التخليق الحيوي للأحماض الدهنية. تخليق الأحماض الدهنية. المجموعات النشطة من سينسيز الأحماض الدهنية

نظرًا لأن قدرة الحيوانات والبشر على تخزين السكريات محدودة نوعًا ما ، فإن الجلوكوز ، الذي يتم الحصول عليه بكميات تتجاوز احتياجات الطاقة الفورية و "سعة التخزين" للجسم ، يمكن أن يكون "مادة بناء" لتخليق الأحماض الدهنية والجلسرين. في المقابل ، يتم تحويل الأحماض الدهنية بمشاركة الجلسرين إلى دهون ثلاثية ، والتي تترسب في الأنسجة الدهنية.

ومن العمليات المهمة أيضًا التخليق الحيوي للكوليسترول والستيرولات الأخرى. على الرغم من أنه من الناحية الكمية ، فإن مسار تخليق الكوليسترول ليس مهمًا جدًا ، إلا أنه مهم أهمية عظيمةيرجع ذلك إلى حقيقة أن العديد من المنشطات النشطة بيولوجيًا تتشكل من الكوليسترول في الجسم.

تخليق أحماض دهنية أعلى في الجسم

في الوقت الحاضر ، تمت دراسة آلية التخليق الحيوي للأحماض الدهنية في الحيوانات والبشر ، وكذلك الأنظمة الأنزيمية التي تحفز هذه العملية ، بشكل كافٍ. يحدث تخليق الأحماض الدهنية في الأنسجة في سيتوبلازم الخلية. في الميتوكوندريا ، هو بشكل أساسي استطالة سلاسل الأحماض الدهنية الموجودة 1.

أظهرت التجارب في المختبر أن الميتوكوندريا المعزولة لديها قدرة ضئيلة على دمج حمض الأسيتيك في الأحماض الدهنية طويلة السلسلة.على سبيل المثال ، ثبت أن حمض البالمتيك يتم تصنيعه بشكل أساسي في سيتوبلازم خلايا الكبد ، وفي الميتوكوندريا لخلايا الكبد ، على أساس حمض البالمتيك الذي تم تصنيعه بالفعل في سيتوبلازم الخلية أو على أساس الأحماض الدهنية ذات المنشأ الخارجي ، أي المستلمة من الأمعاء ، تتكون الأحماض الدهنية التي تحتوي على 18 و 20 و 22 ذرة كربون. في الوقت نفسه ، فإن تفاعلات تخليق الأحماض الدهنية في الميتوكوندريا هي في الأساس تفاعلات عكسية لأكسدة الأحماض الدهنية.

يختلف التركيب خارج الميتوكوندريا (الأساسي والرئيسي) للأحماض الدهنية اختلافًا حادًا في آليته عن عملية الأكسدة. إن اللبنة الأساسية لتخليق الأحماض الدهنية في سيتوبلازم الخلية هي أسيتيل CoA ، وهي مشتقة أساسًا من الميتوكوندريا أسيتيل CoA. ثبت أيضًا أن وجود ثاني أكسيد الكربون أو أيون بيكربونات في السيتوبلازم مهم لتخليق الأحماض الدهنية. بالإضافة إلى ذلك ، وجد أن السترات تحفز تكوين الأحماض الدهنية في سيتوبلازم الخلية. من المعروف أن acetyl-CoA المتكون في الميتوكوندريا أثناء نزع الكربوكسيل المؤكسد لا يمكن أن ينتشر في سيتوبلازم الخلية ، لأن غشاء الميتوكوندريا غير منفذ لهذه الركيزة. لقد ثبت أن الميتوكوندريا acetyl-CoA يتفاعل مع oxaloacetate ، مما يؤدي إلى تكوين السترات ، التي تخترق بحرية في سيتوبلازم الخلية ، حيث تنقسم إلى acetyl-CoA و oxaloacetate:

لذلك ، في هذه القضيةتعمل السترات كناقل جذري للأسيتيل.

هناك طريقة أخرى لنقل الأسيتيل CoA داخل الميتوكوندريا إلى سيتوبلازم الخلية. هذا هو المسار الذي يشمل الكارنيتين. ذكر أعلاه أن الكارنيتين يلعب دور الناقل لمجموعات الأسيل من السيتوبلازم إلى الميتوكوندريا أثناء أكسدة الأحماض الدهنية. على ما يبدو ، يمكن أيضًا أن تلعب هذا الدور في العملية العكسية ، أي في نقل جذور الأسيل ، بما في ذلك جذور الأسيتيل ، من الميتوكوندريا إلى سيتوبلازم الخلية. رغم ذلك، متى نحن نتكلمفيما يتعلق بتركيب الأحماض الدهنية ، فإن مسار نقل الأسيتيل CoA ليس هو المسار الرئيسي.

كانت أهم خطوة في فهم عملية تخليق الأحماض الدهنية هي اكتشاف إنزيم الأسيتيل- CoA carboxylase. هذا الإنزيم المعقد المحتوي على البيوتين يحفز التوليف المعتمد على ATP من malonyl-CoA (HOOC-CH 2 -CO-S-CoA) من acetyl-CoA و CO 2.

يستمر هذا التفاعل في خطوتين:

لقد ثبت أن السترات تعمل كمنشط لتفاعل أسيتيل CoA-carboxylase.

Malonyl-CoA هو أول منتج محدد لتخليق الأحماض الدهنية. في ظل وجود نظام إنزيمي مناسب ، يتم تحويل malonyl-CoA (الذي يتكون بدوره من acetyl-CoA) بسرعة إلى أحماض دهنية.

يتكون نظام الإنزيم الذي يصنع الأحماض الدهنية العالية من عدة إنزيمات مترابطة بطريقة معينة.

في الوقت الحاضر ، تمت دراسة عملية تخليق الأحماض الدهنية بالتفصيل في الإشريكية القولونية وبعض الكائنات الحية الدقيقة الأخرى. يتكون المركب متعدد الإنزيمات ، المسمى بتخليق الأحماض الدهنية ، في الإشريكية القولونية من سبعة إنزيمات مرتبطة بما يسمى بروتين نقل الأسيل (ACP). هذا البروتين قابل للحرارة نسبيًا ، وله HS-rpynny مجاني ، ويشارك في تخليق الأحماض الدهنية الأعلى في جميع مراحله تقريبًا. يبلغ الوزن الجزيئي النسبي لـ APB حوالي 10000 دالتون.

فيما يلي سلسلة من التفاعلات التي تحدث أثناء تخليق الأحماض الدهنية:

ثم تتكرر دورة التفاعلات. لنفترض أن حمض البالمتيك (C 16) يتم تصنيعه ؛ في هذه الحالة ، يكمل تكوين butyryl-ACB فقط أول دورة من سبع دورات ، وفي كل منها تكون البداية إضافة جزيء malonyl-ACB إلى نهاية الكربوكسيل لسلسلة الأحماض الدهنية المتنامية. في هذه الحالة ، يتم فصل جزيء HS-APB ومجموعة الكربوكسيل البعيدة لـ malonyl-APB في شكل CO 2. على سبيل المثال ، يتفاعل butyryl-APB الذي تم تكوينه في الدورة الأولى مع malonyl-APB:

يتم الانتهاء من تخليق الأحماض الدهنية عن طريق انقسام HS-ACP من أسيل- ACB تحت تأثير إنزيم ديسيلاز ، على سبيل المثال:

يمكن كتابة المعادلة الشاملة لتخليق حمض البالمتيك على النحو التالي:

أو ، بالنظر إلى أن تكوين جزيء واحد من malonyl-CoA من acetyl-CoA يستهلك جزيء واحد من ATP وجزيء واحد من CO 2 ، يمكن تمثيل المعادلة الكلية على النحو التالي:

يمكن تمثيل الخطوات الرئيسية في التخليق الحيوي للأحماض الدهنية كمخطط.

بالمقارنة مع الأكسدة بيتا ، فإن التخليق الحيوي للأحماض الدهنية له عدد من السمات المميزة:

• يتم تصنيع الأحماض الدهنية بشكل رئيسي في سيتوبلازم الخلية ، والأكسدة - في الميتوكوندريا ؛
• المشاركة في عملية التخليق الحيوي للأحماض الدهنية malonyl-CoA ، والتي تتشكل عن طريق ربط CO 2 (في وجود إنزيم البيوتين و ATP) مع acetyl-CoA ؛
• في جميع مراحل تخليق الأحماض الدهنية ، يشارك بروتين يحمل الأسيل (HS-ACP) ؛
• الحاجة لتخليق أنزيم NADPH 2 الأحماض الدهنية. يتشكل الأخير في الجسم جزئيًا (50٪) في تفاعلات دورة البنتوز (تحويلة أحادي الفوسفات الهكسوز) ، جزئيًا - نتيجة لتقليل NADP مع مالات (حمض الماليك + NADP- حمض البيروفيك + CO 2 + NADPH 2) ؛
• تحدث استعادة الرابطة المزدوجة في تفاعل اختزال enoyl-ACP بمشاركة NADPH 2 والإنزيم ، والمجموعة الاصطناعية منها هي أحادي نيوكليوتيد الفلافين (FMN) ؛
• أثناء تخليق الأحماض الدهنية ، تتشكل مشتقات الهيدروكسي ، والتي تنتمي في تكوينها إلى سلسلة D من الأحماض الدهنية ، وأثناء أكسدة الأحماض الدهنية ، تتشكل مشتقات الهيدروكسي من السلسلة L.

تكوين الأحماض الدهنية غير المشبعة

تحتوي أنسجة الثدييات على أحماض دهنية غير مشبعة يمكن تخصيصها لأربع عائلات ، تختلف في طول السلسلة الأليفاتية بين مجموعة الميثيل الطرفية وأقرب رابطة مزدوجة:

لقد ثبت أن اثنين من الأحماض الدهنية الأحادية الأكثر شيوعًا - بالميتوليك والأوليك - يتم تصنيعهما من الأحماض البالميتية والأحماض الدهنية. يتم إدخال رابطة مزدوجة في جزيء هذه الأحماض في الميكروسومات في خلايا الكبد والأنسجة الدهنية بمشاركة أكسجين معين وأكسجين جزيئي. في هذا التفاعل ، يتم استخدام جزيء أكسجين كمستقبل لزوجين من الإلكترونات ، ينتمي أحدهما إلى الركيزة (Acyl-CoA) والآخر إلى NADPH 2:

في الوقت نفسه ، لا تستطيع أنسجة البشر وعدد من الحيوانات تصنيع أحماض اللينوليك واللينولينيك ، ولكن يجب أن تتلقاها مع الطعام (يتم تصنيع هذه الأحماض بواسطة النباتات). في هذا الصدد ، تسمى أحماض اللينوليك واللينولينيك ، التي تحتوي على اثنين وثلاثة روابط مزدوجة على التوالي ، بالأحماض الدهنية الأساسية.

تتشكل جميع الأحماض المتعددة غير المشبعة الأخرى الموجودة في الثدييات من أربعة سلائف (حمض بالميتوليك ، وحمض الأوليك ، وحمض اللينوليك ، وحمض اللينولينيك) عن طريق تمديد السلسلة و / أو إدخال روابط مزدوجة جديدة. تحدث هذه العملية بمشاركة أنزيمات الميتوكوندريا والميكروسومات. على سبيل المثال ، يحدث تخليق حمض الأراكيدونيك وفقًا للمخطط التالي:

تم توضيح الدور البيولوجي للأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة إلى حد كبير فيما يتعلق باكتشاف فئة جديدة من المركبات النشطة من الناحية الفسيولوجية - البروستاجلاندين.

التخليق الحيوي للدهون الثلاثية

هناك سبب للاعتقاد بأن معدل التخليق الحيوي للأحماض الدهنية يتم تحديده إلى حد كبير من خلال معدل تكوين الدهون الثلاثية والفوسفوليبيدات ، لأن الأحماض الدهنية الحرة موجودة في الأنسجة وبلازما الدم بكميات صغيرة ولا تتراكم بشكل طبيعي.

يأتي تخليق الدهون الثلاثية من الجلسرين والأحماض الدهنية (بشكل رئيسي دهني ، نخيل ، أوليك). يستمر مسار التخليق الحيوي للدهون الثلاثية في الأنسجة من خلال تكوين الجلسرين -3 فوسفات كمادة وسيطة. في الكلى ، وكذلك في جدار الأمعاء ، حيث يكون نشاط إنزيم الجلسرين كيناز مرتفعًا ، يتم فسفرة الجلسرين بواسطة ATP لتشكيل الجلسرين -3 فوسفات:

في الأنسجة الدهنية والعضلات ، بسبب النشاط المنخفض جدًا لغليسيرول كيناز ، يرتبط تكوين الجلسرين -3 فوسفات بشكل أساسي بتحلل الجلوكوز أو تحلل الجليكوجين 1. 1 في الحالات التي يكون فيها محتوى الجلوكوز في الأنسجة الدهنية منخفضًا (على سبيل المثال ، أثناء الجوع) ، يتم تكوين كمية صغيرة فقط من الجلسرين -3 فوسفات ولا يمكن استخدام الأحماض الدهنية الحرة التي يتم إطلاقها أثناء تحلل الدهون لإعادة تكوين الدهون الثلاثية ، لذلك تترك الأحماض الدهنية الأنسجة الدهنية. على العكس من ذلك ، فإن تنشيط تحلل السكر في الأنسجة الدهنية يساهم في تراكم الدهون الثلاثية فيه ، وكذلك الأحماض الدهنية المكونة لها.من المعروف أنه في عملية تحلل الجلوكوز ، يتم تشكيل ثنائي هيدروكسي أسيتون فوسفات. هذا الأخير ، في وجود السيتوبلازم المعتمد على NAD المعتمد على فوسفات الجلسرين ، قادر على التحول إلى الجلسرين -3 فوسفات:

في الكبد ، لوحظ كلا المسارين لتكوين الجلسرين -3 فوسفات.

يتشكل الجلسرين -3 فوسفات بطريقة أو بأخرى بواسطة جزيئين من مشتق CoA للحمض الدهني (أي الأشكال "النشطة" من الأحماض الدهنية) 2. 2 في بعض الكائنات الحية الدقيقة ، مثل الإشريكية القولونية ، فإن المتبرع لمجموعة الأسيل ليس مشتقات CoA ، ولكن مشتقات ACP من الأحماض الدهنية.نتيجة لذلك ، يتكون حمض الفوسفاتيدك:

لاحظ أنه على الرغم من وجود حمض الفوسفاتيدك في الخلايا بكميات صغيرة جدًا ، إلا أنه منتج وسيط مهم جدًا شائع للتخليق الحيوي للدهون الثلاثية والجليسيروفوسفوليبيد (انظر المخطط).

إذا تم تصنيع الدهون الثلاثية ، يتم إزالة الفوسفاتيد من حمض الفوسفاتيد بمساعدة فوسفاتيز معين (فوسفاتيدات الفوسفاتيز) ويتم تشكيل 1،2-ديجليسيريد:

يتم الانتهاء من التخليق الحيوي للدهون الثلاثية عن طريق أسترة الناتج 1،2-ديجليسيريد الناتج مع جزيء أسيل- CoA الثالث:

التخليق الحيوي للجليسيروفوسفوليبيد

يتم تحديد توليف أهم شحميات الجلسروفوسفول بشكل رئيسي في الشبكة الإندوبلازمية للخلية. أولاً ، يتم تحويل حمض الفوسفاتيدك ، كنتيجة للتفاعل القابل للعكس مع ثلاثي فوسفات السيتدين (CTP) ، إلى ثنائي جليسريد ثنائي الفوسفات السيتدين (CDP-diglyceride):

بعد ذلك ، في التفاعلات اللاحقة ، التي يتم تحفيز كل منها بواسطة الإنزيم المقابل ، يتم إزاحة السيتدين أحادي الفوسفات من جزيء CDP-diglyceride بواسطة أحد مركبين - سيرين أو إينوزيتول ، مكونًا فسفاتيديل سيرين أو فوسفاتيديلنوزيتول ، أو 3-فوسفاتيديل-جلسرين-1- فوسفات. كمثال ، نعطي تشكيل فوسفاتيديل سيرين:

في المقابل ، يمكن نزع الكربوكسيل من فسفاتيديل سيرين لتشكيل فوسفاتيديل إيثانول أمين:

فوسفاتيديليثانولامين هو مقدمة من فوسفاتيديل كولين. نتيجة للنقل المتسلسل لثلاث مجموعات ميثيل من ثلاث جزيئات من S-adenosylmethionine (المتبرع بمجموعات الميثيل) إلى المجموعة الأمينية لبقايا الإيثانولامين ، يتم تكوين فوسفاتيديل كولين:

هناك مسار آخر لتخليق فوسفاتيد إيثانولامين وفوسفاتيديل كولين في الخلايا الحيوانية. يستخدم هذا المسار أيضًا CTP كناقل ، ولكن ليس حمض الفوسفاتيديك ، ولكن الفوسفوريل كولين أو فسفوريليثانولامين (مخطط).

التخليق الحيوي للكوليسترول

مرة أخرى في الستينيات ، Bloch et al. في التجارب باستخدام الأسيتات المسمى بـ 14 درجة مئوية على مجموعتي الميثيل والكربوكسيل ، أظهر كل من ذرات الكربون حمض الاسيتيكيتم تضمينها في كوليسترول الكبد بكميات متساوية تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن جميع ذرات الكربون من الكوليسترول تأتي من الأسيتات.

في وقت لاحق ، وبفضل عمل Linen و Redney و Polyak و Cornforth و A.N.Klimov وباحثين آخرين ، تم توضيح التفاصيل الرئيسية للتخليق الأنزيمي للكوليسترول ، والذي يتضمن أكثر من 35 تفاعلًا إنزيميًا. في تركيب الكوليسترول ، يمكن التمييز بين ثلاث مراحل رئيسية: الأولى هي تحويل الأسيتات النشط إلى حمض الميفالونيك ، والثاني هو تكوين السكوالين من حمض الميفالونيك ، والثالث هو دوران السكوالين إلى الكوليسترول.

دعونا نفكر أولاً في مرحلة تحويل الأسيتات النشط إلى حمض الميفالونيك. تتمثل الخطوة الأولية في تخليق حمض الميفالونيك من أسيتيل CoA في تكوين acetoacetyl-CoA من خلال تفاعل ثيولاز قابل للانعكاس:

ثم التكثيف اللاحق لـ acetoacetyl-CoA مع جزيء ثالث أسيتيل- CoA بمشاركة هيدروكسي ميثيل غلوتاريل- CoA synthase (HMG-CoA synthase) يعطي تكوين β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA:

لاحظ أننا قد درسنا بالفعل هذه الخطوات الأولى في تخليق حمض الميفالونيك عندما تعاملنا مع تكوين أجسام الكيتون. علاوة على ذلك ، β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA ، تحت تأثير هيدروكسي ميثيل جلوتاريل-CoA المعتمد على NADP (اختزال HMG-CoA) ، نتيجة لتقليل إحدى مجموعات الكربوكسيل وانقسام HS-KoA ، يتحول إلى حمض الميفالونيك:

تفاعل اختزال HMG-CoA هو أول تفاعل لا رجوع فيه عمليًا في سلسلة التخليق الحيوي للكوليسترول ويستمر بفقدان كبير للطاقة الحرة (حوالي 33.6 كيلو جول). ثبت أن هذا التفاعل يحد من معدل التخليق الحيوي للكوليسترول.

إلى جانب المسار الكلاسيكي للتخليق الحيوي لحمض الميفالونيك ، هناك مسار ثانٍ لا يتم فيه تشكيل-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA ، ولكن β-hydroxy-β-methylglutarnl-S-APB كركيزة وسيطة. يبدو أن تفاعلات هذا المسار متطابقة مع المراحل الأولية من التخليق الحيوي للأحماض الدهنية حتى تكوين acetoacetyl-S-APB. يشارك Acetyl-CoA carboxylase ، وهو إنزيم يحول acetyl-CoA إلى malonyl-CoA ، في تكوين حمض الميفالونيك على طول هذا المسار. النسبة المثلى لـ malonyl-CoA و acetyl-CoA لتخليق حمض الميفالونيك هي جزيئين من acetyl-CoA لكل جزيء من malonyl-CoA.

تم عرض مشاركة malonyl-CoA ، الركيزة الرئيسية للتخليق الحيوي للأحماض الدهنية ، في تكوين حمض الميفالونيك ومختلف polyisoprenoids لعدد من الأنظمة البيولوجية: كبد الحمام والجرذان ، والغدة الثديية للأرانب ، ومستخلصات الخميرة الخالية من الخلايا. لوحظ هذا المسار للتخليق الحيوي لحمض الميفالونيك بشكل رئيسي في سيتوبلازم خلايا الكبد. في هذه الحالة ، يلعب اختزال هيدروكسي ميثيل جلوتاريل- CoA دورًا مهمًا في تكوين الميفالونات ، والذي تم العثور عليه في الجزء القابل للذوبان من كبد الفئران ولا يتطابق مع الإنزيم الميكروسومي من حيث عدد من الخصائص الحركية والتنظيمية. من المعروف أن اختزال هيدروكسي ميثيل الغلوتاريل- CoA هو الرابط الرئيسي في تنظيم مسار التخليق الحيوي لحمض الميفالونيك من acetyl-CoA بمشاركة acetoacetyl-CoA thiolase و HMG-CoA synthase. يختلف تنظيم المسار الثاني للتخليق الحيوي لحمض الميفالونيك تحت عدد من التأثيرات (التجويع ، والتغذية بالكوليسترول ، وإدخال الفاعل بالسطح - triton WR-1339) عن تنظيم المسار الأول ، الذي يشارك فيه اختزال الميكروسومات. تشير هذه البيانات إلى وجود اثنين أنظمة مستقلةالتخليق الحيوي لحمض الميفالونيك. الدور الفسيولوجيالطريقة الثانية تمت دراستها بشكل غير كامل. يُعتقد أن له أهمية معينة ليس فقط لتخليق المواد ذات الطبيعة غير الستيرويدية ، مثل السلسلة الجانبية للأوبيكوينون والقاعدة الفريدة N 6 (Δ 2-isopentyl) -adenosine لبعض الحمض النووي الريبي ، ولكن أيضًا بالنسبة لـ التخليق الحيوي للستيرويدات (A. N. Klimov ، E D. Polyakova).

في الخطوة الثانية من تركيب الكوليسترول ، يتم تحويل حمض الميفالونيك إلى سكوالين. تبدأ تفاعلات المرحلة الثانية مع فسفرة حمض الميفالونيك بمساعدة ATP. نتيجة لذلك ، يتم تكوين إستر فوسفوريك بحجم 5 بوصات ، ثم إستر فوسفوريك 5 بوصات من حمض الميفالونيك:

5 "-Pyrophosphomevalonic acid ، نتيجة الفسفرة اللاحقة لمجموعة الهيدروكسيل الثلاثية ، يشكل منتجًا وسيطًا غير مستقر - 3" -phospho-5 "-pyrophosphomevalonic acid ، الذي ينزع الكربوكسيل ويفقد حمض الفوسفوريك ، ويتحول إلى بيروفوسفات الأيزوبنتنيل الأخير. يتحول إلى ثنائي ميثيل أليل بيروفوسفات:

ثم يتكثف هذان المركبان المتماثلان أيزومري بيروفوسفات (ثنائي ميثيل أليل بيروفوسفات وإيزوبنتنيل بيروفوسفات) لإطلاق بيروفوسفات وتشكيل بيروفوسفات جيرانيل. يضاف بيروفوسفات الأيزوبنتينيل مرة أخرى إلى بيروفوسفات جيرانيل ، مما يعطي فارنيسيل بيروفوسفات نتيجة لهذا التفاعل.

Acetyl-CoA هو الركيزة لتخليق VFAs. ومع ذلك ، أثناء تخليق الأحماض الدهنية (FA) ، لا يتم استخدام الأسيتيل CoA نفسه في كل دورة استطالة ، ولكن مشتقه ، malonyl-CoA.

يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم acetyl-CoA carboxylase ، وهو إنزيم رئيسي في نظام الإنزيم المتعدد لتخليق FA. يتم تنظيم نشاط الإنزيم حسب نوع ردود الفعل السلبية. المانع هو منتج تخليقي: أسيل- CoA بسلسلة طويلة (ن = 16) - بالميتويل- CoA. المنشط هو سترات. يحتوي الجزء غير البروتيني من هذا الإنزيم على فيتامين H (البيوتين).

بعد ذلك ، أثناء تخليق الأحماض الدهنية ، يتم إطالة جزيء أسيل- CoA تدريجيًا بمقدار ذرتين من الكربون لكل خطوة بسبب malonyl-CoA ، الذي يفقد ثاني أكسيد الكربون في عملية الاستطالة هذه.

بعد تكوين malonyl-CoA ، يتم تحفيز التفاعلات الرئيسية لتخليق الأحماض الدهنية بواسطة إنزيم واحد - تخليق الأحماض الدهنية (مثبت على أغشية الشبكة الإندوبلازمية). يحتوي تخليق الأحماض الدهنية على 7 مواقع نشطة وبروتين يحمل الأسيل (ACP). يحتوي موقع ارتباط malonyl-CoA على مكون غير بروتيني ، فيتامين ب 3 (حمض البانتوثنيك). يوضح الشكل 45 تسلسل دورة واحدة من ردود الفعل لتخليق HFA.

الشكل 45. ردود الفعل لتخليق الأحماض الدهنية العالية

بعد نهاية الدورة ، يدخل acyl-APB الدورة التالية من التركيب. يرتبط جزيء malonyl-CoA الجديد بمجموعة SH المجانية للبروتين الحامل للأسيل. ثم يتم قطع بقايا الأسيل ، ويتم نقلها إلى بقايا مالونيل (مع نزع الكربوكسيل المتزامن) وتتكرر دورة التفاعلات.

وهكذا ، فإن السلسلة الهيدروكربونية للحمض الدهني المستقبلي تنمو تدريجياً (بمقدار ذرتين من الكربون لكل دورة). يحدث هذا حتى يطول إلى 16 ذرة كربون (في حالة تخليق حمض البالمتيك) أو أكثر (تخليق الأحماض الدهنية الأخرى). بعد ذلك ، يحدث انحلال الثيول ويتشكل الشكل النشط للحمض الدهني ، أسيل- CoA ، في شكله النهائي.

بالنسبة للدورة الطبيعية لتركيب الأحماض الدهنية العالية ، فإن الشروط التالية ضرورية:

1) تناول الكربوهيدرات خلال عملية الأكسدة التي تتكون منها الركائز الضرورية و NADPH 2.

2) شحنة طاقة عالية للخلية - نسبة عالية من ATP ، مما يضمن إطلاق السترات من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم.

الخصائص المقارنةب- أكسدة وتصنيع الأحماض الدهنية العالية:

1 . تحدث الأكسدة ب في الميتوكوندريا ، ويحدث تخليق الأحماض الدهنية في السيتوبلازم على أغشية الشبكة الإندوبلازمية. ومع ذلك ، فإن الأسيتيل- CoA المتكون في الميتوكوندريا لا يمكن أن يمر بنفسه عبر الأغشية. لذلك ، هناك آليات لنقل الأسيتيل CoA من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم بمشاركة إنزيمات دورة كريبس (الشكل 46).

الشكل 46. آلية نقل الأسيتيل CoA من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم.

الإنزيمات الرئيسية لـ TCA هي سينسيز السترات وإيزوسيترات ديهيدروجينيز. المنظمين الخيفي الرئيسيين لهذه الإنزيمات هما ATP و ADP. إذا كان هناك الكثير من ATP في الخلية ، فإن ATP يعمل كمثبط لهذه الإنزيمات الرئيسية. ومع ذلك ، فإن نازعة هيدروجين الأيزوسترات يثبطها ATP أكثر من مركب السترات. هذا يؤدي إلى تراكم السترات و isocitrate في مصفوفة الميتوكوندريا. مع التراكم ، تترك السترات الميتوكوندريا وتدخل في السيتوبلازم. يحتوي السيتوبلازم على إنزيم سيترات لياز. هذا الإنزيم يكسر السترات إلى PAA و acetyl-CoA.

وبالتالي ، فإن شرط إطلاق أسيتيل CoA من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم هو إمداد جيد للخلية بـ ATP. إذا كان هناك القليل من ATP في الخلية ، فإن acetyl-CoA ينقسم إلى CO 2 و H 2 O.

2 . أثناء أكسدة ب ، ترتبط المركبات الوسيطة بـ HS-CoA ، وأثناء تخليق الأحماض الدهنية ، ترتبط المركبات الوسيطة ببروتين معين يحمل الأسيل (ACP). هذا بروتين معقد. يتشابه الجزء غير البروتيني في تركيبه مع CoA ويتكون من ثيو إيثيلامين وحمض البانتوثنيك (فيتامين ب 3) والفوسفات.

3 . في الأكسدة ب ، يتم استخدام NAD و FAD كمؤكسد. في تركيب الأحماض الدهنية ، هناك حاجة إلى عامل اختزال - يتم استخدام NADP * H 2.

هناك مصدران رئيسيان لـ NADP * H 2 في الخلية لتخليق الأحماض الدهنية:

أ) مسار فوسفات البنتوز لانهيار الكربوهيدرات ؛

في السابق ، كان يُفترض أن عمليات الانقسام هي انعكاس لعمليات التوليف (على سبيل المثال ، تحلل الجليكوجين وتكوين الجليكوجين) ، وكان تخليق الأحماض الدهنية يعتبر عملية معكوسة لأكسدتها.

لقد ثبت الآن أن نظام الميتوكوندريا للتخليق الحيوي للأحماض الدهنية ، والذي يتضمن تسلسلًا معدلًا إلى حد ما لتفاعل أكسدة ألفا ، يطيل فقط الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة الموجودة بالفعل في الجسم ، في حين أن التخليق الحيوي الكامل لحمض البالمتيك من العائدات النشطة خارج الميتوكوندريا على طول مسار مختلف تمامًا. نظام نشط، الذي يوفر استطالة لسلاسل الأحماض الدهنية ، موجود في الشبكة الإندوبلازمية.

نظام خارج الميتوكوندريا لتخليق الأحماض الدهنية دي نوفو (تكوين الدهون)

يوجد هذا النظام في الجزء القابل للذوبان (العصاري الخلوي) من خلايا العديد من الأعضاء ، ولا سيما الكبد والكلى والدماغ والرئتين والثدي وأيضًا في الأنسجة الدهنية. يستمر التخليق الحيوي للأحماض الدهنية بمشاركة NADPH و ATP كمصدر) ؛ الركيزة هي المنتج النهائي - حمض البالمتيك. تختلف متطلبات العوامل المساعدة في عمليات التخليق الحيوي وأكسدة بيتا اختلافًا كبيرًا.

تشكيل malonyl-CoA

التفاعل الأول في التخليق الحيوي للأحماض الدهنية ، المحفز بواسطة أسيتيل أربوكسيلاز والذي يتم تنفيذه على حساب طاقة ATP ، هو الكربوكسيل ، والمصدر هو البيكربونات. من أجل عمل الإنزيم ، فإن فيتامين البيوتين ضروري (الشكل 23.5). يتكون هذا الإنزيم من عدد متغير من الوحدات الفرعية المتطابقة ، كل منها يحتوي على البيوتين ، وكربوكسيلاز البيوتين ، والبروتين الحامل للكاربوكسيبيوتين ، والكربوكسيلاز العابر ، ومركز التباين التنظيمي ، أي أنه مركب متعدد الإنزيمات. يستمر التفاعل على مرحلتين: (1) كربوكسيل البيوتين بمشاركة ATP (الشكل 20.4) و (2) نقل مجموعة الكربوكسيل إلى acetyl-CoA ، ونتيجة لذلك يتم تنشيطها بواسطة السترات وتثبيطها بواسطة السلاسل الطويلة: يتبلمر الشكل المنشط للإنزيم بسهولة مع تكوين خيوط تتكون من 10-20 بروتومرات.

مركب سينثيز يحفز تكوين الأحماض الدهنية

هناك نوعان من معقدات synthase التي تحفز التخليق الحيوي للأحماض الدهنية. كلاهما في الجزء القابل للذوبان من الخلية. في البكتيريا والنباتات والأشكال السفلية من الحيوانات ، مثل الأوجلينا ، تم العثور على جميع الإنزيمات الفردية لنظام سينثيز على أنها بولي ببتيدات مستقلة ؛ وترتبط جذور الأسيل بواحد منهم يسمى

أرز. 23.5. التخليق الحيوي لمالونيل CoA. Facetyl-CoA-carboxylase.

بروتين نقل الأسيل (ACP). في الخميرة والثدييات والطيور ، يعتبر نظام synthase مركبًا متعدد الإنزيمات لا يمكن تقسيمه إلى مكونات دون الإخلال بنشاطه ، و APB هو جزء من هذا المركب. يحتوي كل من ACPs و ACPs البكتيرية لمركب polyenzyme على حمض البانتوثنيك فيتامين في شكل 4-phosphopantetheine (انظر الشكل 17.6). في نظام synthase ، يلعب APB دور CoA. مركب synthase الذي يحفز تكوين الأحماض الدهنية هو ثنائيمر (الشكل 23.6). في الحيوانات ، تكون المونومرات متطابقة وتتكون من عديد ببتيد واحد

أرز. 23.6. مركب متعدد الإنزيمات يحفز تكوين الأحماض الدهنية. المعقد عبارة عن ثنائي يتكون من اثنين من مونومرات عديد الببتيد متطابقة 1 و 2. يحتوي كل مونومر على 6 إنزيمات فردية وبروتين نقل الأسيل (ACP). مجموعة Cys-SH-thiol من السيستين. تقع مجموعة السلفهيدريل المكونة من 4-فوسفوبانتيثين لمونومر واحد على مقربة شديدة من نفس المجموعة من بقايا السيستين في إنزيم كيتواسيل سينثيتاز ، وهو جزء من مونومر آخر ؛ يشير هذا إلى ترتيب المونومرات من الرأس إلى الذيل. لم يتم تحديد تسلسل ترتيب الإنزيمات في المونومرات بشكل نهائي وتم تقديمه هنا وفقًا لبيانات Tsukamoto. يحتوي كل من المونومرات على جميع الإنزيمات التي تحفز التخليق الحيوي للأحماض الدهنية ؛ ومع ذلك ، فهي ليست وحدة وظيفية (تشتمل الأخيرة على أجزاء من كلا المونومرين ، بينما يتفاعل نصف المونومر مع النصف "التكميلي" للآخر). يقوم مجمع synthase في نفس الوقت بتوليف جزيئين من الأحماض الدهنية.

(انظر المسح)

أرز. 23.7. التخليق الحيوي للأحماض الدهنية طويلة السلسلة. يتضح كيف تؤدي إضافة بقايا مالونيل واحد إلى استطالة سلسلة الأسيل بمقدار 2 أغوم كربون. السيستئين - بقايا السيستين ؛ FP - 4-فوسفوبانتيثين. يظهر هيكل سينسيز الأحماض الدهنية في الشكل. 23.6. - المونومرات الفردية لتصنيع الأحماض الدهنية. على ثنائي واحد ، يتم تصنيع 2 من سلاسل الأسيل في وقت واحد ، بينما يتم استخدام زوجين من مجموعات - ؛ في كل زوج ، تنتمي إحدى المجموعتين إلى Fp والأخرى إلى Cys.

سلسلة تحتوي على 6 إنزيمات تحفز التخليق الحيوي للأحماض الدهنية ، و APB مع مجموعة تفاعلية تنتمي إلى -phosphopantetheine. في المنطقة المجاورة مباشرة لهذه المجموعة توجد مجموعة أخرى من السلفهيدريل تنتمي إلى بقايا السيستين ، وهي جزء من سينثيز-كيتو أسيل (إنزيم التكثيف) ، وهو جزء من مونومر آخر (الشكل 23.6). نظرًا لأن مشاركة كلتا مجموعتي sulfhydryl ضرورية لإظهار نشاط synthase ، فإن مجمع synthase يكون نشطًا فقط باعتباره dimer.

في المرحلة الأولى من العملية ، يتفاعل الجزيء البادئ ، بمشاركة ترانساسيلاز ، مع - مجموعة السيستين تحت تأثير نفس الإنزيم (ترانساسيلاز) مع المجموعة المجاورة التي تنتمي إلى -فوسفوبانتيثين ، المترجمة في ACP لمونومر آخر. نتيجة لهذا التفاعل ، يتم تكوين إنزيم أسيتيل (أسيل) مالونيل. يحفز 3-Ketoacyl synnthase تفاعل مجموعة الأسيتيل من الإنزيم مع مجموعة الميثيلين من malonyl وإطلاق إنزيم α-ketoacyl الناتج (إنزيم acetoacetyl) ؛ يؤدي هذا إلى إطلاق مجموعة السلفهيدريل من السيستين ، التي كانت تحتلها مجموعة الأسيتيل سابقًا. يسمح نزع الكربوكسيل بالتفاعل حتى اكتماله وهو القوة الدافعة وراء التخليق الحيوي. يتم تقليل مجموعة 3-ketoacyl ، ثم تجفيفها وتقليلها مرة أخرى ، مما يؤدي إلى تكوين إنزيم acyl-8-المشبع المقابل. تشبه هذه التفاعلات تفاعلات أكسدة P المقابلة ؛ يكمن الاختلاف ، على وجه الخصوص ، في حقيقة أنه أثناء التخليق الحيوي ، يتكون أيزومر D (-) من 3-هيدروكسي حمض ، وليس بالإضافة إلى ذلك ، NADPH ، وليس NADH ، هو مانح للهيدروجين في تفاعلات الاختزال. علاوة على ذلك ، يتفاعل الجزيء الجديد مع مجموعة α من phosphopantetheine ، بينما تنتقل بقايا الأسيل المشبعة إلى مجموعة α-cysteine ​​المجانية. تتكرر دورة التفاعلات 6 مرات أخرى ، ويتم إدخال كل بقايا مالونات جديدة في سلسلة الكربون حتى يتم تكوين جذور أسيل 16 كربون مشبعة (بالميتويل). يتم إطلاق هذا الأخير من مركب متعدد الإنزيم تحت تأثير الإنزيم السادس ، وهو جزء من المركب ، thioesterase (ديسيلاز). يجب أن يدخل حمض البالمتيك الحر قبل الدخول في مسار أيضي آخر النموذج النشطثم يخضع البالميتات المنشط عادة للأسترة مع تكوين أسيل جلسرين (الشكل 23.8).

تحتوي الغدة الثديية على ثيويستريز خاص خاص ببقايا الأسيل أو الأحماض الدهنية ألفا التي تشكل دهون الحليب. في الغدة الثديية للحيوانات المجترة ، يعد هذا الإنزيم جزءًا من مركب سينثيز الذي يحفز تكوين الأحماض الدهنية.

على ما يبدو ، يوجد في مركب سينثيز ثنائي الأبعاد مركزان نشطان يعملان بشكل مستقل عن بعضهما البعض ؛ ونتيجة لذلك ، يتم تكوين جزيئين من حمض البالمتيك في وقت واحد.

يضمن الجمع بين جميع إنزيمات المسار الأيضي قيد الدراسة في مركب واحد متعدد الإنزيمات كفاءته العالية ويزيل منافسة العمليات الأخرى ؛ ونتيجة لذلك ، يتحقق تأثير تجزئة هذا المسار في الخلية دون مشاركة حواجز نفاذية إضافية .

ما يلي هو التفاعل العام للتخليق الحيوي لحمض البالمتيك من أسيتيل CoA و malonyl-CoA:

من الجزيء الذي يعمل كبذرة ، تتشكل ذرات الكربون الخامسة عشر والسادسة عشر من حمض البالمتيك. يحدث ارتباط جميع شظايا الكربون اللاحقة بسبب الكبد

أرز. 23.8. مصير بالميتات

والغدة الثديية للثدييات ، يمكن أن يكون butyryl-CoA بمثابة بذرة. إذا كان propionyl-CoA بمثابة بذرة ، فسيتم تصنيع الأحماض الدهنية طويلة السلسلة مع عدد فردي من ذرات الكربون. هذه الأحماض الدهنية هي في المقام الأول سمة من سمات المجترات ، حيث يتشكل حمض البروبيونيك في الكرش تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة.

مصادر الاختزال المعادلات وأسيتيل CoA. يستخدم تفاعل الاختزال لكل من مشتقات الأسيل 3-ketoacyl و 2،3-غير المشبعة NADPH كنزيم مساعد. يتكون الهيدروجين ، الضروري للتخليق الحيوي الاختزالي للأحماض الدهنية ، أثناء تفاعلات مؤكسدةسبيل فسفات البنتوز. من المهم أن نلاحظ أن الأنسجة التي فيها البنتوز-

(انظر المسح)

أرز. 23.9 مصادر أسيتيل CoA و NADPH لتكوين الدهون. PFP - مسار فوسفات البنتوز: نظام حفظ ثلاثي الكربوكسيل ؛ نظام حمل K-a-ketoglutarate

مسار الفوسفات ، قادر على إجراء عملية تكوين الدهون بشكل فعال (على سبيل المثال ، الكبد والأنسجة الدهنية والغدة الثديية أثناء الرضاعة). بالإضافة إلى ذلك ، يحدث كلا المسارين الأيضيين في الخلية خارج الميتوكوندريا ، وبالتالي فإن انتقال NADPH / NADP من مسار استقلابي إلى آخر لا تعوقه الأغشية أو الحواجز الأخرى. المصادر الأخرى لـ NADPH هي تفاعل تحويل المالات إلى البيروفات ، المحفز بواسطة إنزيم "التفاح" (- نازعة هيدروجين المالات) (الشكل 23.9) ، بالإضافة إلى التفاعل خارج الميتوكوندريا المحفز بواسطة نازعة هيدروجين أنزوسيترات (ربما يكون دوره ضئيلًا).

يتم تكوين Acetyl-CoA ، وهو لبنة لبناء الأحماض الدهنية ، في الميتوكوندريا من الكربوهيدرات نتيجة لأكسدة البيروفات. ومع ذلك ، لا يمكن لـ acetyl-CoA الدخول بحرية إلى الحجرة خارج الميتوكوندريا ، وهي الموقع الرئيسي للتخليق الحيوي للأحماض الدهنية. تزداد أنشطة إنزيم ATP-citrate-lyase خارج الميتوكوندريا مع التغذية الجيدة بالتوازي مع أنشطة الإنزيمات المشاركة في التخليق الحيوي للأحماض الدهنية. حاليًا ، يُعتقد أن مسار استخدام البيروفات في عملية تكوين الدهون يمر عبر مرحلة تكوين السترات. يتضمن هذا المسار الأيضي تحلل السكر ، ثم نزع الكربوكسيل المؤكسد من البيروفات إلى أسيتيل CoA في الميتوكوندريا ، وتفاعل التكثيف اللاحق مع أوكسالو أسيتات لتكوين السترات ، وهو أحد مكونات دورة حمض الستريك. علاوة على ذلك ، ينتقل السترات إلى الحجرة خارج الميتوكوندريا ، حيث يحفز لياز سترات ATP في وجود CoA و ATP انقسامها إلى acetyl-CoA و oxaloacetate. يتم تحويل Acetyl-CoA إلى malonyl-CoA (الشكل 23.5) ويتم تضمينه في التخليق الحيوي لحمض البالمتيك (الشكل 23.9). يمكن تحويل Oxaloacetate تحت تأثير نازعة هيدروجين المالات المعتمد على NADH إلى مالات ، ثم نتيجة التفاعل المحفز بواسطة إنزيم "التفاح" ، يتم تكوين NADPH ، والذي يوفر الهيدروجين لمسار تكوين الدهون. تضمن عملية التمثيل الغذائي هذه نقل المكافئات المختزلة من NADH خارج الميتوكوندريا إلى NADP. بدلاً من ذلك ، يمكن نقل المالات إلى الميتوكوندريا حيث يتم تحويلها إلى أوكسالو أسيتات. يجب التأكيد على أنه بالنسبة لعمل نظام نقل السترات (ثلاثي الكربوكسيل) للميتوكوندريا ، هناك حاجة إلى مالات ، والتي يتم استبدالها بالسيترات (انظر الشكل 13.16).

في المجترات ، محتوى لياز سيترات ATP وإنزيم "ماليك" في الأنسجة التي تقوم بتكوين الدهون ضئيل. يبدو أن هذا يرجع إلى حقيقة أن المصدر الرئيسي لأسيتيل CoA في هذه الحيوانات هو الأسيتات ، والتي تتشكل في الكرش. نظرًا لأن الأسيتات يتم تنشيطها إلى acetyl-CoA خارج الميتوكوندريا ، فإنها لا تحتاج إلى دخول الميتوكوندريا وتحويلها إلى سترات قبل تضمينها في مسار التخليق الحيوي للأحماض الدهنية طويلة السلسلة. في المجترات ، وبسبب قلة نشاط إنزيم "التفاح" ، يتم تحفيز تكوين NADPH بواسطة

أرز. 23.10. نظام استطالة سلسلة الأحماض الدهنية الدقيقة (نظام الاستطالة).

نازعة هيدروجين الأيزوسترات خارج الميتوكوندريا.

نظام استطالة سلسلة الأحماض الدهنية الدقيقة (استطالة)

يبدو أن الميكروسومات هي الموقع الرئيسي لاستطالة الأحماض الدهنية طويلة السلسلة. يتم تحويل مشتقات Acyl-CoA من الأحماض الدهنية إلى مركبات تحتوي على ذرتين كربون إضافيتين ؛ malonyl-CoA هو مانح لمجموعة الأسيتيل و NADPH هو عامل مختزل. ثيويثرات CoA هي وسيطة في هذا المسار. يمكن أن تكون جزيئات البذور مشبعة (C10 وما فوق) وأحماض دهنية غير مشبعة. أثناء الجوع ، يتم منع عملية استطالة سلاسل الأحماض الدهنية. مع تكوين أغلفة المايلين من الخلايا العصبية في الدماغ ، تزداد عملية استطالة stearyl-CoA بشكل حاد ، مما يؤدي إلى تكوين الأحماض الدهنية α التي تشكل جزءًا من سفينجوليبيد (الشكل 23.10).

المؤلفات

Boyer P. D. (محرر). الإنزيمات ، الطبعة الثالثة. 16 من إنزيمات الدهون ، مطبعة أكاديمية ، 1983. -

ديبير L. J. ، Mannaerts G. P. مسارات الميتوكوندريا والبيروكسيسومال من أكسدة الأحماض الدهنية في كبد الفئران ، Diabete Metab. (باريس) ، 1983 ، 9 ، 134.

جودريدج أ. تخليق الأحماض الدهنية في حقيقيات النوى ، صفحة 143. في: الكيمياء الحيوية للدهون والأغشية ، فانس د.

جور إم آي ، جيمس أ. الكيمياء الحيوية الدهنية: مقدمة ، الطبعة الثالثة ، وايلي ، 1980.

Pande S. V.، Parvin R. صفحة 143. In: Carnitine Biosynthesis، Metabolism، Functions، Frenkel R.A، McGarry J.D (eds.)، Academic Press، 1980.

شولز هـ.أكسدة الأحماض الدهنية ، صفحة 116. في: الكيمياء الحيوية للدهون والأغشية ، فانس د.

سينغ إن .. واك إيل إس جيه ، ستوبس ج. فيما يتعلق بمسألة تفاعل نصف أو كامل الموقع لمركب الأحماض الدهنية الحيوانية ، J. Biol. علم ، 1984 ، 259 ، 3605.

تسوكاموتو واي وآخرون. بنية مركب تخليق الأحماض الدهنية الحيوانية ، J. Biol. علم ، 1983 ، 258 ، 15312.

مؤلفون مختلفون. تتميز الاضطرابات بدليل على التمثيل الغذائي غير الطبيعي للدهون. في: الأساس الأيضي للأمراض الوراثية ، الطبعة الخامسة ، ستانبيري جيه.بي وآخرون. (محررون) ، ماكجرو هيل ، 1983.

في السابق ، كان يُفترض أن عمليات الانقسام هي انعكاس لعمليات التوليف ، بما في ذلك تخليق الأحماض الدهنية التي كانت تعتبر بمثابة عملية عكسية لأكسدتها.

لقد ثبت الآن أن نظام الميتوكوندريا للتخليق الحيوي للأحماض الدهنية ، والذي يتضمن تسلسلًا معدلاً قليلاً لتفاعل الأكسدة β ، يطيل فقط الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة الموجودة بالفعل في الجسم ، في حين أن التخليق الحيوي الكامل لحمض البالمتيك من الأسيتيل- يستمر عمل لجنة الزراعة بنشاط. خارج الميتوكوندريابطريقة مختلفة تمامًا.

دعونا نفكر في بعض السمات الهامة لمسار التخليق الحيوي للأحماض الدهنية.

1. يحدث التوليف في العصارة الخلوية ، على عكس الاضمحلال الذي يحدث في مصفوفة الميتوكوندريا.

2. ترتبط المركبات الوسيطة لتخليق الأحماض الدهنية تساهميًا بمجموعات السلفهيدريل لبروتين نقل الأسيل (ACP) ، بينما ترتبط المركبات الوسيطة لانقسام الأحماض الدهنية بالإنزيم المساعد أ.

3. يتم تنظيم العديد من إنزيمات تخليق الأحماض الدهنية في الكائنات الحية الأعلى في مركب متعدد الإنزيمات يسمى تخليق الأحماض الدهنية. في المقابل ، لا يبدو أن الإنزيمات التي تحفز تكسير الأحماض الدهنية مرتبطة.

4. يتم إطالة سلسلة الأحماض الدهنية المتنامية عن طريق الإضافة المتتالية لمكونات ثنائية الكربون تنشأ من acetyl-CoA. يعمل Malonyl-APB كمانح منشط لمكونات ثنائية الكربون في مرحلة الاستطالة. يتم تشغيل تفاعل الاستطالة عن طريق إطلاق ثاني أكسيد الكربون.

5. يتم تنفيذ دور عامل الاختزال في تخليق الأحماض الدهنية بواسطة NADPH.

6. يشارك Mn 2+ أيضًا في ردود الفعل.

7. توقف الاستطالة تحت تأثير مركب إنزيم الأحماض الدهنية في مرحلة تكوين البالميتات (C 16). يتم إجراء المزيد من الاستطالة وإدخال الروابط المزدوجة بواسطة أنظمة إنزيمية أخرى.

تشكيل أنزيم مالونيل أ

يبدأ تصنيع الأحماض الدهنية بكربوكسيل أسيتيل CoA إلى malonyl-CoA. هذا التفاعل الذي لا رجعة فيه هو خطوة حاسمة في تخليق الأحماض الدهنية.

يتم تحفيز تخليق malonyl-CoA بواسطة أسيتيل CoA كربوكسيلازويتم تنفيذه على حساب طاقة ATR. مصدر ثاني أكسيد الكربون للكربوكسيل لأسيتيل CoA هو البيكربونات.

أرز. توليف malonyl-CoA

يحتوي Acetyl-CoA carboxylase كمجموعة صناعية البيوتين.

أرز. البيوتين

يتكون الإنزيم من عدد متغير من الوحدات الفرعية المتطابقة ، كل منها يحتوي على البيوتين ، البيوتين كربوكسيلاز, بروتين نقل الكربوكسيبيوتين, ترانسكاربوكسيلاز، وكذلك مركز التباين التنظيمي ، أي يمثل مجمع بولي أنزيم.ترتبط مجموعة الكربوكسيل من البيوتين تساهميًا بمجموعة ε-amino لبقايا اللايسين للبروتين الحامل للكاربوكسيبيوتين. يتم تحفيز الكربوكسيل لمكون البيوتين في المركب المتشكل بواسطة الوحدة الفرعية الثانية ، البيوتين كربوكسيلاز. يحفز المكون الثالث للنظام ، وهو transcarboxylase ، نقل ثاني أكسيد الكربون المنشط من الكربوكسيبيوتين إلى أسيتيل CoA.

إنزيم البيوتين + ATP + HCO 3 - ↔ CO 2 ~ إنزيم البيوتين + ADP + P i ،

CO 2 ~ إنزيم البيوتين + أسيتيل- CoA ، مولونيل- CoA + إنزيم البيوتين.

إن طول ومرونة الرابطة بين البيوتين والبروتين الحامل يجعل من الممكن نقل مجموعة الكربوكسيل المنشط من موقع نشط لمركب الإنزيم إلى آخر.

في حقيقيات النوى ، يوجد أسيتيل CoA carboxylase كبروتومر غير نشط إنزيميًا (450 كيلو دالتون) أو كبوليمر خيطي نشط. يتم تنظيم تحويلها البيني بشكل خيفي. المنشط الخيفي الرئيسي هو سترات، والذي ينقل التوازن نحو الشكل الليفي النشط للإنزيم. يتم تحقيق الاتجاه الأمثل للبيوتين فيما يتعلق بالركائز في شكل ليفي. على عكس السترات ، يحول بالميتويل- CoA التوازن نحو شكل البروتومر غير النشط. وهكذا ، فإن palmitoyl-CoA ، المنتج النهائي ، يثبط الخطوة الأولى الحاسمة في التخليق الحيوي للأحماض الدهنية. يختلف تنظيم كربوكسيلاز أسيتيل CoA في البكتيريا اختلافًا حادًا عن نظيره في حقيقيات النوى ، نظرًا لأن الأحماض الدهنية فيها هي في المقام الأول سلائف للفوسفوليبيد ، وليست وقودًا احتياطيًا. هنا ، ليس للسيترات أي تأثير على الكربوكسيلاز البكتيرية acetyl-CoA. يتم تنظيم نشاط مكون ترانسكاربوكسيلاز في النظام بواسطة نيوكليوتيدات الجوانين ، التي تنسق تخليق الأحماض الدهنية مع نمو البكتيريا وتقسيمها.

تخليق الأحماض الدهنية

تخليق الأحماض الدهنية

1. دي نوفو التخليق الحيوي (تخليق حمض البالمتيك C16).

1. نظام تعديل الأحماض الدهنية:

 عمليات استطالة الأحماض الدهنية (استطالة بمقدار ذرتين كربون) ،

 عدم التشبع (تكوين رابطة غير مشبعة).

يتم تصنيع جزء كبير من الأحماض الدهنية في الكبد ، وبدرجة أقل في الأنسجة الدهنية والغدة المرضعة.

توليف دي نوفو

 مادة البداية هي acetyl-CoA.

Acetyl-CoA ، المتكون في مصفوفة الميتوكوندريا نتيجة نزع الكربوكسيل المؤكسد من البيروفات ، المنتج النهائي لتحلل السكر ، عبر غشاء الميتوكوندريا في العصارة الخلويةحيث يتم تصنيع الأحماض الدهنية.

أنا المرحلة. نقل مادة ACETIL-CoA من الميتوكوندريا إلى السيتوسول

1. آلية الكارنيتين.

2. في تكوين السترات المتكونة في أول تفاعل لـ TCA:

مالات الأسيتات

أكثر من + 3

1 - سينسيز السترات ؛ 2 - سترات لياز.

3 - نازعة هيدروجين مالات.

4 - إنزيم مالك ؛ 5- بيروفات كربوكسيلاز

المرحلة الثانية. تشكيل MALONYL-COA

acetyl-CoA acetyl-CoA carboxylase ، malonyl-CoA المحتوي على البيوتين

يتم تنفيذه بواسطة مركب متعدد الإنزيمات "سينثاس الأحماض الدهنية" والذي يتضمن 6 إنزيمات وبروتين يحمل الأسيل (ACP). يحتوي APB على مشتق من حمض البانتوثينيك 6-فوسفوبانتيثين ، والذي يحتوي على مجموعة SH ، مثل HS-CoA.

المرحلة الثالثة. تكوين حمض البلميتيك

المرحلة الثالثة. تكوين حمض البلميتيك

بعد ذلك ، يدخل أسيل- APB في دورة جديدة من التوليف. يرتبط جزيء malonyl-CoA الجديد بمجموعة SH المجانية من APB. ثم يتم قطع بقايا الأسيل ، ويتم نقلها إلى بقايا مالونيل مع نزع الكربوكسيل المتزامن ، وتتكرر دورة التفاعل. وهكذا ، فإن السلسلة الهيدروكربونية للحمض الدهني المستقبلي تنمو تدريجياً (بمقدار ذرتين من الكربون لكل دورة). يحدث هذا حتى اللحظة التي تطول فيها إلى 16 ذرة كربون.