkeznek. Ugyanakkor a mitokondriumokban a zsírsavszintézis reakciói lényegében a zsírsavoxidáció fordított reakciói.

A zsírsavak extramitokondriális szintézise (bázis, fő) mechanizmusában élesen eltér oxidációjuk folyamatától. A sejt citoplazmájában a zsírsavak szintézisének építőköve az acetil-CoA, amely főleg a mitokondriális acetil-CoA-ból származik. Azt is megállapították, hogy a szén-dioxid vagy egy bikarbonát ion jelenléte a citoplazmában fontos a zsírsavak szintéziséhez. Ezenkívül azt találták, hogy a citrát serkenti a zsírsavak szintézisét a sejt citoplazmájában. Ismeretes, hogy az oxidatív dekarboxiláció során a mitokondriumokban képződő acetil-CoA nem tud bediffundálni a sejt citoplazmájába, mert a mitokondriális membrán nem átjárható ezzel a szubsztrátummal szemben. Kimutatták, hogy a mitokondriális acetil-CoA kölcsönhatásba lép az oxálacetáttal, ami citrát képződését eredményezi, amely szabadon behatol a sejt citoplazmájába, ahol acetil-CoA-ra és oxálacetátra hasad:

Ezért ebben az esetben a citrát az acetilgyök hordozójaként működik.

Van egy másik módja az intramitokondriális acetil-CoA átvitelének a sejt citoplazmájába. Ez az út a karnitint érinti. Fentebb említettük, hogy a karnitin a zsírsavak oxidációja során a citoplazmából a mitokondriumokba vezető acilcsoportok hordozó szerepét tölti be. Nyilvánvalóan ezt a szerepet a fordított folyamatban is betöltheti, vagyis az acilgyökök, köztük az acetilgyökök átvitelében a mitokondriumokból a sejt citoplazmájába. Ha azonban a zsírsavszintézisről van szó, nem ez az acetil-CoA útvonal a fő.

A zsírsavszintézis folyamatának megértésében a legfontosabb lépés az acetil-CoA karboxiláz enzim felfedezése volt. Ez a komplex biotintartalmú enzim katalizálja a malonil-CoA (HOOC-CH 2 -CO-S-CoA) ATP-függő szintézisét acetil-CoA-ból és CO 2 -ból.

Ez a reakció két lépésben megy végbe:

Megállapították, hogy a citrát az acetil-CoA-karboxiláz reakció aktivátoraként működik.

A malonil-CoA a zsírsav-bioszintézis első specifikus terméke. Megfelelő enzimrendszer jelenlétében a malonil-CoA (amely viszont acetil-CoA-ból képződik) gyorsan zsírsavakká alakul.

A magasabb zsírsavakat szintetizáló enzimrendszer több enzimből áll, amelyek bizonyos módon kapcsolódnak egymáshoz.

Jelenleg a zsírsavszintézis folyamatát részletesen tanulmányozták E. coliban és néhány más mikroorganizmusban. Az E. coliban található többenzim komplex, az úgynevezett zsírsav-szintetáz, hét enzimből áll, amelyek az úgynevezett aciltranszfer proteinhez (ACP) kapcsolódnak. Ez a fehérje viszonylag hőstabil, szabad HS-rpynny-vel rendelkezik, és szinte minden szakaszában részt vesz a magasabb zsírsavak szintézisében. Az APB relatív molekulatömege körülbelül 10 000 dalton.

A zsírsavak szintézise során fellépő reakciók sorozata a következő:

Ezután a reakcióciklus megismétlődik. Tegyük fel, hogy palmitinsavat (C 16) szintetizálnak; ebben az esetben a butiril-ACB képződése csak az elsőt fejezi be a hét ciklus közül, amelyek mindegyikének kezdete egy malonil-ACB-molekula hozzáadása a növekvő zsírsavlánc karboxil-végéhez. Ebben az esetben a HS-APB molekula és a malonil-APB disztális karboxilcsoportja CO 2 formájában leszakad. Például az első ciklusban képződött butiril-APB kölcsönhatásba lép a malonil-APB-vel:

A zsírsavszintézis a HS-ACP lehasításával az acil-ACB-ből deaciláz enzim hatására fejeződik be, például:

A palmitinsav szintézisének általános egyenlete a következőképpen írható fel:

Vagy tekintettel arra, hogy egy malonil-CoA molekula acetil-CoA-ból történő képződése egy molekula ATP-t és egy molekula CO 2 -t fogyaszt, a teljes egyenlet a következőképpen ábrázolható:

A zsírsavak bioszintézisének főbb lépései diagramban ábrázolhatók.

A β-oxidációhoz képest a zsírsav-bioszintézis számos jellemző tulajdonsággal rendelkezik:

• a zsírsavak szintézisét főként a sejt citoplazmájában, az oxidációt pedig a mitokondriumokban végzik;
• részvétel a malonil-CoA zsírsavak bioszintézisének folyamatában, amely a CO 2 (biotin-enzim és ATP jelenlétében) acetil-CoA-val való megkötésével jön létre;
• a zsírsavak szintézisének minden szakaszában egy acil-hordozó fehérje (HS-ACP) vesz részt;
• zsírsavak, a NADPH 2 koenzim szintézisének szükségessége. Ez utóbbi a szervezetben részben (50%) a pentózciklus reakcióiban (hexóz-monofoszfát "sönt"), részben - a NADP maláttal történő redukciója eredményeként (almasav + NADP-piruvósav + CO 2) keletkezik. + NADPH 2);
• az enoil-ACP reduktáz reakcióban a kettős kötés helyreállítása a NADPH 2 és az enzim részvételével történik, melynek protetikus csoportja a flavin-mononukleotid (FMN);
• a zsírsavak szintézise során hidroxi-származékok keletkeznek, amelyek konfigurációjukban a zsírsavak D-sorozatába tartoznak, a zsírsavak oxidációja során pedig L-sorozatú hidroxi-származékok keletkeznek.

Telítetlen zsírsavak képződése

Az emlősök szövetei telítetlen zsírsavakat tartalmaznak, amelyek négy családba sorolhatók, amelyek a terminális metilcsoport és a legközelebbi kettős kötés közötti alifás lánc hosszában különböznek egymástól:

Megállapítást nyert, hogy a két leggyakoribb egyszeresen telített zsírsavat - a palmitoleint és az olajsavat - palmitinsavból és sztearinsavból szintetizálják. Ezeknek a savaknak a molekulájába kettős kötést vezetnek be a máj és a zsírszövet sejtek mikroszómáiban, specifikus oxigenáz és molekuláris oxigén részvételével. Ebben a reakcióban az egyik oxigénmolekulát két elektronpár akceptorjaként használják, amelyek közül az egyik pár a szubsztráthoz (Acyl-CoA), a másik pedig a NADPH 2-hez tartozik:

Ugyanakkor az emberek és számos állat szövetei nem képesek a linolsav és a linolénsav szintetizálására, hanem táplálékkal kell bevenniük azokat (e savak szintézisét a növények végzik). Ebből a szempontból a két, illetve három kettős kötést tartalmazó linolsav és linolénsav esszenciális zsírsavaknak nevezzük.

Az emlősökben található összes többi többszörösen telítetlen sav négy prekurzorból (palmitoleinsav, olajsav, linolsav és linolénsav) keletkezik további lánchosszabbítás és/vagy új kettős kötések bevitele révén. Ez a folyamat mitokondriális és mikroszomális enzimek részvételével megy végbe. Például az arachidonsav szintézise a következő séma szerint történik:

A többszörösen telítetlen zsírsavak biológiai szerepe nagyrészt tisztázódott a fiziológiailag aktív vegyületek új osztályának, a prosztaglandinoknak a felfedezésével kapcsolatban.

A trigliceridek bioszintézise

Okkal feltételezhető, hogy a zsírsav-bioszintézis sebességét nagyban meghatározza a trigliceridek és foszfolipidek képződésének sebessége, mivel a szabad zsírsavak kis mennyiségben vannak jelen a szövetekben és a vérplazmában, és általában nem halmozódnak fel.

A trigliceridek szintézise glicerinből és zsírsavakból (főleg sztearinsavból, palmitinsavból és olajsavból) származik. A szövetekben a trigliceridek bioszintézisének útja a glicerin-3-foszfát intermedier képződésén keresztül megy végbe. A vesékben, valamint a bélfalban, ahol a glicerin-kináz enzim aktivitása magas, a glicerint ATP foszforilezi, így glicerin-3-foszfát keletkezik:

A zsírszövetben és az izomban a glicerin-kináz nagyon alacsony aktivitása miatt a glicerin-3-foszfát képződése főként glikolízissel vagy glikogenolízissel 1 függ össze. 1 Azokban az esetekben, amikor a zsírszövetben alacsony a glükóztartalom (például éhezéskor), csak kis mennyiségű glicerin-3-foszfát képződik, és a lipolízis során felszabaduló szabad zsírsavak nem használhatók fel a trigliceridek újraszintézisére, így a zsírsavak távoznak. zsírszövet . Éppen ellenkezőleg, a glikolízis aktiválása a zsírszövetben hozzájárul a trigliceridek, valamint az őket alkotó zsírsavak felhalmozódásához. Ismeretes, hogy a glükóz glikolitikus lebomlásának folyamatában dihidroxi-aceton-foszfát képződik. Ez utóbbi citoplazmatikus NAD-függő glicerin-foszfát-dehidrogenáz jelenlétében képes glicerin-3-foszfáttá alakulni:

A májban a glicerin-3-foszfát képződésének mindkét útja megfigyelhető.

Az így vagy úgy képződött glicerin-3-foszfátot a zsírsav CoA-származékának két molekulája (azaz a zsírsav "aktív" formái) acilálja2. 2 Egyes mikroorganizmusokban, például az E. coliban, az acilcsoport donora nem a CoA származékok, hanem a zsírsav ACP származékai. Ennek eredményeként foszfatidsav képződik:

Megjegyzendő, hogy bár a foszfatidsav rendkívül kis mennyiségben van jelen a sejtekben, nagyon fontos köztes termék a trigliceridek és glicerofoszfolipidek bioszintézisében (lásd az ábrát).

Ha triglicerideket szintetizálnak, akkor a foszfatidsav egy specifikus foszfatáz (foszfatidát-foszfatáz) segítségével defoszforilálódik, és 1,2-diglicerid keletkezik:

A trigliceridek bioszintézise a keletkező 1,2-diglicerid harmadik acil-CoA-molekulával történő észterezésével fejeződik be:

Glicerofoszfolipidek bioszintézise

A legfontosabb glicerofoszfolipidek szintézise elsősorban a sejt endoplazmatikus retikulumában lokalizálódik. Először is, a foszfatidsav a citidin-trifoszfáttal (CTP) való reverzibilis reakció eredményeként citidin-difoszfát-digliceriddé (CDP-digliceriddé) alakul:

Ezután a következő reakciókban, amelyek mindegyikét a megfelelő enzim katalizálja, a citidin-monofoszfátot kiszorítja a CDP-diglicerid molekulából két vegyület - szerin vagy inozit - egyikével, foszfatidil-szerint vagy foszfatidil-inozitot vagy 3-foszfatidil-glicerint képezve. foszfát. Példaként megadjuk a foszfatidil-szerin képződését:

A foszfatidil-szerint viszont dekarboxilezhetjük foszfatidil-etanol-aminná:

A foszfatidil-etanol-amin a foszfatidil-kolin prekurzora. Az S-adenozil-metionin (metilcsoportok donora) három molekulájából három metilcsoport egymás utáni átvitele eredményeként az etanol-amin aminocsoportjába, foszfatidil-kolin képződik:

Van egy másik út is a foszfatidil-etanol-amin és a foszfatidil-kolin szintézisére állati sejtekben. Ez az út szintén CTP-t használ hordozóként, de nem foszfatidsavat, hanem foszforil-kolint vagy foszforil-etanol-amint (séma).

koleszterin bioszintézise

Az 1960-as években Bloch et al. a metil- és karboxilcsoporton 14 C-kal jelölt acetáttal végzett kísérletek során kimutatták, hogy az ecetsav mindkét szénatomja megközelítőleg azonos mennyiségben szerepel a májkoleszterinben. Ezenkívül bebizonyosodott, hogy a koleszterin összes szénatomja acetátból származik.

Később Linen, Redney, Polyak, Cornforth, A. N. Klimov és más kutatók munkájának köszönhetően tisztázták a koleszterin enzimatikus szintézisének főbb részleteit, amely több mint 35 enzimreakciót foglal magában. A koleszterin szintézisében három fő szakasz különböztethető meg: az első az aktív acetát átalakulása mevalonsavvá, a második a szkvalén képződése mevalonsavból, a harmadik pedig a szkvalén koleszterinné történő ciklizálása.

Először nézzük meg az aktív acetát mevalonsavvá való átalakulásának szakaszát. A mevalonsav acetil-CoA-ból történő szintézisének kezdeti lépése az acetoacetil-CoA képződése reverzibilis tioláz reakcióval:

Ezután az acetoacetil-CoA ezt követő kondenzációja egy harmadik acetil-CoA molekulával hidroxi-metil-glutaril-CoA-szintáz (HMG-CoA-szintáz) részvételével β-hidroxi-β-metil-glutaril-CoA képződik:

Megjegyezzük, hogy a mevalonsav szintézisének ezekkel az első lépéseivel már foglalkoztunk a ketontestek képződésével. Továbbá a β-hidroxi-β-metil-glutaril-CoA, a NADP-függő hidroxi-metil-glutaril-CoA reduktáz (HMG-CoA reduktáz) hatására, az egyik karboxilcsoport redukciója és a HS-KoA hasítása következtében, mevalonsavvá alakul:

A HMG-CoA reduktáz reakció az első gyakorlatilag irreverzibilis reakció a koleszterin bioszintézis láncában, és jelentős szabadenergia veszteséggel megy végbe (kb. 33,6 kJ). Megállapítást nyert, hogy ez a reakció korlátozza a koleszterin bioszintézisének sebességét.

A mevalonsav bioszintézisének klasszikus útja mellett van egy második út is, amelyben nem β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA, hanem β-hidroxi-β-metilglutarnl-S-APB képződik köztes szubsztrátként. Ennek az útvonalnak a reakciói látszólag azonosak a zsírsav-bioszintézis kezdeti szakaszaival egészen az acetoacetil-S-APB képződéséig. Az acetil-CoA karboxiláz, egy enzim, amely az acetil-CoA-t malonil-CoA-vá alakítja, ezen az úton vesz részt a mevalonsav képződésében. A malonil-CoA és az acetil-CoA optimális aránya a mevalonsav szintéziséhez két molekula acetil-CoA egy malonil-CoA molekulánként.

A malonil-CoA, a zsírsavbioszintézis fő szubsztrátjának részvételét a mevalonsav és a különböző poliizoprenoidok képződésében számos biológiai rendszer esetében kimutatták: galamb- és patkánymáj, nyúl emlőmirigy, sejtmentes élesztőkivonatok. A mevalonsav bioszintézisének ezt az útvonalát főként a májsejtek citoplazmájában figyelik meg. Ebben az esetben a mevalonát képződésében jelentős szerepet játszik a hidroximetilglutaril-CoA reduktáz, amely a patkánymáj oldható frakciójában található, és számos kinetikai és szabályozó tulajdonságát tekintve nem azonos a mikroszomális enzimmel. Ismeretes, hogy a mikroszomális hidroxi-metil-glutaril-CoA reduktáz a fő láncszem az acetil-CoA-ból származó mevalonsav bioszintézis útvonalának szabályozásában az acetoacetil-CoA tioláz és a HMG-CoA szintáz részvételével. A mevalonsav bioszintézis második útjának szabályozása számos hatás (éhezés, koleszterinnel való táplálás, felületaktív anyag - triton WR-1339) hatására eltér az első útvonal szabályozásától, amelyben a mikroszomális reduktáz részt vesz. Ezek az adatok két autonóm rendszer létezését jelzik a mevalonsav bioszintézisére. A második út fiziológiai szerepét nem vizsgálták teljes mértékben. Úgy gondolják, hogy nemcsak a nem szteroid jellegű anyagok szintézisében van bizonyos jelentőségű, mint például az ubikinon oldallánca és egyes tRNS-ek egyedi bázis N 6 (Δ 2 -izopentil) -adenozinja, hanem a szteroidok bioszintézise (A. N. Klimov, E D. Polyakova).

A koleszterinszintézis második lépésében a mevalonsav szkvalénné alakul. A második szakasz reakciói a mevalonsav ATP segítségével történő foszforilációjával kezdődnek. Ennek eredményeként egy 5"-pirofoszforsav-észter, majd a mevalonsav 5"-pirofoszforsav-észtere képződik:

Az 5"-pirofoszfomevalonsav a tercier hidroxilcsoport utólagos foszforilációja eredményeként instabil köztiterméket képez - 3"-foszfo-5"-pirofoszfomevalonsavat, amely dekarboxilezve és az utóbbi foszforsavat veszítve izopentenil-piro-izopentenil-észterré alakul. dimetilallil-pirofoszfáttá izomerizálódik:

Ez a két izomer izopentenil-pirofoszfát (dimetil-allil-pirofoszfát és izopentenil-pirofoszfát) azután kondenzálva pirofoszfátot szabadít fel, és geranil-pirofoszfátot képez. Az izopentenil-pirofoszfátot ismét a geranil-pirofoszfáthoz adják, és a reakció eredményeként farnezil-pirofoszfát keletkezik.