A zsírsavak szintézisénél a reakciók helyes sorrendje szükséges. A zsírsavak szintézisének útja hosszabb, mint az oxidációé

Zsírsav szintézis

ZSÍRSAVAK SZINTÉZISE

1. De novo bioszintézis (C16 palmitinsav szintézise).

1. Zsírsav módosító rendszer:

 zsírsavak nyúlási folyamatai (2 szénatomos meghosszabbítás),

 deszaturáció (telítetlen kötés kialakulása).

A zsírsavak jelentős része a májban, kisebb mértékben a zsírszövetben és a szoptatómirigyben szintetizálódik.

de novo SZINTÉZIS

 A kiindulási anyag az acetil-CoA.

Az acetil-CoA a mitokondriális mátrixban a glikolízis végterméke, a piruvát oxidatív dekarboxilezése eredményeként képződik, a mitokondriális membránon keresztül a citoszolba kell szállítani ahol a zsírsavszintézis megtörténik.

I. SZAKASZ. ACETYL-COA SZÁLLÍTÁSA MITOKONDRIABÓL A CITOSZOLBA

1. Karnitin mechanizmus.

2. A TCA ciklus első reakciójában képződött citrát összetételében:

			OXALOACETÁT
mitokondriumok		ACETIL-CoA		1 HS-CoA

citoplazma							ACETIL-CoA

MALÁT OXALOACETÁT

NAD+ 3

1 - citrát-szintáz; 2 – citrát-liáz;

3 - malát-dehidrogenáz;

4 – malik enzim; 5 - piruvát-karboxiláz

SZAKASZ II. MALONYL-CoA KIALAKULÁSA

CH3-C-KoA	COOH-CH2 - C-KoA

acetil-CoA acetil-CoA karboxiláz, malonil-CoA tartalmú biotin

Ezt a „zsírsav-szintáz” multienzim komplex végzi, amely 6 enzimet és egy aciltranszfer fehérjét (ATP) tartalmaz. Az ACP magában foglalja a pantoténsav-származékot, a 6-foszfopanteteint, amely a HS-CoA-hoz hasonló SH csoporttal rendelkezik.

SZAKASZ III. A PALMITINSAV KIALAKULÁSA

SZAKASZ III. A PALMITINSAV KIALAKULÁSA

Ezt követően az acil-ACP új szintézis ciklusba lép. Az ACP szabad SH csoportjához egy új malonil-CoA molekulát adnak. Ezután az acilmaradékot eltávolítjuk, és egyidejű dekarboxilezéssel a malonil-maradékra visszük át, és a reakciók ciklusa megismétlődik. Így a jövőbeli zsírsav szénhidrogénlánca fokozatosan növekszik (minden ciklusban - két szénatommal). Ez addig történik, amíg 16 szénatomra nem terjed ki.

Az acetil-CoA képződése és transzportja a citoszolba

A zsírsavak szintézise a felszívódási periódus alatt megy végbe. Az aktív glikolízis és a piruvát ezt követő oxidatív dekarboxilezése hozzájárul az acetil-CoA koncentrációjának növekedéséhez a mitokondriális mátrixban. Mivel a zsírsavszintézis a sejtek citoszoljában megy végbe, az acetil-CoA-t a belső mitokondriális membránon keresztül a citoszolba kell szállítani. A mitokondriumok belső membránja azonban áthatolhatatlan az acetil-CoA számára, ezért a mitokondriális mátrixban az acetil-CoA oxálacetáttal kondenzálódik, és citrát szintáz részvételével citrátot képez:

Acetil-CoA + Oxaloacetát -> Citrát + HS-CoA.

A transzlokáz ezután a citrátot a citoplazmába szállítja (8-35. ábra).

A citrát citoplazmába történő átjutása csak akkor következik be, ha a citrát mennyisége a mitokondriumokban megnő, amikor az izocitrát-dehidrogenázt és az α-ketoglutarát-dehidrogenázt a NADH és az ATP magas koncentrációja gátolja. Ez a helyzet a felszívódási időszakban jön létre, amikor a májsejt elegendő mennyiségű energiaforrást kap. A citoplazmában a citrátot a citrát-liáz enzim bontja le:

Citrát + HSKoA + ATP → Acetil-CoA + ADP + Pi + Oxaloacetát.

A citoplazmában lévő acetil-CoA a zsírsavak szintézisének kezdeti szubsztrátja, és a citoszolban lévő oxaloacetát a következő átalakulásokon megy keresztül (lásd az alábbi diagramot).

A piruvát visszajut a mitokondriális mátrixba. A NADPH-t, amely a malik enzim hatására redukálódik, hidrogéndonorként használják a zsírsavszintézis későbbi reakcióihoz. A NADPH másik forrása a glükóz katabolizmus pentóz-foszfát útvonalának oxidatív lépései.

Malonil-CoA képződése acetil-CoA-ból - szabályozó reakció a zsírsavak bioszintézisében.

A zsírsavszintézis első reakciója az acetil-CoA átalakulása malonil-CoA-vá. Az ezt a reakciót katalizáló enzimet (acetil-CoA karboxiláz) ligázként osztályozzák. Kovalensen kötött biotint tartalmaz (8-36. ábra). A reakció első szakaszában a CO 2 kovalensen kötődik a biotinhoz az ATP energiájának köszönhetően, a második szakaszban a COO acetil-CoA-ba kerül, így malonil-CoA keletkezik. Az acetil-CoA karboxiláz enzim aktivitása határozza meg a zsírsavszintézis összes későbbi reakciójának sebességét.

Zsírsav-szintáz által katalizált reakciók- egy enzimkomplexet, amely a palmitinsav szintézisét katalizálja, az alábbiakban ismertetjük.

A malonil-CoA képződése után a zsírsavak szintézise a multienzim komplexben - zsírsav-szintázban (palmitoil-szintetáz) folytatódik. Ez az enzim 2 azonos protomerből áll, amelyek mindegyike doménszerkezettel és ennek megfelelően 7 különböző katalitikus aktivitású centrummal rendelkezik (8-37. ábra). Ez a komplex szekvenciálisan kiterjeszti a zsírsavgyököt 2 szénatommal, melynek donora a malonil-CoA. Ennek a komplexnek a végterméke a palmitinsav, ezért az enzim korábbi neve palmitoil-szintetáz.

Az első reakció az acetil-CoA acetilcsoportjának a cisztein tiolcsoportjába történő átvitele az acetil-transaciláz centrummal (8-38. ábra). A malonil-CoA-ból származó malonil-maradék ezután a malonil-transzaciláz helyén keresztül az acil-transzfer fehérje szulfhidrilcsoportjába kerül. Ezt követően a komplex készen áll az első szintézis ciklusra.

Az acetilcsoport a malonil-maradékkal kondenzálódik a leválasztott CO 2 helyén. A reakciót a ketoacil-szintáz centrum katalizálja. A keletkező acetoacetil-gyök

Rendszer

Rizs. 8-35. Az acetilmaradékok átvitele a mitokondriumokból a citoszolba. Aktív enzimek: 1 - citrát szintáz; 2 - transzlokáz; 3 - citrát-liáz; 4 - malát-dehidrogenáz; 5 - malik enzim.

Rizs. 8-36. A biotin szerepe az acetil-CoA karboxilezési reakciójában.

Rizs. 8-37. A multienzim komplex szerkezete - zsírsavszintézis. A komplex két azonos polipeptid lánc dimerje, amelyek mindegyike 7 aktív centrummal és egy acil transzfer fehérjével (ATP) rendelkezik. A protomerek SH csoportjai különböző gyökökhöz tartoznak. Az egyik SH csoport a ciszteinhez, a másik egy foszfopanteinsavhoz tartozik. Az egyik monomer cisztein SH csoportja a másik protomer 4-foszfopanteteinát SH csoportja mellett található. Így az enzim protomerek fejtől farokig vannak elrendezve. Bár mindegyik monomer tartalmazza az összes katalitikus helyet, egy 2 protomerből álló komplex funkcionálisan aktív. Ezért valójában 2 zsírsav szintetizálódik egyszerre. Az egyszerűsítés kedvéért a diagramok általában egy savmolekula szintézise során fellépő reakciók sorrendjét ábrázolják.

szekvenciálisan redukálódik ketoacil-reduktázzal, majd dehidratálódik, és ismét redukálódik az enoil-reduktázzal, a komplex aktív centrumaival. A reakciók első ciklusa egy zsírsav-szintáz alegységhez kötődő butiril-gyököt eredményez.

A második ciklus előtt a butiril-gyök átkerül a 2-es pozícióból az 1-es pozícióba (ahol az acetil az első reakcióciklus elején volt). A butiril-maradék ezután ugyanazon átalakuláson megy keresztül, és a malonil-CoA-ból származó 2 szénatommal meghosszabbodik.

Hasonló reakcióciklusok ismétlődnek, amíg egy palmitinsav gyök keletkezik, amely a tioészteráz centrum hatására hidrolitikusan elválik az enzimkomplextől, szabad palmitinsavvá alakulva (palmitát, 8-38., 8-39. ábra) .

A palmitinsav acetil-CoA-ból és malonil-CoA-ból történő szintézisének általános egyenlete a következő:

CH 3 -CO-SKoA + 7 HOOC-CH 2 -CO-SKoA + 14 (NADPH + H +) → C 15 H 31 COOH + 7 CO 2 + 6 H 2 O + 8 HSKoA + 14 NADP +.

A zsírsavszintézis fő hidrogénforrásai

A palmitinsav bioszintézis minden ciklusában 2 redukciós reakció megy végbe,

Rizs. 8-38. A palmitinsav szintézise. Zsírsav szintáz: az első protomerben az SH csoport a ciszteinhez, a másodikban a foszfopanteteinhez tartozik. Az első ciklus végén a butiril gyök átkerül az első protomer SH csoportjába. Ezután ugyanaz a reakciósorozat ismétlődik, mint az első ciklusban. A Palmitoyl-E egy palmitinsav-maradék, amely zsírsav-szintázhoz kapcsolódik. A szintetizált zsírsavban csak a 2 távoli szénatom, amelyet *-gal jelöltünk, az acetil-CoA-ból, a többi a malonil-CoA-ból származik.

Rizs. 8-39. A palmitinsav szintézisének általános reakcióvázlata.

a hidrogéndonor, amelyben a NADPH koenzim. A NADP+ redukciója a következő reakciókban megy végbe:

dehidrogénezés a glükóz katabolizmus pentóz-foszfát útvonalának oxidatív szakaszaiban;

malát dehidrogénezése almasav enzimmel;

izocitrát dehidrogénezése citoszolos NADP-függő dehidrogenáz által.

2. A zsírsavszintézis szabályozása

A zsírsavszintézis szabályozó enzime az acetil-CoA karboxiláz. Ezt az enzimet többféleképpen szabályozzák.

Enzim alegység komplexek asszociációja/disszociációja. Inaktív formájában az acetil-CoA karboxiláz különálló komplex, amely mindegyike 4 alegységből áll. Enzimaktivátor - citrát; serkenti a komplexek asszociációját, aminek következtében megnő az enzimaktivitás. Inhibitor - palmitoil-CoA; a komplex disszociációját és az enzimaktivitás csökkenését okozza (8-40. ábra).

Az acetil-CoA karboxiláz foszforilációja/defoszforilációja. Posztabszorptív állapotban vagy fizikai aktivitás során a glukagon vagy az epinefrin aktiválja a protein-kináz A-t az adenilát-cikláz rendszeren keresztül, és serkenti az acetil-CoA karboxiláz alegységek foszforilációját. A foszforilált enzim inaktív, és a zsírsavszintézis leáll. A felszívódási periódus alatt az inzulin aktiválja a foszfatázt, és az acetil-CoA karboxiláz defoszforilált állapotba kerül (8-41. ábra). Ezután citrát hatására az enzim protomereinek polimerizációja megtörténik, és ez aktívvá válik. Az enzim aktiválása mellett a citrátnak egy másik funkciója is van a zsírsavak szintézisében. A felszívódási periódus alatt a citrát felhalmozódik a májsejtek mitokondriumaiban, amelyben az acetilmaradék a citoszolba kerül.

Az enzimszintézis indukciója. A szénhidrátban gazdag és alacsony zsírtartalmú élelmiszerek hosszú távú fogyasztása fokozza az inzulin szekréciót, ami serkenti az enzimek szintézisének indukcióját: acetil-CoA karboxiláz, zsírsav szintáz, citrát liáz,

Rizs. 8-40. Acetil-CoA karboxiláz komplexek asszociációja/disszociációja.

Rizs. 8-41. Az acetil-CoA karboxiláz szabályozása.

Rizs. 8-42. A palmitinsav megnyúlása az ER-ben. A palmitinsav gyök 2 szénatommal bővül, melynek donora a malonil-CoA.

izocitrát-dehidrogenáz. Következésképpen a szénhidrátok túlzott fogyasztása a glükóz katabolikus termékek zsírokká való átalakulásának felgyorsulásához vezet. A böjt vagy a zsírban gazdag ételek fogyasztása az enzimek és ennek megfelelően a zsírok szintézisének csökkenéséhez vezet.

3. Zsírsavak szintézise palmitinsavból

A zsírsavak megnyúlása. Az ER-ben a palmitinsav megnyúlik malonil-CoA részvételével. A reakciók sorrendje hasonló a palmitinsav szintézisénél, de ebben az esetben a zsírsavak nem a zsírsav-szintázhoz, hanem a CoA-hoz kapcsolódnak. Az elongációban részt vevő enzimek nem csak a palmitinsavat, hanem más zsírsavakat is használhatnak szubsztrátként (8-42. ábra), ezért nemcsak a sztearinsav, hanem a nagy szénatomszámú zsírsavak is szintetizálódhatnak a szervezetben .

A májban a megnyúlás fő terméke a sztearinsav (C 18:0), de az agyszövetben nagy mennyiségű hosszabb láncú zsírsav képződik - C 20-tól C 24 -ig, amelyek a szfingolipidek képződéséhez szükségesek. és glikolipidek.

Az idegszövetben más zsírsavak, az α-hidroxisavak szintézise is megtörténik. A vegyes funkciójú oxidázok a C22 és C24 savakat hidroxilálják lignocerin- és cerebronsavakká, amelyek csak az agyi lipidekben találhatók meg.

Kettős kötések kialakulása zsírsavgyökökben. A kettős kötések zsírsavgyökökbe való beépülését deszaturációnak nevezzük. Az emberi szervezetben a deszaturáció következtében képződő fő zsírsavak (8-43. ábra) a palmito-lein (C16:1Δ9) és az olajsav (C18:1Δ9).

A zsírsavgyökökben a kettős kötések kialakulása az ER-ben megy végbe olyan reakciókban, amelyekben molekuláris oxigén, NADH és citokróm b 5 vesz részt. Az emberben található zsírsav-deszaturáz enzimek nem tudnak kettős kötést kialakítani a kilencedik szénatomtól távolabbi zsírsavgyökökben, azaz. kilencedik és között

Rizs. 8-43. Telítetlen zsírsavak képződése.

metil szénatomok. Ezért az ω-3 és ω-6 családba tartozó zsírsavak nem szintetizálódnak a szervezetben, nélkülözhetetlenek és táplálékkal kell ellátni őket, mivel fontos szabályozó funkciókat látnak el.

A zsírsavgyökben kettős kötés kialakulásához molekuláris oxigén, NADH, citokróm b 5 és FAD-függő citokróm b 5 reduktáz szükséges. A telített savból eltávolított hidrogénatomok víz formájában szabadulnak fel. A molekuláris oxigén egyik atomja beépül egy vízmolekulába, a másik pedig szintén vízzé redukálódik NADH elektronok részvételével, amelyek a FADH 2-n és a citokróm b 5-ön keresztül kerülnek átadásra.

Az eikozanoidok biológiailag aktív anyagok, amelyeket a legtöbb sejt 20 szénatomot tartalmazó polién zsírsavakból szintetizál (az „eicosis” szó görögül 20-at jelent).

BELORÚSZ ÁLLAMI INFORMATIKAI ÉS RÁDIÓELEKTRONIKAI EGYETEM
ETT Tanszék
ABSZTRAKT
A témában:
„A telítetlen zsírsavak oxidációja. A koleszterin bioszintézise. membránszállítás"

MINSZK, 2008
Telítetlen zsírsavak oxidációjatól től.
Elvileg ugyanúgy történik, mint a telítetteknél, de van néhány sajátosság. A természetes telítetlen zsírsavak kettős kötései cisz-konfigurációjúak, a telítetlen savak CoA-észtereiben pedig, amelyek az oxidáció közbeni termékei, a kettős kötések transz-konfigurációjúak. A szövetekben egy enzim található, amely megváltoztatja a kettős kötés konfigurációját cisz-ről transzra.
A ketontestek anyagcseréje.
A keton (aceton) testek kifejezés acetoecetsavat, -hidroxi-vajsavat és acetont jelent. A májban az acetoacetil-CoA dezacilezése következtében ketontestek képződnek. Bizonyítékok állnak rendelkezésre a keton testek fontos szerepére az energiahomeosztázis fenntartásában. A ketontestek az izmok, az agy és a vesék egyfajta üzemanyag-ellátói, és egy olyan szabályozó mechanizmus részeként működnek, amely megakadályozza a zsírsavak mobilizálását a raktározásból.
Lipidek bioszintézise.
A lipidek glükózból történő bioszintézise a legtöbb szervezet metabolizmusának fontos része. A glükóz az azonnali energiaszükségletet meghaladó mennyiségben a zsírsavak és a glicerin szintézisének építőanyaga lehet. A szövetekben a zsírsavak szintézise a sejt citoplazmájában történik. A mitokondriumok főként a meglévő zsírsavláncok megnyúlásával járnak.
Zsírsavak extramitokondriális szintézise.
A sejt citoplazmájában a zsírsavak szintézisének építőköve az acetil-CoA, amely főleg mitokondriumokból származik. A szintézishez szén-dioxid és bikarbonát ionok és citrát jelenléte szükséges a citoplazmában. A mitokondriális acetil-CoA nem tud bediffundálni a sejt citoplazmájába, mert a mitokondriális membrán nem átjárható számára. A mitokondriális acetil-CoA kölcsönhatásba lép az oxálacetáttal, citrátot képezve behatol a sejt citoplazmájába, ahol acetil-CoA-ra és oxálacetátra hasad.
Van egy másik módja annak, hogy az acetil-CoA áthatoljon a membránon - karnitin részvételével.
A zsírsav-bioszintézis szakaszai:
Malonil-CoA képződése szén-dioxid (biotin enzim és ATP) koenzim A-val való megkötésével. Ehhez NADPH 2 jelenléte szükséges.
Telítetlen zsírsavak képződése:
Az emlősök szöveteiben 4 telítetlen zsírsav-család található.
1. palmitoleinsav, 2. olajsav, 3. linolsav, 4. linolénsav
Az 1 és 2 palmitinsavból és sztearinsavból szintetizálódik.
A trigliceridek bioszintézise.
A trigliceridek szintézise glicerinből és zsírsavakból (sztearinsav, palmitinsav, olajsav) megy végbe. A triglicerid bioszintézis útja glicerin-3-foszfát képződésén keresztül megy végbe.
A glicerin-3-foszfátot acilezve foszfatidsav keletkezik. Ezt követően a foszfatidsav defoszforilációja és 1,2-diglicerid képződése következik be. Ezután egy acil-CoA molekulával észterezés következik be, és triglicerid képződik. A glicerofoszfolipidek az endoplazmatikus láncban szintetizálódnak.
Telített zsírsavak bioszintézise.
A zsírsavak szintézisében a két szénatomos egységek közvetlen prekurzora a malonil-CoA.
A telített zsírsavak teljes szintézisét egy speciális szintetáz komplex katalizálja, amely 7 enzimből áll. A citoplazma oldható frakciójában a zsírsavak szintézisét katalizáló szintetázrendszer felelős a következő nettó reakcióért, amelyben egy molekula acetil-CoA és 7 molekula malonil-CoA kondenzálódik, így egy palmitinsavmolekula keletkezik (a redukciót végzik ki NADPH). A reakcióhoz szükséges egymolekulájú acetil-CoA iniciátorként szolgál.
Malonil-CoA képződése:
1. A citrát a mitokondriális membránon keresztül képes bejutni a citoplazmába. A mitokondriális acetil-CoA-ból oxál-acetátba kerül át citrát, amely a mitokondriális membránon keresztül egy transzportrendszeren keresztül a citoplazmába juthat. A citoplazmában a citrát acetil-CoA-vá bomlik, amely a szén-dioxiddal kölcsönhatásba lépve malonil-CoA-vá alakul. A zsírsavszintézis teljes folyamatának korlátozó enzime az acetil-CoA-karboxiláz.
2. A zsírsavak szintézisében az acil-transzfer fehérje egyfajta horgonyként szolgál, amelyhez acil intermediereket adnak az alifás lánc kialakítása során. A mitokondriumokban a telített zsírsavmolekulák CoA-észterek formájában megnyúlnak CoA szekvenciális hozzáadásával. Az acetil-CoA és malonil-CoA acilcsoportjai az acil-transzfer fehérje tiolcsoportjaiba kerülnek át.
3. Ezeknek a két szénatomos fragmenseknek a kondenzációja után redukálódnak magasabb telített zsírsavakká.
A citoplazmában a zsírsavszintézis ezt követő szakaszai hasonlóak a mitokondriális β-oxidáció fordított reakcióihoz. Ennek az eljárásnak az összes köztes termékkel való megvalósítása szorosan kapcsolódik egy nagy multienzim komplexhez - a zsírsav-szintetázhoz.
A zsírsav-anyagcsere szabályozása.
A szervezetben a zsíranyagcsere folyamatait a neurohumorális út szabályozza. Ugyanakkor a központi idegrendszer és az agykéreg összehangolja a különböző hormonális hatásokat. Az agykéreg trofikus hatást fejt ki a zsírszövetre akár a szimpatikus és paraszimpatikus rendszeren, akár az endokrin mirigyeken keresztül.
A zsírsavak katabolizmusa és anabolizmusa közötti bizonyos arány fenntartása a májban összefügg a sejten belüli metabolitok, valamint a hormonális tényezők és az elfogyasztott élelmiszerek befolyásával.
A β-oxidáció szabályozása során a szubsztrát elérhetősége kiemelkedően fontos. A májsejtek zsírsavakkal való ellátását a következők biztosítják:
1. zsírsavak befogása a zsírszövetből, ennek a folyamatnak a szabályozását a hormonok végzik.
2. zsírsavak megkötése (az élelmiszer zsírtartalma miatt).
3. zsírsavak felszabadulása lipáz hatására a máj trigliceridjéből.
A második szabályozó tényező a sejt energiatartalékainak szintje (ADP és ATP aránya). Ha sok az ADP (a sejtek energiatartalékai kicsik), akkor konjugációs reakciók lépnek fel, amelyek elősegítik az ATP szintézisét. Az ATP-tartalom növelése esetén a fenti reakciók gátolódnak, és a felhalmozódott zsírsavakat zsírok és foszfolipidek bioszintézisére használják fel.
A citromsavciklus azon képessége, hogy katabolizálja az -oxidáció során képződő acetil-CoA-t, fontos a zsírsavkatabolizmus általános energiapotenciáljának megvalósítása, valamint a ketontestek (acetoecetsav, -hidroxi-butirát és aceton) nem kívánt felhalmozódása szempontjából.
Az inzulin fokozza a zsírsavak bioszintézisét, a szénhidrátok zsírokká alakulását. Az adrenalin, a tiroxin és a növekedési hormon aktiválja a zsír lebontását (lipolízisét).
Az agyalapi mirigy hormonok és a nemi hormonok termelésének csökkenése a zsírszintézis stimulálásához vezet.
Lipid rendellenességek
1. A zsírfelszívódási folyamatok megsértése
a) elégtelen hasnyálmirigy-lipáz ellátás
b) az epe bélbe való áramlásának megsértése
c) a gyomor-bél traktus zavara (a hámborítás károsodása).
2. A zsírnak a vérből a szövetekbe történő átmeneti folyamatának megzavarása - a zsírsavak átmenete a vérplazma chilomikronjaiból a zsírraktárakba megszakad. Ez egy örökletes betegség, amely egy enzim hiányával jár.
3. Ketonúria és ketonémia - cukorbetegeknél a koplalás során megnő a ketontestek tartalma - ez a ketonémia. Ezt az állapotot ketonuria (ketontestek jelenléte a vizeletben) kíséri. A bejövő vérben a ketontestek szokatlanul magas koncentrációja miatt az izmok és más szervek nem tudnak megbirkózni oxidációjukkal.
4. Érelmeszesedés és lipoproteinek. Bizonyított, hogy bizonyos lipoproteinek osztályok vezető szerepet töltenek be az atherosclerosis patogenezisében. A lipidfoltok és plakkok kialakulását mélyreható degeneratív változások kísérik az érfalon belül.
Koleszterin
Emlősökben a koleszterin nagy része (körülbelül 90%-a) a májban szintetizálódik. Nagy részét (75%) az úgynevezett epesavak szintézisében használják fel, amelyek elősegítik a táplálékkal szállított lipidek emésztését a belekben. Hozzáférhetőbbé teszik a hidrolitikus enzimek - lipázok - számára. A fő epesav a kólsav. A koleszterin más fontos szteroidok metabolikus prekurzora is, amelyek közül sok hormonként működik: aldoszteron és kortizon, ösztron, tesztoszteron és androszteron.
A normál plazma koleszterinszint 150-200 mg/ml között van. A magas szint koleszterin plakkok lerakódásához vezethet az aortában és a kis artériákban, ez az állapot érelmeszesedés (atherosclerosis) néven ismert. Végül is hozzájárul a szívműködési zavarokhoz. A normál koleszterinszint fenntartása megfelelő étrend megszervezésével, valamint az acetil-CoA útvonal in vivo szabályozásával érhető el. A magas vér koleszterinszintjének csökkentésének egyik módja olyan vegyületek bevitele, amelyek csökkentik a szervezet koleszterinszintetizáló képességét. A koleszterin a májban és a vérplazmában szintetizálódik, és lipoprotein komplexekbe csomagolódik, amelyeket más sejtekhez szállítanak. A koleszterin sejtbe jutása az ilyen komplexeket megkötő membránreceptorok jelenlététől függ, amelyek endocitózissal bejutnak a sejtbe, majd a lizoszómális enzimek a sejten belül felszabadítják a koleszterint. A magas koleszterinszintű betegeknél hibás receptorokat találtak; ez genetikai hiba.
A koleszterin számos szteroid előanyaga, mint például a széklet szteroidjai, az epesavak és a szteroid hormonok. Amikor koleszterinből szteroid hormonok képződnek, először a pregnenolon köztitermék szintetizálódik, amely a progeszteron - a méhlepény és a sárgatest hormonja, a férfi nemi hormonok (tesztoszteron), a női nemi hormonok (ösztron) és a mellékvese hormonok - prekurzoraként szolgál. kortikoszteron).
E hormonok bioszintézisének fő kiindulási anyaga a tirozin aminosav. Forrása a sejtekben található -
1. Proteolízis
2. Képződés fenilalaninból (esszenciális AK)
A szteroid hormonok bioszintézise változatos hatásspektrumuk ellenére egyetlen folyamat.
A progeszteron központi helyet foglal el az összes szteroid hormon bioszintézisében.
Szintézisének 2 módja van:
A koleszterintől
Acetátból
Az egyes szteroid hormonok bioszintézisének szabályozásában az agyalapi mirigy trópusi hormonjai kritikus szerepet játszanak. Az ACTH serkenti a kortikális mellékvese hormonok bioszintézisét.
A bioszintézis zavarának és bizonyos hormonok felszabadulásának 3 oka van:
1. Patológiás folyamat kialakulása magában az endokrin mirigyben.
2. A központi idegrendszerből származó folyamatokra gyakorolt ​​szabályozó hatások megsértése.
3. Az egyes endokrin mirigyek tevékenységének koordinációjának zavara.
A koleszterin bioszintézise.
Ez a folyamat 35 szakaszból áll.
3 fő van:
1. Az aktív acetát átalakítása mevalonsavvá
2. Szkvalén képződése
3. A szkvalén oxidatív ciklizálása koleszterinné.
A koleszterin számos szteroid előfutára:
Széklet szteroidok, epesavak, szteroid hormonok. A koleszterin lebontása a májban epesavakká alakul.
Kimutatták, hogy a koleszterin bioszintézis szabályozása a -hidroxi-metil-glutaril-CoA-reduktáz szintézisének és aktivitásának megváltoztatásával történik. Ez az enzim a sejt endoplazmatikus retikulumának membránjában található. Tevékenysége a koleszterin koncentrációjától függ, ami az enzimaktivitás csökkenéséhez vezet. A reduktáz aktivitás koleszterin általi szabályozása egy példa a kulcsenzimek végtermék általi szabályozására a negatív visszacsatolás elve szerint.
A mevalonsav bioszintézisének van egy második útja is.
Az intracelluláris szükségletekhez szükséges koleszterin bioszintézisének (sejtmembrán lipoproteinek szintézisének) a zsírsavak képzéséhez használt koleszterintől való intracelluláris differenciálódása szempontjából két autonóm út fontos. A lipoproteinek részeként a koleszterin elhagyja a májat és belép a vérbe. A vérplazma összkoleszterin tartalma 130-300 mg/ml.
A membránok molekuláris összetevői.
A legtöbb membrán körülbelül 40% lipidből és 60% fehérjéből áll. A membránok lipid része túlnyomórészt különböző típusú poláris lipideket tartalmaz, a sejt poláris lipideinek szinte teljes mennyisége a membránjaiban koncentrálódik.
A legtöbb membrán kevés triacilglicerint és szterint tartalmaz, ebben az értelemben kivételt képeznek a magasabb rendű állatok sejtjeinek plazmamembránjai, amelyek jellemzően magas koleszterintartalmukkal rendelkeznek.
A különböző lipidek közötti arány bármely adott típusú sejtmembrán esetén állandó, ezért genetikailag meghatározott. A legtöbb membránnak azonos a lipid/fehérje aránya. Szinte minden membrán könnyen áteresztő a vízzel és a semleges lipofil vegyületekkel szemben, kevésbé permeábilis a poláris anyagokkal, például cukrokkal és amidokokkal szemben, és nagyon rosszul permeábilis a kis ionokkal szemben, mint például a nátrium vagy a klór.
A legtöbb membránt nagy elektromos ellenállás jellemzi. Ezek az általános tulajdonságok szolgáltak alapul a biológiai membránok szerkezetére vonatkozó első fontos hipotézis – az elemi membránhipotézis – megalkotásához. A hipotézis szerint az elemi membrán kevert poláris lipidek kettős rétegéből áll, amelyben a szénhidrogén láncok befelé néznek, és folyamatos szénhidrogén fázist alkotnak, és a molekulák hidrofil fejei kifelé irányulnak, a lipid kettősréteg mindegyik felülete. monomolekuláris fehérjeréteggel borítja, amelynek polipeptidláncai megnyúlt formában vannak. Az elemi membrán teljes vastagsága 90 angström, a lipid kettősréteg vastagsága 60-70 angström.
A membránok szerkezeti változatossága nagyobb, mint az elemi membránhipotézis alapján.
Egyéb membránmodellek:
1. A membrán szerkezeti fehérje a lipid kettősrétegen belül helyezkedik el, a lipidek szénhidrogén-farka pedig behatol a szabadokba stb.................

A VFA szintézisének szubsztrátja az acetil-CoA, azonban a zsírsavak (FA) szintézise során minden elongációs ciklusban nem magát az acetil-CoA-t, hanem annak származékát, a malonil-CoA-t használjuk.

Ezt a reakciót az acetil-CoA karboxiláz enzim katalizálja, amely a FA szintézis multienzim rendszerének kulcsenzime. Az enzimaktivitást negatív visszacsatolás szabályozza. Az inhibitor egy szintézistermék: hosszú láncú acil-CoA (n=16) - palmitoil-CoA. Az aktivátor citrát. Ennek az enzimnek a nem fehérje része a H-vitamint (biotint) tartalmazza.

Ezt követően a zsírsavak szintézise során az acil-CoA molekula fokozatosan 2 szénatommal meghosszabbodik minden szakaszban a malonil-CoA miatt, amely a megnyúlási folyamat során CO 2 -t veszít.

A malonil-CoA képződése után a zsírsavszintézis fő reakcióit egy enzim - zsírsav-szintetáz (az endoplazmatikus retikulum membránján rögzítve) katalizálja. A zsírsav-szintetáz 7 aktív helyet és ACP-t (acyl transfer protein) tartalmaz. A malonil-CoA kötőhely egy nem fehérje komponenst - B3-vitamint (pantoténsavat) tartalmaz. A VLC szintézis reakcióinak egy ciklusának sorrendjét a 45. ábra mutatja.

45. ábra. Magasabb zsírsavak szintézisének reakciói

A ciklus vége után az acil-ACP belép a következő szintézis ciklusba. Az acil-transzfer fehérje szabad SH csoportjához új malonil-CoA molekulát adnak. Ezután az acilmaradékot eltávolítjuk, a malonil-maradékra adjuk át (egyidejű dekarboxilezéssel), és a reakcióciklust megismételjük.

Így a jövőbeli zsírsav szénhidrogénlánca fokozatosan növekszik (minden ciklusban - két szénatommal). Ez addig fordul elő, amíg 16 szénatomosra nem hosszabbodik (palmitinsav szintézise esetén) vagy többre (más zsírsavak szintézise). Ezt követően tiolízis megy végbe, és kialakul a zsírsav aktív formája, az acil-CoA.

A magasabb zsírsavak normál szintéziséhez a következő feltételek szükségesek:

1) Szénhidrátok bevitele, amelyek oxidációja során keletkeznek a szükséges szubsztrátok és NADPH 2.

2) A sejt nagy energiatöltése - magas ATP tartalom, amely biztosítja a citrát felszabadulását a mitokondriumokból a citoplazmába.

A b-oxidáció és a magasabb zsírsavak szintézise összehasonlító jellemzői:

1 . a b-oxidáció a mitokondriumokban, a zsírsavszintézis pedig az endoplazmatikus retikulum membránjain lévő citoplazmában megy végbe. A mitokondriumokban képződött acetil-CoA azonban nem képes önmagában átjutni a membránokon. Ezért léteznek olyan mechanizmusok, amelyek az acetil-CoA-t a mitokondriumokból a citoplazmába szállítják Krebs-ciklus enzimek részvételével (46. ábra).

46. ​​ábra. Az acetil-CoA transzportjának mechanizmusa a mitokondriumokból a citoplazmába.

A TCA-ciklus kulcsenzimei a citrát-szintáz és az izocitrát-dehidrogenáz. Ezen enzimek fő alloszterikus szabályozói az ATP és az ADP. Ha sok ATP van a sejtben, akkor az ATP gátolja ezeket a kulcsenzimeket. Az izocitrát-dehidrogenázt azonban jobban gátolja az ATP, mint a citrát-szintetázt. Ez citrát és izocitrát felhalmozódásához vezet a mitokondriális mátrixban. Amikor felhalmozódik, a citrát elhagyja a mitokondriumokat a citoplazmába. A citoplazma citrát-liáz enzimet tartalmaz. Ez az enzim a citrátot PAA-ra és acetil-CoA-ra bontja.

Így az acetil-CoA mitokondriumból a citoplazmába történő felszabadulásának feltétele a sejt megfelelő ATP-ellátása. Ha kevés ATP van a sejtben, akkor az acetil-CoA CO 2 -re és H 2 O-ra bomlik.

2 . A b-oxidáció során az intermedierek a HS-CoA-val, a zsírsavszintézisben az intermedierek egy speciális acil-transzfer proteinnel (ACP) kapcsolódnak. Ez egy összetett fehérje. Nem fehérje része szerkezetében hasonló a CoA-éhoz, és tioetil-aminból, pantoténsavból (B3-vitamin) és foszfátból áll.

3 . A b-oxidációban NAD-t és FAD-ot használnak oxidálószerként. A zsírsavak szintéziséhez redukálószerre van szükség - NADP*H 2 -t használnak.

A sejtben 2 fő NADP*H 2 forrás található a zsírsavak szintéziséhez:

a) pentóz-foszfát út a szénhidrátok lebontásához;

A glikogénhez képest a zsírok kompaktabb energiatárolási formát biztosítanak, mivel kevésbé oxidálódnak és hidratáltak. Ugyanakkor a zsírsejtekben semleges lipidek formájában fenntartott energia mennyisége a glikogéntől eltérően semmilyen módon nincs korlátozva. A lipogenezis központi folyamata a zsírsavak szintézise, ​​mivel ezek szinte minden lipidcsoport részét képezik. Ezenkívül nem szabad megfeledkezni arról, hogy a zsírokban található fő energiaforrás, amely az ATP-molekulák kémiai energiájává alakulhat át, a zsírsavak oxidatív átalakulásának folyamatai.

A zsírsav-bioszintézis általános jellemzői:

1. Zsírsavak szintetizálhatók étkezési szénhidrátokból piruváton keresztül vagy aminosavakból (ha feleslegben vannak beszerezve), és triacilglicerolok formájában halmozódnak fel

2. A szintézis fő helye az máj. Ezenkívül a zsírsavak számos szövetben szintetizálódnak: vesék, agy, emlőmirigy, zsírszövet.

3.A szintézis enzimek ben lokalizálódnak citoszol sejtek, ellentétben a zsírsav-oxidációs enzimekkel, amelyek a mitokondriumokban találhatók.

4. Zsírsav szintézis történik acetil-CoA.

5.A zsírsavak szintéziséhez szükséges NADPH, ATP, Mn 2+, biotin és CO 2.

A zsírsav szintézis a 3 szakasz.

1) acetil-CoA transzportja a mitokondriumokból a citoszolba; 2) malonil-CoA képződése; 3) a zsírsav 2 szénatomos meghosszabbítása malonil-CoA hatására palmitinsavvá.

1.Az acetil-CoA szállítása a mitokondriumból a citoszolba a citrát ingajárati mechanizmus segítségével történik (13.5. ábra)

Rizs. 10.5. A citrát inga mechanizmusának és a NADPH képződésének egyszerűsített diagramja

1.1. A citrát-szintáz katalizálja a PAA és az acetil-CoA közötti reakciót, és citrátot képez

1.2. A citrát egy speciális szállítórendszer segítségével kerül a citoszolba.

1.3. A citoszolban a citrát kölcsönhatásba lép a HS-CoA-val, és a citrát-liáz és az ATP hatására acetil-CoA és PAA képződik.

1.4. A PIKE transzlokáz segítségével visszatérhet a mitokondriumokba, de a NAD + -függő malát-dehidrogenáz gyakrabban maláttá redukálja.

1.5. A malátot NADP-függő malát-dehidrogenáz dekarboxilezi ( malik enzim): A kapott NADPH+H + (a szükséglet 50%-a) zsírsavak szintézisére szolgál. Ezenkívül a NADPH+H + generátorok (50%) pentóz-foszfát útvonalÉs izocitrát-dehidrogenáz.

1.6 A piruvát a mitokondriumokba kerül, és a piruvát-karboxiláz hatására PIKE képződik.

2.Malonil-CoA képződése. Az acetil-CoA-t karboxilezik acetil-CoA karboxiláz. Ez egy ATP-függő reakció, amelyhez H-vitamin (biotin) és CO 2 szükséges.

Ez a reakció korlátozza a zsírsavszintézis teljes folyamatának sebességét: az aktivátorok a citrát és az inzulin, az inhibitorok a szintetizált zsírsavak és a glukagon.

3.Zsírsavas megnyúlás. A folyamat a részvétellel zajlik multienzim szintáz komplex. Kettőből áll polipeptid láncok. Minden polipeptid lánc 6 enzimet tartalmaz a zsírsavak szintéziséhez ( transzaciláz, ketoacil-szintáz, ketoacil-reduktáz, hidratáz, enoil-reduktáz, tioészteráz). Az enzimek kovalens kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Az acil transzfer fehérje (ATP) szintén a polipeptidlánc része, de nem enzim. Övé funkció csak az átadással kapcsolatos acil gyökök. Az SH csoportok fontos szerepet játszanak a szintézis folyamatában. Az egyik a 4-foszfopanteteinhez tartozik, amely az ACP része, a második pedig a ketoacil-szintáz enzim ciszteinéhez tartozik. Az elsőt úgy hívják központi, és a második kerületi SH csoport.