סינתזה של שומנים בתא מתרחשת. סינתזה של טריגליצרידים מפחמימות

מאפייני האברונים 1. קרום פלזמה 2. גרעין 3. מיטוכונדריה 4. פלסטידים 5. ריבוזומים 6. ER 7. מרכז תאי 8. קומפלקס גולגי 9.

ליזוזומים א) הובלת חומרים בכל התא, הפרדה מרחבית של תגובות בתא ב) סינתזת חלבונים ג) פוטוסינתזה ד) אחסון מידע תורשתי ה) לא ממברנה ה) סינתזה של שומנים ופחמימות ז) מכיל DNA 3) אספקת תא עם אנרגיה I) עיכול עצמי של התא ועיכול תוך תאי J) תקשורת התא עם הסביבה החיצונית K) שליטה בחלוקה גרעינית M) זמין רק בצמחים H) זמין רק בבעלי חיים

איזה

המאפיינים של תא חי תלויים בתפקוד של ממברנות ביולוגיות

א חדירות סלקטיבית

ב. חילופי יונים

ב. ספיגת מים ואצירת מים

ד בידוד מהסביבה ו
קשר איתה

איזה
האברון מחבר את התא למכלול אחד, מעביר חומרים,
משתתף בסינתזה של שומנים, חלבונים, פחמימות מורכבות:

ב' מתחם גולגי

ב. קרום התא החיצוני

איזה
המבנה של הריבוזומים הוא:

א קרום יחיד

ב. קרום כפול

ב.לא קרום

אֵיך
המבנים הפנימיים של המיטוכונדריה נקראים:

א גרנה

ב. מטריצה

V. Christa

איזה
מבנים שנוצרו על ידי הממברנה הפנימית של הכלורופלסט:

א.סטרומה

ב.תילקויד גראן

V. Christa

ז.תילקואידים סטרומלים

לאיזה
אורגניזמים מאופיינים בגרעין:

א' לאאוקריוטים

ב' לפרוקריוטים

לְהִשְׁתַנוֹת
לפי ההרכב הכימי של הכרומוזומים והכרומטין:

איפה
הצנטרומר ממוקם על הכרומוזום:

א' על ההצרה הראשונית

ב' על המותניים המשניות

איזה
אברונים אופייניים רק לתאי צמחים:

B.mitochondria

ב. פלסטידים

מה
חלק מהריבוזומים:

ב.ליפידים

1 שני אברוני הממברנה של התא כוללים:

1) ריבוזום 2) מיטוכונדריון 3) רטיקולום אנדופלזמי 4) ליזוזום
2 במיטוכונדריה, אטומי מימן מוותרים על אלקטרונים, והאנרגיה משמשת לסינתזה של: 1) חלבונים 2) שומנים 3) פחמימות 4) ATP
3 כל אברוני התא מחוברים זה לזה על ידי: 1) דופן התא 2) רטיקולום אנדופלזמי 3) ציטופלזמה 4) ואקואולים

בחר תשובה אחת נכונה. 1. קרום התא החיצוני מבטיח א) צורה קבועה של התא ב) חילוף חומרים ואנרגיה פנימה

ב) לחץ אוסמוטי בתא ד) חדירות סלקטיבית

2. לממברנות תאית, כמו גם לכלורופלסטים, אין תאים

א) אצות ב) טחבים ג) שרכים ד) בעלי חיים

3. בתא, הגרעין והאברונים נמצאים ב

א) ציטופלזמה _ ג) רטיקולום אנדופלזמי

ב) קומפלקס גולגי ד) ואקוולים

4. סינתזה מתרחשת על הממברנות של הרשת האנדופלזמית הגרנורית

א) חלבונים ב) פחמימות ג) שומנים ד) חומצות גרעין

5. עמילן מצטבר ב

א) כלורופלסטים ב) גרעין ג) לוקופלסטים ד) כרומופלסטים

6. חלבונים, שומנים ופחמימות מצטברים ב

א) גרעין ב) ליזוזומים ג) קומפלקס גולגי ד) מיטוכונדריה

7. משתתף ביצירת ציר הביקוע

א) ציטופלזמה ב) מרכז התא ג) ואקואול ד) קומפלקס גולגי

8. אורגנואיד המורכב מחללים רבים המחוברים ביניהם, ב
אשר צוברים חומרים אורגניים המסונתזים בתא - אלו הם

א) קומפלקס גולגי ג) מיטוכונדריה

ב) כלורופלסט ד) רטיקולום אנדופלזמי

9. חילופי החומרים בין התא לסביבתו מתרחשים דרך
קליפה בשל הנוכחות בה

א) מולקולות שומנים ב) מולקולות פחמימות

ב) חורים רבים ד) מולקולות חומצת גרעין

10. חומרים אורגניים המסונתזים בתא עוברים לאברונים
א) בעזרת קומפלקס גולגי ג) בעזרת ואקוולים

ב) בעזרת ליזוזומים ד) דרך הערוצים של הרשת האנדופלזמית

11. פירוק חומרים אורגניים בתא, מלווה בשחרור.
אנרגיה וסינתזה של מספר רב של מולקולות ATP מתרחשת ב

א) מיטוכונדריה ב) ליזוזומים ג) כלורופלסטים ד) ריבוזומים

12. אורגניזמים שלתאים שלהם אין גרעין נוצר, מיטוכונדריה,
מתחם גולגי, שייך לקבוצה

א) פרוקריוטים ב) אוקריוטים ג) אוטוטרופים ד) הטרוטרופים

13. פרוקריוטים כוללים

א) אצות ב) חיידקים ג) פטריות ד) וירוסים

14. הגרעין ממלא תפקיד חשוב בתא, שכן הוא מעורב בסינתזה

א) גלוקוז ב) שומנים ג) סיבים ד) חומצות גרעין וחלבונים

15. אברון, תחום מהציטופלזמה על ידי ממברנה אחת, המכיל
אנזימים רבים המפרקים חומרים אורגניים מורכבים
למונומרים פשוטים, זה

א) מיטוכונדריון ב) ריבוזום ג) קומפלקס גולגי ד) ליזוזום

אילו תפקידים ממלאת קרום הפלזמה החיצוני בתא?

1) מגביל את תוכן התא מהסביבה החיצונית
2) מבטיח תנועה של חומרים בתא
3) מספק תקשורת בין אברונים
4) מבצע סינתזה של מולקולות חלבון

הממברנה של הרשת האנדופלזמית החלקה מבצעת את הפונקציה
1) סינתזה של שומנים ופחמימות
2) סינתזת חלבון
3) פירוק חלבון
4) פירוק פחמימות ושומנים

אחד מתפקידיו של מתחם גולגי
1) היווצרות ליזוזומים
2) היווצרות ריבוזומים
3) סינתזת ATP
4) חמצון של חומרים אורגניים

מולקולות ליפידים הן חלק
1) קרום פלזמה
2) ריבוזומים
3) ממברנות תאי פטרייתי
4) צנטרולים
תודה מראש לכל מי שיכול לעזור

אנרגיה נוצרת באמצעות חמצון של שומנים ופחמימות. עם זאת, הכמות העודפת שלהם מובילה להשמנה, והמחסור בגלוקוז מוביל להרעלת הגוף.

לתפקוד תקין של כל אורגניזם, האנרגיה חייבת להיות בכמות מספקת. המקור העיקרי שלו הוא גלוקוז. עם זאת, פחמימות לא תמיד מפצות באופן מלא על צרכי האנרגיה, ולכן חשובה סינתזה של שומנים – תהליך המספק אנרגיה לתאים בריכוז נמוך של סוכרים.

שומנים ופחמימות מספקים גם את המסגרת לתאים ורכיבים רבים לתהליכים המבטיחים תפקוד תקין של הגוף. המקורות שלהם הם רכיבים המסופקים עם מזון. גלוקוז מאוחסן בצורה של גליקוגן, והעודף שלו הופך לשומנים, הכלולים באדיפוציטים. עם צריכת פחמימות גדולה, העלייה בחומצות השומן מתרחשת עקב מזונות הנצרכים מדי יום.

תהליך הסינתזה אינו יכול להתחיל מיד לאחר חדירת שומנים לקיבה או למעיים. זה מצריך תהליך ספיגה, שיש לו מאפיינים משלו. לא 100% מהשומנים שמגיעים מהמזון מגיעים לזרם הדם. מתוכם, 2% מופרשים ללא שינוי על ידי המעיים. זה נובע גם מהמזון עצמו וגם מתהליך הספיגה.

השומנים שמגיעים עם האוכל לא יכולים לשמש את הגוף ללא פירוק נוסף לאלכוהול (גליצרול) וחומצות. אמולסיפיקציה מתרחשת בתריסריון עם השתתפות חובה של אנזימים מדופן המעי עצמו ומהבלוטות האנדוקריניות. לא פחות חשובה היא המרה, המפעילה פוספוליפאז. לאחר פירוק האלכוהול, חומצות שומן נכנסות לדם. הביוכימיה של תהליכים לא יכולה להיות פשוטה, מכיוון שהיא תלויה בגורמים רבים.

חומצת שומן

כולם מחולקים ל:

• קצר (מספר אטומי הפחמן אינו עולה על 10);
• ארוך (פחמן גדול מ-10).

קצרים אינם זקוקים לתרכובות וחומרים נוספים כדי להיכנס לזרם הדם. בעוד חומצות שומן ארוכות חייבות ליצור קומפלקס עם חומצות מרה.

חומצות שומן קצרות ויכולתן להיספג במהירות ללא תרכובות נוספות חשובות לתינוקות שהמעיים שלהם עדיין לא מתפקדים כמו מבוגרים. בנוסף, חלב אם עצמו מכיל רק שרשראות קצרות.

התרכובות המתקבלות של חומצות שומן וחומצות מרה נקראות מיצלות. יש להם גרעין הידרופובי, בלתי מסיס במים ומורכב משומנים, וקליפה הידרופלית (מסיסה עקב חומצות מרה). חומצות מרה הן שמאפשרות להעביר שומנים לתוך אדיפוציטים.

המיצל מתפרק על פני האנטוציטים והדם רווי בחומצות שומן טהורות, שמגיעות עד מהרה לכבד. Chylomicrons וליפופרוטאינים נוצרים באנטרוציטים. חומרים אלו הם תרכובות של חומצות שומן וחלבונים, והם מספקים חומרים שימושיים לכל תא.

חומצות מרה אינן מופרשות על ידי המעיים. חלק קטן עובר דרך האנטוציטים ונכנס לדם, בעוד החלק הגדול יותר עובר לקצה המעי הדק ונספג באמצעות הובלה פעילה.

הרכב של chylomicrons:

• טריגליצרידים;
• אסטרים של כולסטרול;
• פוספוליפידים;
• כולסטרול חופשי;
• חֶלְבּוֹן.

Chylomicrons, שנוצרים בתוך תאי המעי, עדיין צעירים וגדולים בגודלם, כך שהם לא יכולים להגיע לדם בעצמם. הם מועברים למערכת הלימפה ורק לאחר מעבר דרך הצינור הראשי הם נכנסים לדם. שם הם מקיימים אינטראקציה עם ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה ויוצרים את החלבונים apo-C ו-apo-E.

רק לאחר טרנספורמציות אלו ניתן לקרוא לכילומיקרונים בשלים, שכן הם אלו המשמשים לצרכי הגוף. המשימה העיקרית היא הובלת שומנים לרקמות המאחסנות אותם או משתמשות בהם. אלה כוללים רקמת שומן, ריאות, לב, כליות.

Chylomicrons מופיעים לאחר אכילה, ולכן תהליך הסינתזה והובלת השומן מופעל רק לאחר האכילה. חלק מהרקמות אינן יכולות לספוג את הקומפלקסים הללו בצורתם הטהורה, ולכן חלקן נקשרות לאלבומין ורק אז נצרכות על ידי הרקמה. דוגמה לכך היא רקמת השלד.

האנזים ליפופרוטאין ליפאז מפחית את הטריגליצרידים ב-chylomicrons, וגורם להם לרדת ולהיות שיוריים. זה הם שנכנסים לחלוטין להפטוציטים ושם מסתיים תהליך הפירוק שלהם למרכיבים המרכיבים אותם.

הביוכימיה של סינתזת שומן אנדוגני מתרחשת באמצעות אינסולין. הכמות שלו תלויה בריכוז הפחמימות בדם ולכן על מנת שחומצות שומן ייכנסו לתא יש צורך בסוכר.

סינתזה מחדש של ליפידים

סינתזה מחדש של שומנים היא תהליך שבאמצעותו מסונתזים ליפידים בדופן המעי ובתא משומנים הנכנסים לגוף עם המזון. כתוסף, ניתן להשתמש גם בשומנים המיוצרים באופן פנימי.

תהליך זה הוא אחד החשובים ביותר, שכן הוא מאפשר לחומצות שומן ארוכות להיקשר ולמנוע את השפעתן ההרסנית על הממברנות. לרוב, חומצות שומן אנדוגניות קשורות לאלכוהול כגון גליצרול או כולסטרול.

תהליך הסינתזה מחדש אינו מסתיים בקישור. לאחר מכן, האריזה מתרחשת בצורות המסוגלות לעזוב את האנטרוציט, מה שנקרא תחבורה. במעי עצמו מתרחשת היווצרות של שני סוגים של ליפופרוטאינים. אלה כוללים chylomicrons, שאינם נמצאים כל הזמן בדם והמראה שלהם תלוי בצריכת מזון, וליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה, שהם צורות קבועות, וריכוזם לא יעלה על 2 גרם/ליטר.

שימוש בשומנים

למרבה הצער, שימוש בטריגליצרידים (שומנים) לאספקת אנרגיה לגוף נחשב לעמל רב ולכן תהליך זה נחשב לתהליך גיבוי, למרות שהוא הרבה יותר יעיל מהשגת אנרגיה מפחמימות.

ליפידים משמשים לספק אנרגיה לגוף רק אם אין כמות מספקת של גלוקוז. זה קורה כאשר אין צריכת מזון במשך זמן רב, לאחר פעילות גופנית פעילה או לאחר שנת לילה ארוכה. לאחר חמצון השומנים מתקבלת אנרגיה.

אבל מכיוון שהגוף לא צריך את כל האנרגיה, הוא צריך להצטבר. זה מצטבר בצורה של ATP. מולקולה זו היא המשמשת את התאים לתגובות רבות הדורשות רק אנרגיה. היתרון של ATP הוא שהוא מתאים לכל המבנים התאיים של הגוף. אם גלוקוז כלול בנפח מספיק, אז 70% מהאנרגיה מכוסה על ידי תהליכי החמצון של גלוקוז ורק האחוז הנותר על ידי חמצון של חומצות שומן. עם ירידה בפחמימות המצטברות בגוף, היתרון עובר לחמצון שומן.

כדי להבטיח שכמות החומרים הנכנסים לא תהיה גדולה מהתפוקה, הדבר מצריך שומנים ופחמימות בגבולות הרגילים. אדם ממוצע צריך 100 גרם שומן ביום. זה מוצדק בעובדה שרק 300 מ"ג יכולים להיספג מהמעיים לדם. סכומים גדולים יותר יימשכו כמעט תמיד.

חשוב לזכור שאם יש חוסר בגלוקוז, חמצון שומנים בלתי אפשרי. זה יוביל להצטברות של תוצרי חמצון - אצטון ונגזרותיו - בכמויות עודפות בתא. חריגה מהנורמה מרעילה את הגוף בהדרגה, משפיעה לרעה על מערכת העצבים ובהיעדר עזרה עלולה להוביל למוות.

ביוסינתזה של שומנים היא תהליך אינטגרלי בתפקוד הגוף. זהו מקור מילואים של אנרגיה, שבהיעדר גלוקוז, שומר על כל התהליכים הביוכימיים ברמה המתאימה. הובלת חומצות שומן לתאים מתבצעת על ידי chylomicrons וליפופרוטאינים. תכונה מיוחדת היא כי chylomicrons מופיעים רק לאחר אכילה, וליפופרוטאינים נמצאים כל הזמן בדם.

ביוסינתזה של ליפידים היא תהליך התלוי בתהליכים רבים נוספים. נוכחות גלוקוז חייבת להיות חובה, שכן הצטברות של אצטון עקב חמצון לא שלם של שומנים עלולה להוביל להרעלה הדרגתית של הגוף.

תגובות ביוסינתזה של ליפידים יכולות להתרחש ברטיקולום האנדופלזמי החלק של תאים של כל האיברים. מצע לסינתזת שומן דה נובוהוא גלוקוז.

כידוע, כאשר הגלוקוז חודר לתא, הוא הופך לגליקוגן, פנטוזים ומתחמצן לחומצה פירובית. כאשר האספקה ​​גבוהה, גלוקוז משמש לסנתזת גליקוגן, אך אפשרות זו מוגבלת על ידי נפח התא. לכן, גלוקוז "נופל דרך" לגליקוליזה ומומר לפירובט ישירות או דרך ה-shunt פנטוז פוספט. במקרה השני, נוצר NADPH, אשר יהיה צורך לאחר מכן לסינתזה של חומצות שומן.

פירובט עובר למיטוכונדריה, עובר דה-קרבוקסילציה לאצטיל-SCoA ונכנס למחזור ה-TCA. עם זאת, מסוגל שָׁלוֹם, ב חוּפשָׁה, בנוכחות כמות עודפת אֵנֶרְגִיָהבתא, תגובות מחזור TCA (במיוחד, תגובת ה- isocitrate dehydrogenase) נחסמות על ידי עודף ATP ו-NADH.

תכנית כללית של ביוסינתזה של טריאצילגליצרולים וכולסטרול מגלוקוז

אוקסלואצטט, שנוצר גם מציטרט, מופחת על ידי מאלאט דהידרוגנאז לחומצה מאלית ומוחזר למיטוכונדריה

• באמצעות מנגנון מעבורת מאלאט-אספרטט (לא מוצג באיור),
• לאחר דה-קרבוקסילציה של מאלאט ל פירובטאנזים מאליק תלוי NADP. ה-NADPH המתקבל ישמש בסינתזה של חומצות שומן או כולסטרול.

3.3. סינתזת שומן

שומנים מסונתזים מגליצרול וחומצות שומן. גליצרול בגוף מתרחש במהלך פירוק השומן (מזון או משלו), וגם נוצר בקלות מפחמימות. חומצות שומן מסונתזות מאצטיל קו-אנזים A, מטבוליט אוניברסלי של הגוף. סינתזה זו דורשת גם מימן (בצורת NADPH 2) ואנרגיית ATP. הגוף מסנתז רק חומצות שומן רוויות וחד בלתי רוויות (אלה עם קשר כפול אחד). חומצות המכילות שני קשרים כפולים או יותר במולקולה שלהן (רב בלתי רוויות) אינן מסונתזות בגוף ויש לספק אותן עם מזון. לסינתזת שומן ניתן להשתמש גם בחומצות שומן - תוצרי הידרוליזה של מזון ושומני גוף.

כל המשתתפים בסינתזת שומן חייבים להיות בצורה פעילה: גליצרול בצורת גליצרופוספט, וחומצות שומן בצורת אציל-אנזים A. סינתזת שומן מתרחשת בציטופלזמה של תאים (בעיקר רקמת שומן, כבד, מעי דק) ומתמשכת. לפי התוכנית הבאה

יש להדגיש שניתן לקבל גליצרול וחומצות שומן מפחמימות. לכן, עם צריכה עודפת של פחמימות על רקע אורח חיים בישיבה, מתפתחת השמנת יתר.

הרצאה 4. חילוף חומרים של חלבונים

4.1. קטבוליזם של חלבון

חלבונים המרכיבים את תאי הגוף נתונים גם לפירוק מתמיד בהשפעת אנזימים פרוטאוליטיים תוך תאיים הנקראים חלבונים תוך תאייםאוֹ קתפסינים.אנזימים אלו ממוקמים באברונים תוך תאיים מיוחדים - ליזוזומים. בהשפעת קתפסינים, חלבוני הגוף הופכים גם לחומצות אמינו. (חשוב לציין שהפירוק של המזון וגם של חלבוני הגוף עצמו מוביל ליצירת אותן 20 סוגי חומצות אמינו.) כ-200 גרם חלבוני גוף מתפרקים ביום. לכן, במהלך היום מופיעות בגוף כ-300 גרם של חומצות אמינו חופשיות.

4.2. סינתזת חלבון

רוב חומצות האמינו משמשות לסינתזת חלבון. סינתזת חלבון מתרחשת בהשתתפות חובה של חומצות גרעין.

השלב הראשון של סינתזת חלבון הוא תַעֲתוּק- מתבצע בגרעין התא באמצעות DNA כמקור מידע גנטי. מידע גנטי קובע את סדר חומצות האמינו בשרשרות הפוליפפטידיות של החלבון המסונתז. מידע זה מקודד על ידי רצף הבסיסים החנקניים במולקולת ה-DNA. כל חומצת אמינו מקודדת על ידי שילוב של שלושה בסיסים חנקן הנקראים קודון, או שְׁלִישִׁיָה. הקטע של מולקולת DNA המכיל מידע על חלבון ספציפי נקרא "גֵן".בחלק זה של ה-DNA, RNA שליח (mRNA) מסונתז במהלך שעתוק על פי עקרון ההשלמה. חומצת גרעין זו היא העתק של הגן המתאים. ה-mRNA המתקבל עוזב את הגרעין ונכנס לציטופלזמה. באופן דומה, הסינתזה של ריבוזומלית (rRNA) ותחבורה (tRNA) מתרחשת על DNA כמטריקס.

בשלב השני - הַכָּרָה(הכרה) המתרחשת בציטופלזמה, חומצות אמינו נקשרות באופן סלקטיבי לנשאיהן - תחבורה RNAs (tRNAs). כל מולקולת tRNA היא שרשרת פולינוקלאוטידים קצרה המכילה כ-80 נוקלאוטידים ומפותלת חלקית לתוך סליל כפול, וכתוצאה מכך תצורת "עלה תלתן מעוקל". בקצה אחד של שרשרת הפולינוקלאוטידים, לכל ה-tRNA יש נוקלאוטיד המכיל אדנין. חומצת אמינו מחוברת לקצה זה של מולקולת ה-tRNA. הלולאה שממול לאתר ההתקשרות של חומצות אמינו מכילה אנטיקודון, המורכב משלושה בסיסים חנקניים ומיועד לקישור לאחר מכן לקודון המשלים של ה-mRNA. אחת מהלולאות הצדדיות של מולקולת ה-tRNA מבטיחה את ההתקשרות של ה-tRNA לאנזים המעורב ב הַכָּרָה, והשנייה, לולאה צדדית נחוצה לחיבור tRNA לריבוזום בשלב הבא של סינתזת חלבון.

בשלב זה, מולקולת ה-ATP משמשת כמקור אנרגיה. כתוצאה מההכרה, נוצר קומפלקס חומצת אמינו-tRNA. בהקשר זה, השלב השני של סינתזת החלבון נקרא הפעלת חומצות אמינו.

השלב השלישי של סינתזת חלבון הוא מִשׁדָר- מופיע על ריבוזומים. כל ריבוזום מורכב משני חלקים - תת-יחידה גדולה וקטנה. מבחינת הרכב כימי, שני חלקיקי המשנה מורכבים מ-rRNA ומחלבונים. ריבוזומים מסוגלים להתפרק בקלות לתת-חלקיקים, אשר יכולים שוב להתאחד זה עם זה ליצירת ריבוזום. התרגום מתחיל בפירוק הריבוזום לתת-חלקיקים, הנצמדים מיד לחלק הראשוני של מולקולת ה-mRNA המגיע מהגרעין. במקרה זה, נותר מרווח בין חלקיקי המשנה (מה שנקרא מנהרה), שבו נמצא קטע קטן של mRNA. לאחר מכן, tRNAs הקשורים לחומצות אמינו מתווספים לקומפלקס הריבוזום-mRNA שנוצר. ההתקשרות של tRNA למכלול זה מתרחשת על ידי קשירת אחת מהלולאות הצדדיות של tRNA לריבוזום וקשירה של אנטיקודון ה-tRNA לקודון ה-mRNA המשלים שלו הממוקם במנהרה שבין חלקיקי המשנה הריבוזומים. במקביל, רק שני tRNAs עם חומצות אמינו יכולים להצטרף לקומפלקס הריבוזום-mRNA.

בשל הקישור הספציפי של אנטיקודונים של tRNA לקודוני mRNA, רק מולקולות tRNA שהאנטיקודונים שלהן משלימים לקודון ה-mRNA מחוברות לחלק של מולקולת ה-mRNA שנמצא במנהרה. לכן, tRNAs אלה מספקים רק חומצות אמינו ספציפיות למהדרין לריבוזומים. לאחר מכן, חומצות האמינו מחוברות זו לזו על ידי קשר פפטיד ונוצר דיפפטיד, הקשור לאחד ה-tRNAs. לאחר מכן, הריבוזום נע לאורך ה-mRNA קודון אחד בדיוק (תנועה זו של הריבוזום נקראת מעבר - מקום).

כתוצאה מהטרנסלוקציה מתפצל tRNA חופשי (ללא חומצת אמינו) מהריבוזום ובאזור המנהרה מופיע קודון חדש שאליו מתווסף tRNA נוסף עם חומצת אמינו התואמת לקודון זה לפי עיקרון השלמה. חומצת האמינו הנמסרת מתחברת עם הדיפפטיד שנוצר בעבר, מה שמוביל להתארכות שרשרת הפפטידים. זה מלווה בטרנסלוקציות חדשות, הגעת tRNAs חדשים עם חומצות אמינו על הריבוזום והתארכות נוספת של שרשרת הפפטידים.

לפיכך, סדר ההכללה של חומצות אמינו בחלבון המסונתז נקבע לפי רצף הקודונים ב-mRNA. הסינתזה של שרשרת הפוליפפטיד מסתיימת כאשר קודון מיוחד נכנס למנהרה, שאינו מקודד לחומצות אמינו ושאף tRNA לא יכול להצטרף אליו. קודונים כאלה נקראים קודונים לעצור.

כתוצאה מכך, בשל שלושת השלבים המתוארים, מסונתזים פוליפפטידים, כלומר נוצר המבנה הראשוני של החלבון. מבנים גבוהים יותר (מרחביים) (משניים, שלישוניים, רבעוניים) נוצרים באופן ספונטני.

סינתזת חלבון היא תהליך עתיר אנרגיה. כדי לכלול רק חומצת אמינו אחת במולקולת חלבון מסונתזת, נדרשות לפחות שלוש מולקולות ATP.

4.3. מטבוליזם של חומצות אמינו

בנוסף לסינתזת חלבון, חומצות אמינו משמשות גם לסינתזה של תרכובות שונות שאינן חלבוניות בעלות משמעות ביולוגית חשובה. כמה חומצות אמינו עוברות פירוק והופכות לתוצרים הסופיים: C0 2, H 2 0 ו-NH 3 פירוק מתחיל בתגובות המשותפות לרוב חומצות האמינו.

אלו כוללים:

א) דקרבוקסילציה - הסרה של קבוצת הקרבוקסיל מחומצות אמינו בצורה של פחמן דו חמצני:

כל חומצות האמינו עוברות טרנסאמינציה. תגובה זו כוללת קואנזים - פוספופירידוקסל, אשר היווצרותו דורשת ויטמין B 6 - פירידוקסין.

טרנסאמינציה היא הטרנספורמציה העיקרית של חומצות אמינו בגוף, מכיוון שהקצב שלה גבוה בהרבה מזה של תגובות דקרבוקסילציה ודמינציה.

טרנסאמינציה מבצעת שתי פונקציות עיקריות:

א) עקב טרנסאמינציה, כמה חומצות אמינו יכולות להיות מומרות לאחרות. במקרה זה, המספר הכולל של חומצות האמינו אינו משתנה, אך היחס ביניהן משתנה. עם מזון, חלבונים זרים נכנסים לגוף, בהם חומצות אמינו נמצאות בפרופורציות שונות בהשוואה לחלבוני הגוף. על ידי טרנסאמינציה, הרכב חומצות האמינו של הגוף מותאם.

ב) הוא חלק בלתי נפרד דמינציה עקיפה (עקיפה).חומצות אמינו - התהליך שבו מתחיל פירוק רוב חומצות האמינו.

בשלב הראשון של תהליך זה, חומצות אמינו עוברות תגובת טרנסאמינציה עם חומצה α-ketoglutaric. חומצות אמינו מומרות לחומצות α-keto, וחומצה α-ketoglutaric מומרת לחומצה גלוטמית (חומצת אמינו).

בשלב השני, החומצה הגלוטמית המתקבלת עוברת דמינציה, NH 3 מבוקע ממנה ושוב נוצרת חומצה α-ketoglutaric. חומצות ה-a-keto המתקבלות עוברות פירוק עמוק והופכות לתוצרים הסופיים C0 2 ו- H 2 0. לכל אחת מ-20 חומצות הקטו (יש הרבה מהן נוצרות כמו שיש סוגים של חומצות אמינו) יש ספציפיות משלה מסלולי פירוק. עם זאת, במהלך פירוק כמה חומצות אמינו, חומצה פירובית נוצרת כמוצר ביניים, שממנו ניתן לסנתז גלוקוז. לכן, חומצות האמינו שמהן נובעות חומצות קטו כאלה נקראות גלוקוגני.חומצות קטו אחרות אינן יוצרות פירובט במהלך פירוקן. תוצר הביניים שלהם הוא אצטיל קואנזים A, שממנו אי אפשר להשיג גלוקוז, אך ניתן לסנתז גופי קטון. חומצות אמינו המתאימות לחומצות קטו כאלה נקראות קטוגניות.

התוצר השני של דמינציה עקיפה של חומצות אמינו הוא אמוניה. אמוניה רעילה מאוד לגוף. לכן, לגוף יש מנגנונים מולקולריים לנטרול שלו. כאשר NH 3 נוצר, הוא נקשר לחומצה גלוטמית בכל הרקמות ליצירת גלוטמין. זֶה ניטרול זמני של אמוניה.עם זרם הדם, גלוטמין נכנס לכבד, שם הוא מתפרק שוב לחומצה גלוטמית ו-NH3. החומצה הגלוטמית המתקבלת מוחזרת לאיברים עם הדם כדי לנטרל חלקים חדשים של אמוניה. האמוניה המשתחררת, כמו גם פחמן דו חמצני בכבד, משמשים לסינתזה אוריאה.

סינתזת אוריאה היא תהליך מחזורי רב-שלבי שצורך כמות גדולה של אנרגיה. לחומצת האמינו אורניתין תפקיד חשוב מאוד בסינתזה של אוריאה. חומצת אמינו זו אינה חלק מחלבונים. אורניתין נוצר מחומצת אמינו אחרת - ארגינין,אשר קיים בחלבונים. בשל התפקיד החשוב של ornithine, סינתזת אוריאה נקראת מחזור אורניטין.

בתהליך הסינתזה מוסיפים לאורניתין שתי מולקולות אמוניה ומולקולה של פחמן דו חמצני, והאורניטין הופך לארגינין, שממנו מתפצל מיד אוריאה, ושוב נוצר אורניטין. יחד עם אורניתין וארגינין, חומצות אמינו משתתפות גם ביצירת אוריאה: גלוטמיןו חומצה אספרטית.גלוטמין היא ספקית של אמוניה, וחומצה אספרטית היא הטרנספורטר שלה.

סינתזת אוריאה היא ניטרול סופי של אמוניה.מהכבד, אוריאה נכנסת עם הדם לכליות ומופרשת בשתן. 20-35 גרם של אוריאה נוצרים ביום. הפרשת אוריאה בשתן מאפיינת את קצב פירוק החלבונים בגוף.

סעיף 3. ביוכימיה של רקמת שריר

הרצאה 5. ביוכימיה של שרירים

5.1. מבנה תאי של סיבי שריר

לבעלי חיים ולבני אדם יש שני סוגים עיקריים של שרירים: מפוספסו חלק.שרירים מפוספסים מחוברים לעצמות, כלומר לשלד, ולכן נקראים גם שלד. סיבי שריר מפוספסים מהווים גם את הבסיס לשריר הלב - שריר הלב, אם כי ישנם הבדלים מסוימים במבנה שריר הלב ושרירי השלד. שרירים חלקים יוצרים את שרירי דפנות כלי הדם, המעיים, וחודרים לרקמות האיברים הפנימיים והעור.

כל שריר מפוספס מורכב מכמה אלפי סיבים, המאוחדים על ידי שכבות רקמת חיבור ואותה קרום - fascia.סיבי השריר (מיוציטים) הם תאים גדולים מרובי גרעינים מוארכים מאוד באורך של עד 2-3 ס"מ, ובשרירים מסוימים אף יותר מ-10 ס"מ. עובי תאי השריר הוא כ-0.1-0.2 מ"מ.

כמו כל תא, מיוציטמכיל אברונים חיוניים כגון גרעינים, מיטוכונדריה, ריבוזומים, רשת ציטופלזמה וקרום התא. תכונה של מיוציטים שמבדילה אותם מתאים אחרים היא נוכחותם של אלמנטים מתכווצים - מיופיברילים

ליבותמוקפים בקליפה - הנוקלאולמה ומורכבים בעיקר מנוקלאופרוטאין. הגרעין מכיל את המידע הגנטי לסינתזת חלבון.

ריבוזומים- תצורות תוך תאיות שהן נוקלאופרוטאין בהרכב הכימי. סינתזת חלבון מתרחשת על ריבוזומים.

מיטוכונדריה- בועות מיקרוסקופיות בגודל של עד 2-3 מיקרון, מוקפות בקרום כפול. במיטוכונדריה, החמצון של פחמימות, שומנים וחומצות אמינו לפחמן דו חמצני ומים מתרחש באמצעות חמצן מולקולרי (חמצן אוויר). בשל האנרגיה המשתחררת במהלך החמצון, סינתזת ATP מתרחשת במיטוכונדריה. בשרירים מאומנים, המיטוכונדריה הן רבות וממוקמות לאורך המיופיברילים.

רטיקולום ציטופלזמי(רטיקולום סרקופלזמי, רשת סרקופלזמית) מורכב מצינורות, צינוריות ושלפוחיות שנוצרו על ידי ממברנות ומחוברים זה לזה. הרשת הסרקופלזמית, דרך צינורות מיוחדים הנקראים מערכת T, מחוברת לממברנת תאי השריר - הסרקולמה. ראוי לציין במיוחד את הרשת הסרקופלזמית נקראות שלפוחיות טַנקלָנוּומכיל ריכוז גבוה של יוני סידן. בבורות המים, תכולת יוני Ca 2+ גבוהה פי אלף בערך מאשר בציטוזול. שיפוע ריכוז כה גבוה של יוני סידן נוצר עקב תפקוד האנזים - קלציום אדנוזין טרי- פוספטאזות(סידן ATPase), מובנה בדופן המיכל. אנזים זה מזרז את ההידרוליזה של ATP ובשל האנרגיה המשתחררת בתהליך זה מבטיח העברת יוני סידן בתוך המיכלים. מנגנון זה של הובלת יוני סידן נקרא באופן פיגורטיבי סִידָןלִשְׁאוֹב,אוֹ משאבת סידן.

ציטופלזמה(ציטוסול, סרקופלזמה) תופסת את החלל הפנימי של מיוציטים והיא תמיסה קולואידלית המכילה חלבונים, גליקוגן, טיפות שומן ותכלילים אחרים. חלבונים סרקופלזמיים מהווים 25-30% מכלל חלבוני השריר. בין החלבונים הסרקופלזמיים ישנם אנזימים פעילים. אלה כוללים בעיקר אנזימים גליקוליטים, המפרקים גליקוגן או גלוקוז לחומצה פירובית או חלבית. אנזים סרקופלזמי חשוב נוסף הוא קריאטין קינאז, מעורב באספקת האנרגיה של עבודת השרירים. חלבון הסרקופלזמי מיוגלובין, זהה מבחינה מבנית לאחת מתת-היחידות של חלבון הדם - המוגלובין, ראוי לתשומת לב מיוחדת. מיוגלובין מורכב מפוליפפטיד אחד והמה אחד. תפקידו של המיוגלובין הוא לקשור חמצן מולקולרי. הודות לחלבון זה נוצרת אספקה ​​מסוימת של חמצן ברקמת השריר. בשנים האחרונות התבססה פונקציה נוספת של המיוגלובין - העברה של 0 2 מהסרקולמה למיטוכונדריות השרירים.

בנוסף לחלבונים, הסרקופלזמה מכילה חומרים שאינם מכילים חנקן חלבונים. הם נקראים, בניגוד לחלבונים, מיצויים, שכן הם מופקים בקלות במים. ביניהם נוקלאוטידים אדניל ATP, ADP, AMP ונוקלאוטידים אחרים, כאשר ה-ATP השולט. ריכוז ה-ATP במנוחה הוא כ-4-5 ממול/ק"ג. מיצויים כוללים גם קריאטין פוספט,קודמו הוא קריאטין והתוצר של פירוק בלתי הפיך של קריאטין פוספט - קריאטינין INריכוז המנוחה של קריאטין פוספט הוא בדרך כלל 15-25 mmol/kg. מבין חומצות האמינו, חומצה גלוטמית וחומצה גלוטמית נמצאים בכמויות גדולות. גלוטמין.

הפחמימה העיקרית של רקמת השריר היא גליקוגן.ריכוז הגליקוגן נע בין 0.2-3%. גלוקוז חופשי בסרקופלזמה כלול בריכוזים נמוכים מאוד - יש רק עקבות שלו. במהלך עבודת השרירים, תוצרי חילוף החומרים של פחמימות - לקטט ופירובאט - מצטברים בסרקופלזמה.

פרוטופלסמי שמןקשור לחלבונים וזמין בריכוז של 1%. שומן חלופימצטבר בשרירים מאומנים לסבולת.

5.2. מבנה סרקולמה

כל סיב שריר מוקף בקרום תא - סרקולמה.הסרקולמה היא קרום לילופרוטאינים בעובי של כ-10 ננומטר. בחוץ, הסרקולמה מוקפת ברשת של גדילים שלובים של חלבון קולגן. בזמן התכווצות השריר נוצרים כוחות אלסטיים במעטפת הקולגן, שבגללם בהרפיה סיבי השריר נמתחים וחוזרים למצבו המקורי. הקצוות של העצבים המוטוריים מתקרבים לסרקולמה. נקודת המגע בין קצה העצבים לסרקולמה נקראת סינפסה עצבית שרירית,אוֹ צלחת עצבית סוף.

אלמנטים מתכווצים - מיופיברילים- תופסים את רוב נפח תאי השריר, הקוטר שלהם הוא בערך 1 מיקרון. בשרירים לא מאומנים, מיופיברילים מפוזרים, אך בשרירים מאומנים הם מקובצים לצרורות הנקראות שדות קונהיים.

5.3. מבנה של דיסקים אנזוטרופיים ואיזוטרופיים

בדיקה מיקרוסקופית של מבנה המיופיברילים הראתה שהם מורכבים מאזורים בהירים וכהים לסירוגין, או דיסקים. בתאי שריר, מיופיברילים מסודרים כך שהאזורים הבהירים והכהים של המיופיברילים הסמוכים עולים בקנה אחד, מה שיוצר פס רוחבי של כל סיב השריר הנראה במיקרוסקופ. התגלה כי מיופיברילים הם מבנים מורכבים, הבנויים, בתורם, ממספר רב של חוטי שרירים (פרוטופיברילים, או חוטים) משני סוגים - שמןו רזה.חוטים עבים בקוטר של 15 ננומטר, דק - 7 ננומטר.

Myofibrils מורכבים מצרורות מתחלפים של חוטים עבים ודקים מקבילים, שקצותיהם מצטלבים זה את זה. חלק מהמיופיבריל, המורכב מחוטים עבים וקצוות של חוטים דקים הממוקמים ביניהם, הוא דו-שבירה. במיקרוסקופיה, אזור זה חוסם את האור הנראה או את זרימת האלקטרונים (באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים) ולכן נראה כהה. אזורים כאלה נקראים אניזוטרופי,אוֹ כהה, דיסקים (A-discs).

האזורים הבהירים של מיופיברילים מורכבים מחלקים מרכזיים של חוטים דקים. הם מעבירים קרני אור או זרם אלקטרונים בקלות יחסית, מכיוון שאין להם שבירה דו-פעמית והם נקראים איזוטרופי,אוֹ אור, דיסקים (אני-דיסקים).באמצע צרור החוטים הדקים ממוקמת צלחת חלבון דקה לרוחב, המקבעת את מיקומם של חוטי השריר בחלל. לוח זה נראה בבירור מתחת למיקרוסקופ בצורה של קו העובר על פני דיסק ה-I ונקרא ז- הקלטה.

הקטע של מיופיבריל בין 2 קווים סמוכים נקרא סרקומראורכו 2.5-3 מיקרון. כל מיופיבריל מורכב מכמה מאות סרקומרים (עד 1000).

5.4. מבנה ותכונות של חלבונים מתכווצים

מחקר של ההרכב הכימי של מיופיברילים הראה כי חוטים עבים ודקים מורכבים רק מחלבונים.

חוטים עבים עשויים מחלבון שְׁרִירָן.מיוזין הוא חלבון עם משקל מולקולרי של כ-500 קילו-דאה, המכיל שתי שרשראות פוליפפטידים ארוכות מאוד. שרשראות אלו יוצרות סליל כפול, אך בקצה אחד חוטים אלו מתפצלים ויוצרים צורה כדורית - ראש כדורי. לכן, למולקולת המיוזין יש שני חלקים - הראש הכדורי והזנב. החוט העבה מכיל כ-300 מולקולות מיוזין, ובחתך של החוט העבה נמצאות 18 מולקולות מיוזין. מולקולות מיוזין בחוטים עבים שזורות בזנבותיהן, וראשיהן בולטות מהחוט העבה בספירלה רגילה. ישנם שני אזורים (מרכזים) חשובים בראשי המיוזין. אחד מהם מזרז את הביקוע ההידרוליטי של ATP, כלומר מתאים למרכז הפעיל של האנזים. פעילות ה-ATPase של מיוזין התגלתה לראשונה על ידי הביוכימאים הרוסים אנגלהרדט וליובימובה. החלק השני של ראש המיוזין מבטיח חיבור של חוטים עבים עם חלבון של חוטים דקים במהלך התכווצות השרירים - akבּוֹץ.

החוטים הדקים מורכבים משלושה חלבונים: אקטין, טרופוניןו tropoשְׁרִירָן.

החלבון העיקרי של חוטים דקים הוא אקטין.אקטין הוא חלבון כדורי עם משקל מולקולרי של 42 kDa. לחלבון זה שתי תכונות חשובות. ראשית, הוא מפגין יכולת גבוהה לפולימר עם היווצרות של שרשראות ארוכות הנקראות סִיבִיאקטין(ניתן להשוות למחרוזת חרוזים). שנית, כפי שכבר צוין, אקטין יכול להשתלב עם ראשי מיוזין, מה שמוביל להיווצרות של גשרים צולבים, או הידבקויות, בין חוטים דקים ועבים.

הבסיס של החוט הדק הוא סליל כפול של שתי שרשראות של אקטין פיברילרי, המכיל כ-300 מולקולות של אקטין כדורי (כמו שני גדילי חרוזים מעוותים לסליל כפול, כל חרוז מתאים לאקטין כדורי).

עוד חלבון נימה דק - טרופומיוזין– יש גם צורה של סליל כפול, אבל הסליל הזה נוצר על ידי שרשראות פוליפפטידים והוא קטן בהרבה מהסליל הכפול של אקטין. Tropomyosin ממוקם בחריץ של הסליל הכפול של אקטין פיברילרי.

חלבון נימה דק שלישית - טרופונין- נצמד לטרופומיוזין ומקבע את מיקומו בחריץ האקטין, החוסם את האינטראקציה של ראשי מיוזין עם מולקולות של אקטין כדורי של חוטים דקים.

5.5. מנגנון התכווצות השרירים

התכווצות שריריםהוא תהליך מכנוכימי מורכב שבמהלכו האנרגיה הכימית של הפירוק ההידרוליטי של ATP מומרת לעבודה מכנית שמבצעת השריר.

נכון לעכשיו, מנגנון זה עדיין לא נחשף במלואו. אבל הדברים הבאים בטוחים:

מקור האנרגיה הנחוץ לעבודת השרירים הוא ATP.

הידרוליזה של ATP, המלווה בשחרור אנרגיה, מזורזת על ידי מיוזין, שכפי שכבר צוין, יש לו פעילות אנזימטית.

מנגנון הטריגר לכיווץ השרירים הוא עלייה בריכוז יוני Ca בסרקופלזמה של מיוציטים, הנגרמת על ידי דחף עצבי מוטורי.

במהלך התכווצות השרירים, מופיעים גשרים צולבים, או הידבקויות, בין החוטים העבים והדקים של מיופיברילים.

במהלך התכווצות השרירים, חוטים דקים מחליקים לאורך חוטים עבים, מה שמוביל לקיצור של מיופיברילים ושל כל סיב השריר בכללותו.

ישנן השערות רבות המנסות להסביר את המנגנון המולקולרי של התכווצות השרירים. הכי מוצדק כרגע השערת סירת משוטים", או השערת ה"חתירה" של X. Huxley. בצורה פשוטה, המהות שלה היא כדלקמן.

בשריר במנוחה, חוטים עבים ודקים של מיופיברילים אינם מחוברים זה לזה, שכן אתרי הקישור על מולקולות האקטין מכוסים על ידי מולקולות טרופומיוזין.

התכווצות השרירים מתרחשת בהשפעת דחף עצבי מוטורי, שהוא גל של חדירות מוגברת של הממברנה המתפשטת לאורך סיב העצב.

גל זה של חדירות מוגברת מועבר דרך הצומת הנוירו-שרירי למערכת ה-T של הרשת הסרקופלזמית ובסופו של דבר מגיע לבורות המכילים ריכוז גבוה של יוני סידן. כתוצאה מעלייה משמעותית בחדירות דופן המיכל יוצאים יוני סידן מהמיכלים וריכוזם בסרקופלזמה עולה פי 1000 בזמן קצר מאוד (כ-3 אלפיות השנייה). יוני סידן, בהיותם בריכוז גבוה, נצמדים לחלבון של חוטים דקים - טרופונין - ומשנים את צורתו המרחבית (קונפורמציה). שינוי בקונפורמציה של טרופונין, בתורו, מוביל לעובדה שמולקולות הטרופומיוזין נעקרות לאורך החריץ של האקטין הפיברילרי, המהווה את הבסיס של חוטים דקים, ומשחררות את החלק הזה של מולקולות האקטין שנועד להיקשר לראשי המיוזין. . כתוצאה מכך, מופיע גשר צולב הממוקם בזווית של 90° בין מיוזין לאקטין (כלומר, בין חוטים עבים ודקים). מכיוון שחטים עבים ודקים מכילים מספר רב של מולקולות מיוזין ואקטין (כ-300 כל אחת), נוצר מספר גדול למדי של גשרים צולבים, או הידבקויות, בין חוטי השריר. היווצרות הקשר בין אקטין למיוזין מלווה בעלייה בפעילות ה-ATPase של האחרון, וכתוצאה מכך הידרוליזה של ATP:

ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + אנרגיה

בשל האנרגיה המשתחררת במהלך פירוק ה-ATP, ראש המיוזין, כמו ציר או משוט של סירה, מסתובב והגשר בין החוטים העבים והדקים נמצא בזווית של 45°, מה שמוביל להחלקה של השריר חוטים אחד כלפי השני. לאחר סיבוב, הגשרים בין חוטים עבים ודקים נשברים. כתוצאה מכך, פעילות ה-ATPase של המיוזין יורדת בחדות, וההידרוליזה של ATP נפסקת. אבל אם הדחף העצבי המוטורי ממשיך לחדור לשריר ונשאר ריכוז גבוה של יוני סידן בסרקופלזמה, נוצרים שוב גשרים צולבים, פעילות ה-ATPase של המיוזין מתגברת ומתרחשת שוב הידרוליזה של חלקים חדשים של ATP, מה שמספק אנרגיה לסיבוב של הגשרים החוצים עם הקרע שלהם לאחר מכן. זה מוביל לתנועה נוספת של חוטים עבים ודקים אחד כלפי השני ולקיצור של מיופיברילים וסיבי שריר.

חינוכי - שִׁיטָתִימורכבעל ידימשמעת על ידי על ידיבִּיוֹכִימִיָה. 2. הבא...

תסביך חינוכי ומתודולוגי לדיסציפלינה (83)

מתחם הדרכה ומתודולוגיה

מחלקות) שם מלא המחברת_____רודינה אלנה יוריבנה________________________________ חינוכית-שִׁיטָתִימורכבעל ידימשמעתביולוגיה מולקולרית (שם) מומחיות... עם ספרי לימוד על ידיציינו ספרי לימוד בביולוגיה מולקולרית על ידיבִּיוֹכִימִיָה. 2. הבא...

בגוף האדם, חומרי המוצא לביו-סינתזה של שומנים יכולים להיות פחמימות המגיעות מהמזון, בצמחים - סוכרוז המגיע מרקמות פוטוסינתטיות. לדוגמה, הביוסינתזה של שומנים (טריאצילגליצרולים) בזרעים מבשילים של זרעי שמן קשורה קשר הדוק גם לחילוף החומרים של פחמימות. בשלבי ההבשלה המוקדמים מתמלאים התאים של רקמות הזרע העיקריות - קוטלידונים ואנדוספרם - בגרגרי עמילן. רק אז, בשלבים מאוחרים יותר של הבשלה, מוחלפים גרגרי עמילן בשומנים, שהמרכיב העיקרי בהם הוא טריאצילגליצרול.

השלבים העיקריים של סינתזת השומן כוללים יצירת גליצרול-3-פוספט וחומצות שומן מפחמימות, ולאחר מכן קשרי אסטר בין קבוצות האלכוהול של גליצרול וקבוצות הקרבוקסיל של חומצות השומן:

איור 11 - סכימה כללית של סינתזת שומן מפחמימות

בואו נסתכל מקרוב על השלבים העיקריים של סינתזת שומן מפחמימות (ראה איור 12).

1. סינתזה של גליצרול-3-פוספט

שלב I - תחת פעולת הגליקוזידאזות המקבילות, פחמימות עוברות הידרוליזה עם היווצרות של חד סוכרים (ראה סעיף 1.1.), אשר בציטופלזמה של תאים נכללים בתהליך הגליקוליזה (ראה איור 2). תוצרי ביניים של גליקוליזה הם פוספודיאוקסיאצטון ו-3-פוספוגליצראלדהיד.

שלב ב' גליצרול-3-פוספט נוצר כתוצאה מהפחתת הפוספודיאוקסיאצטון, תוצר ביניים של גליקוליזה:

בנוסף, גליצרו-3-פוספט יכול להיווצר בשלב האפל של הפוטוסינתזה.

1. הקשר בין שומנים ופחמימות

   1. סינתזה של שומנים מפחמימות

איור 12 - תכנית ההמרה של פחמימות לשומנים

1. סינתזת חומצות שומן

אבן הבניין לסינתזה של חומצות שומן בציטוזול התא הוא אצטיל-CoA, הנוצר בשתי דרכים: או כתוצאה מדקרבוקסילציה חמצונית של פירובט. (ראה איור 12, שלב III), או כתוצאה מחמצון  של חומצות שומן (ראה איור 5). הבה נזכיר כי ההמרה של פירובט שנוצר במהלך הגליקוליזה לאצטיל-CoA והיווצרותו במהלך חמצון β של חומצות שומן מתרחשת במיטוכונדריה. סינתזה של חומצות שומן מתרחשת בציטופלזמה. הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה אטומה לאצטיל-CoA. כניסתו לציטופלזמה מתבצעת על ידי סוג של דיפוזיה קלה בצורת ציטראט או אצטילקרניטין, אשר בציטופלזמה מומרים לאצטיל-CoA, אוקסלואצטט או קרניטין. עם זאת, המסלול העיקרי להעברת אצטיל-CoA מהמיטוכונדריון לציטוזול הוא דרך הציטראט (ראה איור 13).

ראשית, intramitochondrial acetyl-CoA מגיב עם oxaloacetate, וכתוצאה מכך היווצרות של ציטראט. התגובה מזורזת על ידי האנזים ציטראט סינתאז. הציטראט המתקבל מועבר דרך הממברנה המיטוכונדריאלית לתוך הציטוזול באמצעות מערכת הובלת טריקרבוקסילטים מיוחדת.

בציטוזול, ציטראט מגיב עם HS-CoA ו-ATP ושוב מתפרק לאצטיל-CoA ו- oxaloacetate. תגובה זו מזורזת על ידי ATP citrate lyase. כבר בציטוזול, אוקסלואצטט, בהשתתפות מערכת ההובלה הציטוסולית של דיקרבוקסילטים, חוזר למטריצה ​​המיטוכונדריאלית, שם הוא מתחמצן לאוקסלואצטט, ובכך משלים את מה שנקרא מחזור המעבורת:

איור 13 - סכימה של העברת אצטיל-CoA מהמיטוכונדריה לציטוזול

הביוסינתזה של חומצות שומן רוויות מתרחשת בכיוון המנוגד לחמצון  שלהן; צמיחתן של שרשראות פחמימנים של חומצות שומן מתבצעת עקב הוספה רציפה של שבר שני פחמן (C 2) - אצטיל-CoA - להן. קצוות (ראה איור 12, שלב IV.).

התגובה הראשונה בביוסינתזה של חומצות שומן היא קרבוקסילציה של אצטיל-CoA, הדורש יוני CO 2, ATP ו-Mn. תגובה זו מזורזת על ידי האנזים אצטיל-CoA - קרבוקסילאז. האנזים מכיל ביוטין (ויטמין H) כקבוצה תותבת. התגובה מתרחשת בשני שלבים: 1 - קרבוקסילציה של ביוטין בהשתתפות ATP ו-II - העברה של קבוצת הקרבוקסיל לאצטיל-CoA, וכתוצאה מכך היווצרות מלוניל-CoA:

Malonyl-CoA הוא המוצר הספציפי הראשון של ביו-סינתזה של חומצות שומן. בנוכחות מערכת האנזים המתאימה, malonyl-CoA הופך במהירות לחומצות שומן.

יש לציין שקצב הביוסינתזה של חומצות שומן נקבע על פי תכולת הסוכר בתא. עלייה בריכוז הגלוקוז ברקמת השומן של בני אדם ובעלי חיים ועלייה בקצב הגליקוליזה מעוררת את תהליך סינתזת חומצות השומן. זה מצביע על כך שחילוף החומרים של שומן ופחמימות קשורים זה לזה באופן הדוק. תפקיד חשוב כאן ממלאת תגובת הקרבוקסילציה של אצטיל-CoA עם הפיכתו ל-malonyl-CoA, מזורזת על ידי אצטיל-CoA carboxylase. הפעילות של האחרון תלויה בשני גורמים: נוכחות של חומצות שומן במשקל מולקולרי גבוה וציטראט בציטופלזמה.

להצטברות חומצות השומן יש השפעה מעכבת על הביוסינתזה שלהן, כלומר. מעכב פעילות קרבוקסילאז.

תפקיד מיוחד ניתן לציטראט, שהוא מפעיל של אצטיל-CoA carboxylase. ציטראט בו זמנית ממלא תפקיד של חוליה במטבוליזם של פחמימות ושומן. בציטופלזמה, לציטראט השפעה כפולה בגירוי הסינתזה של חומצות שומן: ראשית, כמפעיל של אצטיל-CoA carboxylase ושנית, כמקור לקבוצות אצטיל.

תכונה חשובה מאוד של סינתזת חומצות שומן היא שכל תוצרי הביניים של הסינתזה מקושרים באופן קוולנטי לחלבון העברה אציל (HS-ACP).

HS-ACP הוא חלבון בעל רמת מולקולרית נמוכה, יציב תרמי, מכיל קבוצת HS פעילה ושקבוצת התותבת שלו מכילה חומצה פנטותנית (ויטמין B 3). תפקידו של HS-ACP דומה לתפקידו של אנזים A (HS-CoA) בחמצון  של חומצות שומן.

בתהליך בניית שרשרת של חומצות שומן, תוצרי ביניים יוצרים קשרי אסטר עם ABP (ראה איור 14):

מחזור התארכות שרשרת חומצות השומן כולל ארבע תגובות: 1) עיבוי של אצטיל-ACP (C 2) עם מלוניל-ACP (C 3); 2) שיקום; 3) התייבשות ו-4) הפחתה שנייה של חומצות שומן. באיור. איור 14 מציג תרשים של סינתזה של חומצות שומן. מחזור אחד של התארכות שרשרת חומצות שומן כולל ארבע תגובות עוקבות.

איור 14 - סכימה של סינתזת חומצות שומן

בתגובה הראשונה (1) - תגובת העיבוי - קבוצות האצטיל והמלוניל פועלות ביניהן ליצירת אצטואצטיל-ABP עם שחרור בו-זמני של CO 2 (C 1). תגובה זו מזורזת על ידי האנזים המתעבה -ketoacyl-ABP synthetase. ה-CO 2 המפורק מ-malonyl-ACP הוא אותו CO 2 שלקח חלק בתגובת הקרבוקסילציה של אצטיל-ACP. לפיכך, כתוצאה מתגובת העיבוי, היווצרות תרכובת ארבעה פחמנים (C 4) מתרחשת ממרכיבים דו-פחמניים (C 2) ותלת-פחמנים (C 3).

בתגובה השנייה (2), תגובת הפחתה המזרזת על ידי -ketoacyl-ACP רדוקטאז, acetoacetyl-ACP הופכת ל--hydroxybutyryl-ACP. הגורם המפחית הוא NADPH + H +.

בתגובה השלישית (3) של מחזור ההתייבשות, מולקולת מים מתפצלת מ--hydroxybutyryl-ACP ליצירת קרוטוניל-ACP. התגובה מזורזת על ידי -hydroxyacyl-ACP dehydratase.

התגובה הרביעית (האחרונה) (4) של המחזור היא הפחתת קרוטוניל-ACP לבוטיריל-ACP. התגובה מתרחשת תחת הפעולה של enoyl-ACP רדוקטאז. את התפקיד של הגורם המפחית כאן ממלאת המולקולה השנייה NADPH + H +.

ואז מחזור התגובות חוזר על עצמו. הבה נניח שחומצה פלמיטית (C 16) עוברת סינתזה. במקרה זה, יצירת הבוטיריל-ACP מסתיימת רק במחזור הראשון מתוך 7, שבכל אחד מהם ההתחלה היא הוספת מולקולת מולוניל-ACP (3) - תגובה (5) לקצה הקרבוקסיל של הגידול. שרשרת חומצות שומן. במקרה זה, קבוצת הקרבוקסיל מתפצלת בצורה של CO 2 (C 1). תהליך זה יכול להיות מיוצג באופן הבא:

C 3 + C 2 C 4 + C 1 – מחזור 1

מחזור C 4 + C 3 C 6 + C 1 – 2

מחזור С 6 + С 3 С 8 + С 1 –3

С 8 + С 3 С 10 + С 1 – 4 מחזור

С 10 + С 3 С 12 + С 1 - 5 מחזורים

מחזור C 12 + C 3 C 14 + C 1 – 6

С 14 + С 3 С 16 + С 1 - 7 מחזור

ניתן לסנתז לא רק חומצות שומן רוויות גבוהות יותר, אלא גם לא רוויות. חומצות שומן חד בלתי רוויות נוצרות מחומצות שומן רוויות כתוצאה מחמצון (אי-רוויה) המזרז על ידי acyl-CoA oxygenase. בניגוד לרקמות הצומח, לרקמות החיות יש יכולת מוגבלת מאוד להמיר חומצות שומן רוויות לחומצות שומן בלתי רוויות. הוכח ששתי חומצות השומן החד בלתי רוויות הנפוצות ביותר, פלמיטולאית ואולאית, מסונתזות מחומצות פלמיטיות וסטאריות. בגוף של יונקים, כולל בני אדם, חומצות לינולאית (C 18:2) ולינולנית (C 18:3) אינן יכולות להיווצר, למשל, מחומצה סטארית (C 18:0). חומצות אלו שייכות לקטגוריית חומצות השומן החיוניות. חומצות שומן חיוניות כוללות גם חומצה ארכידית (C 20:4).

יחד עם חוסר רוויה של חומצות שומן (יצירת קשרים כפולים), מתרחשת גם התארכותן (התארכות). יתרה מכך, ניתן לשלב את שני התהליכים הללו ולחזור עליהם. התארכות שרשרת חומצות השומן מתרחשת על ידי הוספה רציפה של שברי שני פחמנים לאציל-CoA המקביל בהשתתפות malonyl-CoA ו-NADPH + H +.

איור 15 מציג את המסלולים להמרה של חומצה פלמיטית בתגובות ריוויון והתארכות.

איור 15 - תכנית המרה של חומצות שומן רוויות

לבלתי רווי

הסינתזה של כל חומצת שומן מושלמת על ידי ביקוע של HS-ACP מ-acyl-ACP בהשפעת האנזים deacylase. לדוגמה:

ה-acyl-CoA המתקבל הוא הצורה הפעילה של חומצת השומן.