Syntéza mastných kyselín, kde sa to deje, enzýmy, štádiá a reakcie

Ten syntéza mastných kyselín Je to proces, ktorým sa vytvárajú základné zložky najdôležitejších lipidov buniek (mastné kyseliny), ktoré sa podieľajú na mnohých veľmi relevantných bunkových funkciách.

Mastné kyseliny sú alifatické molekuly, to znamená, že sú v podstate zložené z uhlíka a atómov vodíka spojené navzájom viac -menej lineárne. Majú metylovú skupinu na jednom zo svojich terminálových koncov a kyslú karboxylovú skupinu v druhej, pre ktorú sa nazývajú „mastné kyseliny“.

Zhrnutie syntézy mastných kyselín (Zdroj: mefista.Org/licencie/By-SA/3.0) Via Wikimedia Commons)

Lipidy sú molekuly používané rôznymi bunkovými biosyntetickými systémami na tvorbu iných zložitejších molekúl, ako sú:

• membránové fosfolipidy
• triglyceridy na ukladanie energie a
• Kotvy niektorých špeciálnych molekúl nájdených na povrchu mnohých typov buniek (eukaryoty a prokaryoty)

Tieto zlúčeniny môžu existovať ako lineárne molekuly (so všetkými atómami uhlíka nasýtenými molekulami vodíka), ale aj v lineárnom reťazci sa dajú pozorovať aj s určitými saturáciami, tj s dvojitými väzbami medzi jeho atómami uhlíka.

Nasýtené mastné kyseliny môžu tiež nájsť rozvetvené reťazce, ktorých štruktúra je o niečo zložitejšia.

Molekulárne charakteristiky mastných kyselín sú rozhodujúce pre ich funkciu, pretože mnohé závisia od fyzikálno -chemických vlastností molekúl, ktoré sú tvorené týmito, najmä ich bodom topenia, ich stupňa balenia a ich kapacity na tvorbu BICAPAS.

Syntéza mastných kyselín je teda mimoriadne regulovaná záležitosť, pretože ide o sériu kritických sekvenčných udalostí pre bunku z mnohých hľadísk.

[TOC]

Kde sa vyskytuje syntéza mastných kyselín?

Vo väčšine živých organizmov sa syntéza mastných kyselín vyskytuje v cytosolickom kompartmente, zatiaľ čo ich degradácia sa vyskytuje hlavne medzi cytosolom a mitochondriou.

Tento proces závisí od energie obsiahnutej v väzbách ATP, redukčnej výkone NADPH (zvyčajne odvodeného z Penty fosfátovej trasy), biotínového kofaktora, bikarbonátových iónov (HCO3-) a mangánskych iónov.

U cicavcových zvierat hlavné orgány syntézy mastných kyselín sú pečeň, obličky, mozog, pľúca, prsné žľazy a tukové tkanivo.

Okamžitý substrát syntézy novo Mastných kyselín je acetyl-CoA a konečným produktom je molekula palmitátu.

Môže vám slúžiť: BHI Agar: Čo je, základ, príprava, použitia

Acetyl-CoA odvodzuje priamo zo spracovania glukolitických sprostredkovateľov, čo je dôvod, prečo strava s vysokým obsahom uhľohydrátov podporuje syntézu lipidov (lipogenéza) ergo, tiež mastných kyselín.

Enzýmy, ktoré sa zúčastňujú

Acetyl-CoA je blok syntézy s dvoma uhlíkmi, ktorý sa používa na tvorbu mastných kyselín, pretože niekoľko z týchto molekúl sa spája postupne k molekule malonyl-CoA, tvorenej karboxyláciou acetyl-CoA.

Prvým enzýmom trasy a jedným z najdôležitejších z hľadiska jej regulácie je, že osoba zodpovedná za karboxyláciu acetyl-CoA, známa ako acetyl-CoA karboxyláza (ACC), ktorá je komplexnou enzymatickou enzymatikou tvorené 4 proteínmi a používa biotín ako kofaktor.

Avšak, napriek skutočnosti, že medzi rôznymi druhmi existujú štrukturálne rozdiely, syntáza mastných kyselín enzýmov je tá, ktorá je zodpovedná za hlavné biosyntetické reakcie.

Tento enzým je v skutočnosti enzymatickým komplexom zložený z monomérov, ktoré majú 7 rôznych enzymatických aktivít, ktoré sú potrebné na predĺženie mastných kyselín v „narodení“.

Sedem aktivít tohto enzýmu je možné uviesť nasledovne:

- AKT: Acilo skupinový dopravný proteín

- Acetyl-CoA-ACP transacetilasa (At)

- P-cetoacil-ACP syntáza (KS)

- Malonyl-CoA-ACP prenosová (Mt)

- p-cethoacil-ACP reduktáza (Kr)

- pydroxyacil-ACP dehydratáza (HD)

- Redtázová ACP (Er)

V niektorých organizmoch, ako sú napríklad baktérie, je napríklad komplex kyseliny tukovej kyseliny syntázy tvorený nezávislými proteínmi, ktoré sú navzájom spojené, ale sú kódované rôznymi génmi (syntáza mastných kyselín typu II).

Syntéza mastných kyselín z kvasiniek (zdroj: xiong a., Lomakin, i.B., Steitz, T.Do. / Verejná doména, cez Wikimedia Commons)

Avšak v mnohých eukaryotoch a niektorých baktériách obsahuje multienzým niekoľko katalytických aktivít, ktoré sú rozdelené do rôznych funkčných domén, v jednom alebo viacerých polypeptidoch, ale ktoré môžu byť kódované rovnakým génom (syntáza mastných kyselín typu I).

Štádiá a reakcie

Väčšina štúdií vykonaných s ohľadom na syntézu mastných kyselín zahŕňa nálezy v bakteriálnom modeli, avšak mechanizmy syntézy eukaryotických organizmov sa tiež študovali s určitou hĺbkou.

Je dôležité spomenúť, že systém II mastného kyseliny kyseliny kyseliny je charakterizovaný, že všetky mastné acylové sprostredkovateľy kovalentne sa spájajú s malým proteínom s veľkosťou kyseliny známeho ako acyl transportný proteín (ACP), ktorý ich transportuje z jedného enzýmu do nasledujúceho.

Môže vám slúžiť: ABO System: nekompatibilita, dedičstvo a dôkaz

V eukaryotoch je naopak aktivita ACP súčasťou tej istej molekuly, pochopenie, že samotný enzým má osobitné miesto pre spojenia sprostredkovateľov a ich transport rôznymi katalytickými doménami.

Spojenie medzi proteínom alebo časťou AKT a mastným acilom.

1. Enzým acetyl-CoA karboxyláza (ACC) je zodpovedný za katalyzovanie prvého kroku „záväzku“ v syntéze mastných kyselín, ktoré, ako už bolo uvedené, znamená karboxyláciu molekuly acetyl-CoA za vzniku medziproduktu 3 uhlíkových atómov známych ako Malonyl-Coa.

Komplex mastných kyselín syntázy dostáva skupiny acetyl a malonilu, ktoré musia správne vyplniť „miesta„ tiol “.

Toto sa pôvodne uskutočňuje na prenos acetyl-CoA do skupiny Cisteine ​​SH v p-Zo-beacil-ACP syntázy, reakcia katalyzovaná acetyl-CoA-ACP transacetilas.

Skupina Malonyl sa prenáša z Malonyl-CoA do skupiny SH proteínu ACP, udalosti sprostredkovanej enzýmom prenosy Malonyl-CoA-ACP, ktorý tvorí Malonyl-ACP.

2. Začiatok predĺženia mastnej kyseliny pri narodení pozostáva z kondenzácie Malonil-ACP s molekulami acetyl-CoA, reakciou smerovanou enzýmom s β-cethoacyl-ACP syntázou. V tejto reakcii sa vytvorí acetoacetyl-ACP a uvoľňuje sa molekula CO2.
3. Elongačné reakcie sa vyskytujú v cykloch, v ktorých sa súčasne pridávajú 2 atómy uhlíka, že každý cyklus pozostáva z kondenzácie, redukcie, dehydratácie a druhej redukčnej udalosti:

- Kondenzácia: Skupiny acetyl a malonyl sa kondenzujú na vytvorenie acetoacetyl-ACP

- Redukcia karbonylovej skupiny: Karbonilová skupina uhlíka 3 acetoacetyl-ACP je znížená a tvorí D-P-hydroxybuteril-ACP, reakcia katalyzovaná β-cethoacyl-ACP-reduktáciou, ktorú NADPH používa ako elektrónový daroror.

- Dehydratácia: Hydrogény medzi uhlíkmi 2 a 3 predchádzajúcej molekuly sa odstránia, čím sa vytvára dvojitá väzba, ktorá končí výrobou previesť-∆2-butenoil-ACP. Reakcia je katalyzovaná p-hydroxyacil-ACP dehydratáza.

- Redukcia dvojitého odkazu: dvojitá väzba previesť-∆2-butenoil-ACP sa redukuje na vytvorenie butiril-ACP pôsobením reduktázy ACP, ktorú NADPH tiež používa ako redukčné činidlo.

Môže vám slúžiť: Chiapas Flora a Fauna: Reprezentatívne druhy

Ak chcete pokračovať v predĺžení, musí sa nová Malonyl molekula pripojiť k časti AKT komplexu mastných kyselín a začína kondenzáciou tohto s butyrálnou skupinou vytvorenou v prvom cykle syntézy syntézy.

Štruktúra Palmitato (zdroj: EDGAR181 / Public Domain, Via Wikimedia Commons)

V každom predĺženom kroku sa na pestovanie reťazca v 2 atómoch uhlíka používa nová molekula Malonyl-CoA a tieto reakcie sa opakujú, až kým sa nedosiahne primeraná dĺžka (16 atómov uhlíka), po ktorej enzýmová liberráza tioesteráza plná mastná kyselina plná mastná kyselina hydratáciou.

Palmitát môže byť následne spracovaný rôznymi typmi enzýmov, ktoré modifikujú ich chemické charakteristiky, to znamená, že môžu zaviesť nenasýtenie, predĺžiť ich dĺžku atď.

Regulácia

Rovnako ako mnoho biosyntetických alebo degradačných trás, syntéza mastných kyselín je regulovaná rôznymi faktormi:

- Závisí to od prítomnosti hydrogenuhličitanových iónov (HCO3-), vitamínu B (biotín) a acetyl-CoA (počas počiatočného priechodu trasy, čo znamená karboxyláciu molekuly acetyl-CoA pomocou karboxyardového medziproduktu biotínu z biotínu. tvoriť Malonyl-CoA).

- Je to cesta, ktorá sa vyskytuje v reakcii na charakteristiky bunkovej energie, pretože keď existuje dostatočné množstvo „metabolického paliva“, prebytok sa premieňa na mastné kyseliny, ktoré sa ukladajú na neskoršiu oxidáciu vo momentoch energetického deficitu.

Pokiaľ ide o reguláciu enzýmu acetyl-CoA karboxylázy, ktorý predstavuje obmedzujúci krok celej trasy, je to inhibované Palmitail-CoA, hlavným produktom syntézy.

Na druhej strane je jeho aktivátor Toostal Citrate, ktorý riadi metabolizmus od oxidácie po syntézu na skladovanie.

Keď sa zvyšujú mitochondriálne koncentrácie acetyl-CoA a ATP, citrát sa transportuje do cytosolu, kde je taký prekurzor pre acetyl-CoA cytosolickú syntézu a signál alkalistického aktivácie pre acetyl-CoA karboxylázu.

Tento enzým môže byť tiež regulovaný fosforyláciou, udalosť vypaľovaná hormonálnym pôsobením glukagónu a epinefrínu.

Odkazy

1. McGenity, T., Van der Meer, j. R., & De Lorenzo, V. (2010). Príručka mikrobiológie uhľovodíkov a lipidov (P. 4716). Klimatizovať. N. Timmis (ed.). Berlín: Springer.
2. Murray, r. Klimatizovať., Granner, D. Klimatizovať., Mayes, P. Do., & Rodwell, V. W. (2014). Harperova ilustrovaná biochémia. McGraw-Hill.
3. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger princípy biochémie (s. 71-85). New York: Wh Freeman.
4. Numa, s. (1984). Metabolizmus mastných kyselín a jeho regulácia. Elsevier.
5. Rawn, J. D. (1989). Biochemistry-medzinárodné vydanie. Severná Karolína: Neil Patterson Publishers, 5.