फैटी एसिड का जैवसंश्लेषण। फैटी एसिड का संश्लेषण। फैटी एसिड सिंथेज़ के सक्रिय समूह

चूंकि पॉलीसेकेराइड को स्टोर करने के लिए जानवरों और मनुष्यों की क्षमता सीमित है, ग्लूकोज, तत्काल ऊर्जा की जरूरत से अधिक मात्रा में प्राप्त होता है और शरीर की "भंडारण क्षमता", फैटी एसिड और ग्लिसरॉल के संश्लेषण के लिए "निर्माण सामग्री" हो सकती है। बदले में, ग्लिसरॉल की भागीदारी वाले फैटी एसिड ट्राइग्लिसराइड्स में परिवर्तित हो जाते हैं, जो वसा ऊतकों में जमा हो जाते हैं।

एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया कोलेस्ट्रॉल और अन्य स्टेरोल्स का जैवसंश्लेषण भी है। हालांकि मात्रात्मक शब्दों में, कोलेस्ट्रॉल संश्लेषण मार्ग इतना महत्वपूर्ण नहीं है, हालांकि, इसमें है बहुत महत्वइस तथ्य के कारण कि शरीर में कोलेस्ट्रॉल से कई जैविक रूप से सक्रिय स्टेरॉयड बनते हैं।

शरीर में उच्च फैटी एसिड का संश्लेषण

वर्तमान में, जानवरों और मनुष्यों में फैटी एसिड जैवसंश्लेषण के तंत्र के साथ-साथ इस प्रक्रिया को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइमेटिक सिस्टम का पर्याप्त अध्ययन किया गया है। ऊतकों में फैटी एसिड का संश्लेषण कोशिका के कोशिका द्रव्य में होता है। माइटोकॉन्ड्रिया में, यह मुख्य रूप से मौजूदा फैटी एसिड श्रृंखला 1 का बढ़ाव है।

1 इन विट्रो प्रयोगों से पता चला है कि पृथक माइटोकॉन्ड्रिया में लेबल वाले एसिटिक एसिड को लंबी श्रृंखला फैटी एसिड में शामिल करने की एक नगण्य क्षमता है।उदाहरण के लिए, यह स्थापित किया गया है कि पामिटिक एसिड मुख्य रूप से यकृत कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में और यकृत कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रिया में कोशिका द्रव्य में पहले से संश्लेषित पामिटिक एसिड के आधार पर या बहिर्जात मूल के फैटी एसिड के आधार पर संश्लेषित होता है। यानी आंत से प्राप्त फैटी एसिड 18, 20 और 22 कार्बन परमाणुओं से बनता है। इसी समय, माइटोकॉन्ड्रिया में फैटी एसिड संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं अनिवार्य रूप से फैटी एसिड ऑक्सीकरण की विपरीत प्रतिक्रियाएं हैं।

फैटी एसिड के एक्स्ट्रामिटोकॉन्ड्रियल संश्लेषण (मूल, मुख्य) उनके ऑक्सीकरण की प्रक्रिया से इसके तंत्र में तेजी से भिन्न होते हैं। कोशिका के साइटोप्लाज्म में फैटी एसिड के संश्लेषण के लिए बिल्डिंग ब्लॉक एसिटाइल-सीओए है, जो मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रियल एसिटाइल-सीओए से प्राप्त होता है। यह भी स्थापित किया गया है कि फैटी एसिड के संश्लेषण के लिए साइटोप्लाज्म में कार्बन डाइऑक्साइड या बाइकार्बोनेट आयन की उपस्थिति महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, यह पाया गया कि साइट्रेट कोशिका के कोशिका द्रव्य में फैटी एसिड के संश्लेषण को उत्तेजित करता है। यह ज्ञात है कि ऑक्सीडेटिव डिकारबॉक्साइलेशन के दौरान माइटोकॉन्ड्रिया में गठित एसिटाइल-सीओए सेल साइटोप्लाज्म में फैल नहीं सकता है, क्योंकि माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली इस सब्सट्रेट के लिए अभेद्य है। यह दिखाया गया है कि माइटोकॉन्ड्रियल एसिटाइल-सीओए ऑक्सालोसेटेट के साथ इंटरैक्ट करता है, जिसके परिणामस्वरूप साइट्रेट का निर्माण होता है, जो सेल के साइटोप्लाज्म में स्वतंत्र रूप से प्रवेश करता है, जहां इसे एसिटाइल-सीओए और ऑक्सालोसेटेट से जोड़ा जाता है:

इसलिए, में ये मामलासाइट्रेट एक एसिटाइल रेडिकल कैरियर के रूप में कार्य करता है।

इंट्रामाइटोकॉन्ड्रियल एसिटाइल-सीओए को कोशिका के कोशिका द्रव्य में स्थानांतरित करने का एक और तरीका है। यह कार्निटाइन को शामिल करने वाला मार्ग है। यह ऊपर उल्लेख किया गया था कि फैटी एसिड के ऑक्सीकरण के दौरान कार्निटाइन साइटोप्लाज्म से माइटोकॉन्ड्रिया तक एसाइल समूहों के वाहक की भूमिका निभाता है। जाहिरा तौर पर, यह इस भूमिका को रिवर्स प्रक्रिया में भी निभा सकता है, यानी एसिटाइल रेडिकल सहित एसिटाइल रेडिकल के स्थानांतरण में, माइटोकॉन्ड्रिया से सेल साइटोप्लाज्म में। हालाँकि, जब हम बात कर रहे हेफैटी एसिड के संश्लेषण के बारे में, यह एसिटाइल-सीओए परिवहन मार्ग मुख्य नहीं है।

फैटी एसिड संश्लेषण की प्रक्रिया को समझने में सबसे महत्वपूर्ण कदम एंजाइम एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज की खोज थी। यह जटिल बायोटिन युक्त एंजाइम एसिटाइल-सीओए और सीओ 2 से मैलोनील-सीओए (HOOC-CH 2-CO-S-CoA) के एटीपी-निर्भर संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है।

यह प्रतिक्रिया दो चरणों में आगे बढ़ती है:

यह स्थापित किया गया है कि साइट्रेट एसिटाइल-सीओए-कार्बोक्सिलेज प्रतिक्रिया के उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।

मैलोनील-सीओए फैटी एसिड बायोसिंथेसिस का पहला विशिष्ट उत्पाद है। एक उपयुक्त एंजाइमेटिक सिस्टम की उपस्थिति में, मैलोनील-सीओए (जो बदले में एसिटाइल-सीओए से बनता है) तेजी से फैटी एसिड में परिवर्तित हो जाता है।

उच्च फैटी एसिड को संश्लेषित करने वाली एंजाइम प्रणाली में कई एंजाइम होते हैं जो एक निश्चित तरीके से परस्पर जुड़े होते हैं।

वर्तमान में फैटी एसिड संश्लेषण की प्रक्रिया का ई. कोलाई और कुछ अन्य सूक्ष्मजीवों में विस्तार से अध्ययन किया गया है। ई कोलाई में फैटी एसिड सिंथेटेस नामक मल्टीएंजाइम कॉम्प्लेक्स में तथाकथित एसाइल ट्रांसफर प्रोटीन (एसीपी) से जुड़े सात एंजाइम होते हैं। यह प्रोटीन अपेक्षाकृत थर्मोस्टेबल है, इसमें मुक्त HS-rpynny है, और इसके लगभग सभी चरणों में उच्च फैटी एसिड के संश्लेषण में शामिल है। एपीबी का सापेक्ष आणविक भार लगभग 10,000 डाल्टन है।

निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं का एक क्रम है जो फैटी एसिड के संश्लेषण के दौरान होता है:

फिर प्रतिक्रियाओं का चक्र दोहराया जाता है। मान लीजिए कि पामिटिक एसिड (सी 16) को संश्लेषित किया जा रहा है; इस मामले में, ब्यूटिरिल-एसीबी का गठन केवल सात चक्रों में से पहला पूरा करता है, जिनमें से प्रत्येक शुरुआत बढ़ती फैटी एसिड श्रृंखला के कार्बोक्सिल अंत में एक मैलोनील-एसीबी अणु के अतिरिक्त है। इस मामले में, HS-APB अणु और malonyl-APB के डिस्टल कार्बोक्सिल समूह को CO 2 के रूप में विभाजित किया जाता है। उदाहरण के लिए, पहले चक्र में गठित ब्यूटिरिल-एपीबी मैलोनील-एपीबी के साथ परस्पर क्रिया करता है:

वसीय अम्ल संश्लेषण, डीएसाइलेज़ एंजाइम के प्रभाव में एसाइल-एसीबी से एचएस-एसीपी के दरार द्वारा पूरा किया जाता है, उदाहरण के लिए:

पामिटिक एसिड के संश्लेषण के लिए समग्र समीकरण निम्नानुसार लिखा जा सकता है:

या, यह देखते हुए कि एसिटाइल-सीओए से मैलोनील-सीओए के एक अणु के निर्माण में एटीपी के एक अणु और सीओ 2 के एक अणु की खपत होती है, समग्र समीकरण को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

फैटी एसिड के जैवसंश्लेषण में मुख्य चरणों को एक आरेख के रूप में दर्शाया जा सकता है।

β-ऑक्सीकरण की तुलना में, फैटी एसिड जैवसंश्लेषण में कई विशिष्ट विशेषताएं हैं:

• फैटी एसिड का संश्लेषण मुख्य रूप से कोशिका के कोशिका द्रव्य में किया जाता है, और ऑक्सीकरण - माइटोकॉन्ड्रिया में;
• एसिटाइल-सीओए के साथ सीओ 2 (बायोटिन-एंजाइम और एटीपी की उपस्थिति में) को बांधकर बनने वाले फैटी एसिड मैलोनील-सीओए के जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया में भागीदारी;
• फैटी एसिड के संश्लेषण के सभी चरणों में, एक एसाइल-वाहक प्रोटीन (एचएस-एसीपी) भाग लेता है;
• फैटी एसिड कोएंजाइम एनएडीपीएच 2 के संश्लेषण की आवश्यकता। शरीर में उत्तरार्द्ध आंशिक रूप से (50%) पेंटोस चक्र (हेक्सोज मोनोफॉस्फेट "शंट") की प्रतिक्रियाओं में बनता है, आंशिक रूप से - मैलेट (मैलिक एसिड + एनएडीपी-पाइरुविक एसिड + सीओ 2) के साथ एनएडीपी की कमी के परिणामस्वरूप। + एनएडीपीएच 2);
• एनॉयल-एसीपी रिडक्टेस प्रतिक्रिया में दोहरे बंधन की बहाली एनएडीपीएच 2 और एंजाइम की भागीदारी के साथ होती है, जिसका कृत्रिम समूह फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड (FMN) है;
• फैटी एसिड के संश्लेषण के दौरान, हाइड्रॉक्सी डेरिवेटिव बनते हैं, जो उनके विन्यास में फैटी एसिड की डी-श्रृंखला से संबंधित होते हैं, और फैटी एसिड के ऑक्सीकरण के दौरान, एल-सीरीज़ के हाइड्रॉक्सी डेरिवेटिव बनते हैं।

असंतृप्त वसीय अम्लों का निर्माण

स्तनधारी ऊतकों में असंतृप्त वसा अम्ल होते हैं जिन्हें चार परिवारों को सौंपा जा सकता है, जो टर्मिनल मिथाइल समूह और निकटतम दोहरे बंधन के बीच स्निग्ध श्रृंखला की लंबाई में भिन्न होते हैं:

यह स्थापित किया गया है कि दो सबसे आम मोनोसैचुरेटेड फैटी एसिड - पामिटोलिक और ओलिक - पामिटिक और स्टीयरिक एसिड से संश्लेषित होते हैं। विशिष्ट ऑक्सीजन और आणविक ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ यकृत और वसा ऊतक कोशिकाओं के माइक्रोसोम में इन एसिड के अणु में एक दोहरा बंधन पेश किया जाता है। इस प्रतिक्रिया में, एक ऑक्सीजन अणु का उपयोग दो जोड़े इलेक्ट्रॉनों के स्वीकर्ता के रूप में किया जाता है, जिनमें से एक जोड़ी सब्सट्रेट (एसाइल-सीओए) से संबंधित है, और दूसरा एनएडीपीएच 2 से संबंधित है:

इसी समय, मनुष्यों और कई जानवरों के ऊतक लिनोलिक और लिनोलेनिक एसिड को संश्लेषित करने में असमर्थ हैं, लेकिन उन्हें भोजन के साथ प्राप्त करना चाहिए (इन एसिड का संश्लेषण पौधों द्वारा किया जाता है)। इस संबंध में, लिनोलिक और लिनोलेनिक एसिड, जिसमें क्रमशः दो और तीन दोहरे बंधन होते हैं, आवश्यक फैटी एसिड कहलाते हैं।

स्तनधारियों में पाए जाने वाले अन्य सभी पॉलीअनसेचुरेटेड एसिड चार अग्रदूतों (पामिटोलिक एसिड, ओलिक एसिड, लिनोलिक एसिड, और लिनोलेनिक एसिड) से आगे श्रृंखला विस्तार और / या नए दोहरे बंधनों के परिचय से बनते हैं। यह प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रियल और माइक्रोसोमल एंजाइमों की भागीदारी के साथ होती है। उदाहरण के लिए, एराकिडोनिक एसिड का संश्लेषण निम्नलिखित योजना के अनुसार होता है:

पॉलीअनसेचुरेटेड फैटी एसिड की जैविक भूमिका को शारीरिक रूप से सक्रिय यौगिकों के एक नए वर्ग - प्रोस्टाग्लैंडीन की खोज के संबंध में काफी हद तक स्पष्ट किया गया है।

ट्राइग्लिसराइड्स का जैवसंश्लेषण

यह मानने का कारण है कि फैटी एसिड जैवसंश्लेषण की दर काफी हद तक ट्राइग्लिसराइड्स और फॉस्फोलिपिड्स के गठन की दर से निर्धारित होती है, क्योंकि मुक्त फैटी एसिड ऊतकों और रक्त प्लाज्मा में कम मात्रा में मौजूद होते हैं और सामान्य रूप से जमा नहीं होते हैं।

ट्राइग्लिसराइड्स का संश्लेषण ग्लिसरॉल और फैटी एसिड (मुख्य रूप से स्टीयरिक, पामिटिक और ओलिक) से होता है। ऊतकों में ट्राइग्लिसराइड्स के जैवसंश्लेषण का मार्ग एक मध्यवर्ती के रूप में ग्लिसरॉल-3-फॉस्फेट के गठन के माध्यम से आगे बढ़ता है। गुर्दे में, साथ ही आंतों की दीवार में, जहां ग्लिसरॉल किनेज एंजाइम की गतिविधि अधिक होती है, ग्लिसरॉल को ग्लिसरॉल-3-फॉस्फेट बनाने के लिए एटीपी द्वारा फॉस्फोराइलेट किया जाता है:

वसा ऊतक और मांसपेशियों में, ग्लिसरॉल किनेज की बहुत कम गतिविधि के कारण, ग्लिसरॉल-3-फॉस्फेट का निर्माण मुख्य रूप से ग्लाइकोलाइसिस या ग्लाइकोजेनोलिसिस 1 से जुड़ा होता है। 1 ऐसे मामलों में जहां वसा ऊतक में ग्लूकोज की मात्रा कम होती है (उदाहरण के लिए, भुखमरी के दौरान), केवल थोड़ी मात्रा में ग्लिसरॉल-3-फॉस्फेट बनता है और लिपोलिसिस के दौरान मुक्त फैटी एसिड का उपयोग ट्राइग्लिसराइड पुनर्संश्लेषण के लिए नहीं किया जा सकता है, इसलिए फैटी एसिड छोड़ देते हैं वसा ऊतक। इसके विपरीत, वसा ऊतक में ग्लाइकोलाइसिस की सक्रियता इसमें ट्राइग्लिसराइड्स के संचय में योगदान करती है, साथ ही साथ उनके घटक फैटी एसिड भी।यह ज्ञात है कि ग्लूकोज के ग्लाइकोलाइटिक टूटने की प्रक्रिया में, डायहाइड्रोक्सीसिटोन फॉस्फेट बनता है। उत्तरार्द्ध, साइटोप्लाज्मिक एनएडी-निर्भर ग्लिसरॉल फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज की उपस्थिति में, ग्लिसरॉल-3-फॉस्फेट में बदलने में सक्षम है:

जिगर में, ग्लिसरॉल-3-फॉस्फेट के निर्माण के लिए दोनों मार्ग देखे जाते हैं।

ग्लिसरॉल-3-फॉस्फेट एक तरह से या किसी अन्य रूप में गठित फैटी एसिड के सीओए व्युत्पन्न (यानी, फैटी एसिड के "सक्रिय" रूपों) के दो अणुओं द्वारा एसाइलेटेड होता है। 2 कुछ सूक्ष्मजीवों में, जैसे ई. कोलाई, एसाइल समूह का दाता सीओए डेरिवेटिव नहीं है, बल्कि फैटी एसिड का एसीपी डेरिवेटिव है।नतीजतन, फॉस्फेटिडिक एसिड बनता है:

ध्यान दें कि यद्यपि फॉस्फेटिडिक एसिड बहुत कम मात्रा में कोशिकाओं में मौजूद होता है, यह ट्राइग्लिसराइड्स और ग्लिसरॉफॉस्फोलिपिड्स के जैवसंश्लेषण के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण मध्यवर्ती उत्पाद है (योजना देखें)।

यदि ट्राइग्लिसराइड्स को संश्लेषित किया जाता है, तो फॉस्फेटिडिक एसिड एक विशिष्ट फॉस्फेट (फॉस्फेटिडेट फॉस्फेट) की मदद से डीफॉस्फोराइलेट किया जाता है और 1,2-डाइग्लिसराइड बनता है:

ट्राइग्लिसराइड्स का जैवसंश्लेषण तीसरे एसाइल-सीओए अणु के साथ परिणामी 1,2-डाइग्लिसराइड के एस्टरीफिकेशन द्वारा पूरा किया जाता है:

ग्लिसरोफॉस्फोलिपिड्स का जैवसंश्लेषण

सबसे महत्वपूर्ण ग्लिसरॉफॉस्फोलिपिड्स का संश्लेषण मुख्य रूप से कोशिका के एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में स्थानीयकृत होता है। सबसे पहले, फॉस्फेटिडिक एसिड, साइटिडीन ट्राइफॉस्फेट (सीटीपी) के साथ एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, साइटिडीन डाइफॉस्फेट डाइग्लिसराइड (सीडीपी-डिग्लिसराइड) में परिवर्तित हो जाता है:

फिर, बाद की प्रतिक्रियाओं में, जिनमें से प्रत्येक को संबंधित एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है, साइटिडीन मोनोफॉस्फेट को सीडीपी-डाइग्लिसराइड अणु से दो यौगिकों में से एक द्वारा विस्थापित किया जाता है - सेरीन या इनोसिटोल, फॉस्फेटिडिलसेरिन या फॉस्फेटिडाइलिनोसिटोल, या 3-फॉस्फेटिडिल-ग्लिसरॉल-1- फास्फेट। एक उदाहरण के रूप में, हम फॉस्फेटिडिलसेरिन का निर्माण देते हैं:

बदले में, फॉस्फेटिडिलसेरिन को फॉस्फेटिडाइलेथेनॉलमाइन बनाने के लिए डीकार्बोक्सिलेट किया जा सकता है:

Phosphatidylethanolamine फॉस्फेटिडिलकोलाइन का अग्रदूत है। एस-एडेनोसिलमेथियोनिन (मिथाइल समूहों के दाता) के तीन अणुओं से इथेनॉलमाइन अवशेषों के अमीनो समूह में तीन मिथाइल समूहों के क्रमिक हस्तांतरण के परिणामस्वरूप, फॉस्फेटिडिलकोलाइन बनता है:

पशु कोशिकाओं में फॉस्फेटिडाइथेनॉलमाइन और फॉस्फेटिडिलकोलाइन के संश्लेषण के लिए एक और मार्ग है। यह मार्ग सीटीपी को वाहक के रूप में भी उपयोग करता है, लेकिन फॉस्फेटिडिक एसिड नहीं, बल्कि फॉस्फोरिलकोलाइन या फॉस्फोरिलथेनॉलमाइन (योजना)।

कोलेस्ट्रॉल का जैवसंश्लेषण

1960 के दशक में, बलोच एट अल। मिथाइल और कार्बोक्सिल समूहों पर 14 सी के साथ लेबल किए गए एसीटेट का प्रयोग करने वाले प्रयोगों में दिखाया गया है कि दोनों कार्बन परमाणु सिरका अम्लयकृत कोलेस्ट्रॉल में लगभग समान मात्रा में शामिल होते हैं। इसके अलावा, यह सिद्ध हो चुका है कि कोलेस्ट्रॉल के सभी कार्बन परमाणु एसीटेट से आते हैं।

बाद में, लिनन, रेडनी, पॉलीक, कॉर्नफोर्थ, ए। एन। क्लिमोव और अन्य शोधकर्ताओं के काम के लिए धन्यवाद, कोलेस्ट्रॉल के एंजाइमेटिक संश्लेषण का मुख्य विवरण, जिसमें 35 से अधिक एंजाइमी प्रतिक्रियाएं शामिल हैं, को स्पष्ट किया गया। कोलेस्ट्रॉल के संश्लेषण में, तीन मुख्य चरणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: पहला सक्रिय एसीटेट का मेवलोनिक एसिड में रूपांतरण है, दूसरा मेवलोनिक एसिड से स्क्वैलीन का निर्माण है, और तीसरा स्क्वैलिन से कोलेस्ट्रॉल का चक्रीकरण है।

आइए पहले सक्रिय एसीटेट के मेवलोनिक एसिड में रूपांतरण के चरण पर विचार करें। एसिटाइल-सीओए से मेवलोनिक एसिड के संश्लेषण में प्रारंभिक चरण एक प्रतिवर्ती थियोलेस प्रतिक्रिया के माध्यम से एसीटोएसिटाइल-सीओए का निर्माण है:

फिर एक तीसरे एसिटाइल-सीओए अणु के साथ एसिटोएसिटाइल-सीओए के बाद के संघनन में हाइड्रोक्सीमेथाइलग्लुटरीएल-सीओए सिंथेज़ (एचएमजी-सीओए सिंथेज़) की भागीदारी के साथ β-हाइड्रॉक्सी-β-मिथाइलग्लूटरील-सीओए का गठन होता है:

ध्यान दें कि जब हम कीटोन निकायों के निर्माण से निपटते हैं, तो हम मेवलोनिक एसिड के संश्लेषण में इन पहले चरणों पर पहले ही विचार कर चुके हैं। इसके अलावा, β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA, NADP पर निर्भर हाइड्रॉक्सीमिथाइलग्लुटरीएल-CoA रिडक्टेस (HMG-CoA रिडक्टेस) के प्रभाव में, कार्बोक्सिल समूहों में से एक की कमी और HS-KoA की दरार के परिणामस्वरूप, मेवलोनिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है:

HMG-CoA रिडक्टेस प्रतिक्रिया कोलेस्ट्रॉल जैवसंश्लेषण श्रृंखला में पहली व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया है और यह मुक्त ऊर्जा (लगभग 33.6 kJ) के एक महत्वपूर्ण नुकसान के साथ आगे बढ़ती है। यह स्थापित किया गया है कि यह प्रतिक्रिया कोलेस्ट्रॉल जैवसंश्लेषण की दर को सीमित करती है।

मेवलोनिक एसिड के जैवसंश्लेषण के लिए शास्त्रीय मार्ग के साथ, एक दूसरा मार्ग है जिसमें β-हाइड्रॉक्सी-β-मिथाइलग्लुटरीएल-सीओए नहीं, बल्कि β-हाइड्रॉक्सी-β-मिथाइलग्लुटार्नल-एस-एपीबी एक मध्यवर्ती सब्सट्रेट के रूप में बनता है। इस मार्ग की प्रतिक्रियाएं एसिटोएसिटाइल-एस-एपीबी के गठन तक फैटी एसिड बायोसिंथेसिस के प्रारंभिक चरणों के समान स्पष्ट रूप से समान हैं। एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज, एक एंजाइम जो एसिटाइल-सीओए को मैलोनील-सीओए में परिवर्तित करता है, इस मार्ग के साथ मेवलोनिक एसिड के निर्माण में भाग लेता है। मेवालोनिक एसिड के संश्लेषण के लिए मैलोनील-सीओए और एसिटाइल-सीओए का इष्टतम अनुपात मैलोनील-सीओए के प्रति अणु एसिटाइल-सीओए के दो अणु हैं।

मैलोनील-सीओए की भागीदारी, फैटी एसिड बायोसिंथेसिस का मुख्य सब्सट्रेट, मेवलोनिक एसिड और विभिन्न पॉलीसोप्रेनॉइड्स के निर्माण में कई जैविक प्रणालियों के लिए दिखाया गया है: कबूतर और चूहे का जिगर, खरगोश स्तन ग्रंथि, सेल-मुक्त खमीर अर्क। मेवलोनिक एसिड जैवसंश्लेषण का यह मार्ग मुख्य रूप से यकृत कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में नोट किया जाता है। इस मामले में, मेवलोनेट के निर्माण में एक महत्वपूर्ण भूमिका हाइड्रॉक्सीमिथाइलग्लुटरीएल-सीओए रिडक्टेस द्वारा निभाई जाती है, जो चूहे के जिगर के घुलनशील अंश में पाया गया था और कई गतिज और नियामक गुणों के संदर्भ में माइक्रोसोमल एंजाइम के समान नहीं है। यह ज्ञात है कि एसिटाइल-सीओए से एसिटोएसिटाइल-सीओए थियोलेज़ और एचएमजी-सीओए सिंथेज़ की भागीदारी के साथ एसिटाइल-सीओए से मेवलोनिक एसिड बायोसिंथेसिस मार्ग के नियमन में माइक्रोसोमल हाइड्रॉक्सीमिथाइलग्लुटरीएल-सीओए रिडक्टेस मुख्य कड़ी है। कई प्रभावों के तहत मेवलोनिक एसिड जैवसंश्लेषण के दूसरे मार्ग का विनियमन (भुखमरी, कोलेस्ट्रॉल के साथ खिलाना, एक सर्फेक्टेंट - ट्राइटन WR-1339) की शुरूआत पहले मार्ग के नियमन से भिन्न होती है, जिसमें माइक्रोसोमल रिडक्टेस भाग लेता है। ये आंकड़े दो के अस्तित्व का संकेत देते हैं स्वायत्त प्रणालीमेवालोनिक एसिड का जैवसंश्लेषण। शारीरिक भूमिकादूसरा तरीका अधूरा अध्ययन किया गया है। यह माना जाता है कि यह न केवल एक गैर-स्टेरायडल प्रकृति के पदार्थों के संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण है, जैसे कि यूबिकिनोन की साइड चेन और कुछ टीआरएनए के अद्वितीय आधार एन 6 (Δ 2 -इसोपेंटाइल) -एडेनोसिन, बल्कि कुछ टीआरएनए के लिए भी। स्टेरॉयड का जैवसंश्लेषण (ए। एन। क्लिमोव, ई डी। पॉलीकोवा)।

कोलेस्ट्रॉल संश्लेषण के दूसरे चरण में, मेवलोनिक एसिड को स्क्वैलिन में बदल दिया जाता है। दूसरे चरण की प्रतिक्रियाएं एटीपी की मदद से मेवालोनिक एसिड के फॉस्फोराइलेशन से शुरू होती हैं। नतीजतन, एक 5 "-पायरोफॉस्फोरिक एस्टर का निर्माण होता है, और फिर मेवलोनिक एसिड का 5" -पायरोफॉस्फोरिक एस्टर:

5 "-पाइरोफॉस्फोमेवालोनिक एसिड, तृतीयक हाइड्रॉक्सिल समूह के बाद के फॉस्फोराइलेशन के परिणामस्वरूप, एक अस्थिर मध्यवर्ती उत्पाद बनाता है - 3" -फॉस्फो -5 "-पाइरोफॉस्फोमेवलोनिक एसिड, जो डीकार्बोक्सिलेटेड और फॉस्फोरिक एसिड को खो देता है, आइसोपेंटेनिल पाइरोफॉस्फेट में बदल जाता है। उत्तरार्द्ध डाइमिथाइललील पायरोफॉस्फेट में आइसोमेराइज़ करता है:

ये दो आइसोमेरिक आइसोपेंटेनाइल पाइरोफॉस्फेट (डाइमिथाइललील पाइरोफॉस्फेट और आइसोपेंटेनिल पाइरोफॉस्फेट) फिर पाइरोफॉस्फेट को छोड़ने के लिए संघनित होते हैं और गेरानिल पायरोफॉस्फेट बनाते हैं। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप फ़ार्नेसिल पाइरोफॉस्फेट देते हुए, आइसोपेंटेनाइल पाइरोफॉस्फेट को फिर से गेरानिल पाइरोफॉस्फेट में जोड़ा जाता है।

एसिटाइल-सीओए वीएफए के संश्लेषण के लिए सब्सट्रेट है। हालांकि, फैटी एसिड (एफए) के संश्लेषण के दौरान, प्रत्येक बढ़ाव चक्र में एसिटाइल-सीओए का उपयोग नहीं किया जाता है, बल्कि इसके व्युत्पन्न, मैलोनील-सीओए का उपयोग किया जाता है।

यह प्रतिक्रिया एंजाइम एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज द्वारा उत्प्रेरित होती है, जो एफए संश्लेषण की बहुएंजाइम प्रणाली में एक प्रमुख एंजाइम है। एंजाइम गतिविधि को नकारात्मक प्रतिक्रिया के प्रकार द्वारा नियंत्रित किया जाता है। अवरोधक एक संश्लेषण उत्पाद है: एसाइल-सीओए एक लंबी श्रृंखला (एन = 16) के साथ - पामिटॉयल-सीओए। उत्प्रेरक साइट्रेट है। इस एंजाइम के गैर-प्रोटीन भाग में विटामिन एच (बायोटिन) होता है।

इसके बाद, फैटी एसिड के संश्लेषण के दौरान, मैलोनील-सीओए के कारण एसाइल-सीओए अणु धीरे-धीरे प्रत्येक चरण के लिए 2 कार्बन परमाणुओं द्वारा बढ़ाया जाता है, जो इस बढ़ाव प्रक्रिया में सीओ 2 खो देता है।

मैलोनील-सीओए के गठन के बाद, फैटी एसिड संश्लेषण की मुख्य प्रतिक्रियाएं एक एंजाइम - फैटी एसिड सिंथेटेस (एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के झिल्ली पर तय) द्वारा उत्प्रेरित होती हैं। फैटी एसिड सिंथेटेस में 7 सक्रिय साइट और एक एसाइल-कैरिंग प्रोटीन (एसीपी) होता है। मैलोनील-सीओए बाध्यकारी साइट में एक गैर-प्रोटीन घटक, विटामिन बी 3 (पैंटोथेनिक एसिड) होता है। एचएफए के संश्लेषण के लिए प्रतिक्रियाओं के एक चक्र का क्रम चित्र 45 में दिखाया गया है।

चित्र.45. उच्च फैटी एसिड के संश्लेषण के लिए प्रतिक्रियाएं

चक्र के अंत के बाद, एसाइल-एपीबी संश्लेषण के अगले चक्र में प्रवेश करता है। एक नया मैलोनील-सीओए अणु एसाइल-वाहक प्रोटीन के मुक्त एसएच-समूह से जुड़ा हुआ है। फिर एसाइल अवशेषों को हटा दिया जाता है, इसे मैलोनील अवशेष (एक साथ डीकार्बाक्सिलेशन के साथ) में स्थानांतरित कर दिया जाता है और प्रतिक्रियाओं का चक्र दोहराया जाता है।

इस प्रकार, भविष्य के फैटी एसिड की हाइड्रोकार्बन श्रृंखला धीरे-धीरे बढ़ती है (प्रत्येक चक्र के लिए दो कार्बन परमाणुओं द्वारा)। यह तब तक होता है जब तक कि यह 16 कार्बन परमाणुओं (पामिटिक एसिड के संश्लेषण के मामले में) या अधिक (अन्य फैटी एसिड के संश्लेषण) तक लंबा नहीं हो जाता। इसके बाद, थायोलिसिस होता है और फैटी एसिड का सक्रिय रूप, एसाइल-सीओए, तैयार रूप में बनता है।

उच्च फैटी एसिड के संश्लेषण के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए, निम्नलिखित शर्तें आवश्यक हैं:

1) कार्बोहाइड्रेट का सेवन, जिसके ऑक्सीकरण के दौरान आवश्यक सब्सट्रेट और एनएडीपीएच 2 बनते हैं।

2) कोशिका का उच्च ऊर्जा आवेश - एटीपी की एक उच्च सामग्री, जो माइटोकॉन्ड्रिया से साइट्रेट को साइटोप्लाज्म में मुक्त करना सुनिश्चित करती है।

तुलनात्मक विशेषताएंबी-ऑक्सीकरण और उच्च फैटी एसिड का संश्लेषण:

1 . बी-ऑक्सीकरण माइटोकॉन्ड्रिया में होता है, और फैटी एसिड संश्लेषण एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्लियों पर साइटोप्लाज्म में होता है। हालाँकि, माइटोकॉन्ड्रिया में बनने वाला एसिटाइल-सीओए स्वयं झिल्ली से नहीं गुजर सकता है। इसलिए, क्रेब्स चक्र एंजाइम (चित्र। 46) की भागीदारी के साथ माइटोकॉन्ड्रिया से साइटोप्लाज्म तक एसिटाइल-सीओए के परिवहन के लिए तंत्र हैं।

चित्र.46. माइटोकॉन्ड्रिया से साइटोप्लाज्म तक एसिटाइल-सीओए के परिवहन का तंत्र।

TCA के प्रमुख एंजाइम साइट्रेट सिंथेज़ और आइसोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज हैं। इन एंजाइमों के मुख्य एलोस्टेरिक नियामक एटीपी और एडीपी हैं। यदि कोशिका में बहुत अधिक एटीपी होता है, तो एटीपी इन प्रमुख एंजाइमों के अवरोधक के रूप में कार्य करता है। हालांकि, आइसोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज साइट्रेट सिंथेटेस से अधिक एटीपी द्वारा बाधित होता है। इससे माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में साइट्रेट और आइसोसाइट्रेट का संचय होता है। संचय के साथ, साइट्रेट माइटोकॉन्ड्रिया को छोड़ देता है और साइटोप्लाज्म में प्रवेश करता है। साइटोप्लाज्म में एंजाइम साइट्रेट लाइसेज होता है। यह एंजाइम साइट्रेट को पीएए और एसिटाइल-सीओए में तोड़ देता है।

इस प्रकार, माइटोकॉन्ड्रिया से साइटोप्लाज्म में एसिटाइल-सीओए की रिहाई की स्थिति कोशिका को एटीपी की अच्छी आपूर्ति है। यदि कोशिका में थोड़ा एटीपी होता है, तो एसिटाइल-सीओए को सीओ 2 और एच 2 ओ में विभाजित किया जाता है।

2 . बी-ऑक्सीकरण के दौरान, मध्यवर्ती एचएस-सीओए से जुड़े होते हैं, और फैटी एसिड के संश्लेषण के दौरान, मध्यवर्ती एक विशिष्ट एसाइल-वाहक प्रोटीन (एसीपी) से जुड़े होते हैं। यह एक जटिल प्रोटीन है। इसका गैर-प्रोटीन हिस्सा सीओए की संरचना के समान है और इसमें थियोएथिलामाइन, पैंटोथेनिक एसिड (विटामिन बी 3) और फॉस्फेट शामिल हैं।

3 . बी-ऑक्सीकरण में, एनएडी और एफएडी का उपयोग ऑक्सीडेंट के रूप में किया जाता है। फैटी एसिड के संश्लेषण में एक कम करने वाले एजेंट की आवश्यकता होती है - एनएडीपी * एच 2 का उपयोग किया जाता है।

फैटी एसिड के संश्लेषण के लिए कोशिका में एनएडीपी * एच 2 के 2 मुख्य स्रोत हैं:

ए) कार्बोहाइड्रेट के टूटने का पेंटोस फॉस्फेट मार्ग;

पहले, यह माना जाता था कि दरार प्रक्रिया संश्लेषण प्रक्रियाओं (उदाहरण के लिए, ग्लाइकोजेनोलिसिस और ग्लाइकोजेनेसिस) का उलट है, और फैटी एसिड के संश्लेषण को उनके ऑक्सीकरण के विपरीत एक प्रक्रिया के रूप में माना जाता था।

अब यह स्थापित किया गया है कि फैटी एसिड बायोसिंथेसिस की माइटोकॉन्ड्रियल प्रणाली, जिसमें α-ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया का कुछ संशोधित अनुक्रम शामिल है, केवल शरीर में पहले से मौजूद मध्यम-श्रृंखला फैटी एसिड को बढ़ाता है, जबकि पामिटिक एसिड का पूरा जैवसंश्लेषण सक्रिय रूप से आगे बढ़ता है। माइटोकॉन्ड्रिया के बाहर एक पूरी तरह से अलग रास्ते के साथ। सक्रिय प्रणाली, जो फैटी एसिड श्रृंखलाओं को बढ़ाव प्रदान करता है, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में मौजूद होता है।

डे नोवो फैटी एसिड बायोसिंथेसिस (लिपोजेनेसिस) के लिए एक्स्ट्रामिटोकॉन्ड्रियल सिस्टम

यह प्रणाली कई अंगों की कोशिकाओं के घुलनशील (साइटोसोलिक) अंश में पाई जाती है, विशेष रूप से यकृत, गुर्दे, मस्तिष्क, फेफड़े, स्तन और वसा ऊतक में भी। एक स्रोत के रूप में एनएडीपीएच, एटीपी की भागीदारी के साथ फैटी एसिड का जैवसंश्लेषण होता है); सब्सट्रेट अंतिम उत्पाद है - पामिटिक एसिड। बायोसिंथेटिक और β-ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं में सहकारकों की आवश्यकताएं काफी भिन्न होती हैं।

मैलोनील-सीओए का गठन

फैटी एसिड के जैवसंश्लेषण में पहली प्रतिक्रिया, एसिटाइल arboxylase द्वारा उत्प्रेरित और एटीपी की ऊर्जा की कीमत पर की जाती है, कार्बोक्सिलेशन है, स्रोत बाइकार्बोनेट है। एंजाइम की कार्यप्रणाली के लिए विटामिन बायोटिन आवश्यक है (चित्र 23.5)। इस एंजाइम में समान सबयूनिट्स की एक चर संख्या होती है, जिनमें से प्रत्येक में बायोटिन, बायोटिन कार्बोक्सिलेज, कार्बोक्सीबायोटिन-वाहक प्रोटीन, ट्रांस-कार्बोक्सिलेज और एक नियामक एलोस्टेरिक केंद्र होता है, यानी यह एक पॉलीएंजाइम कॉम्प्लेक्स है। प्रतिक्रिया दो चरणों में आगे बढ़ती है: (1) एटीपी (छवि 20.4) की भागीदारी के साथ बायोटिन का कार्बोक्सिलेशन और (2) कार्बोक्सिल समूह को एसिटाइल-सीओए में स्थानांतरित करना, जिसके परिणामस्वरूप यह साइट्रेट द्वारा सक्रिय और बाधित होता है। लंबी श्रृंखलाएं एंजाइम का सक्रिय रूप 10-20 प्रोटोमर्स से युक्त फिलामेंट्स के निर्माण के साथ आसानी से पोलीमराइज़ हो जाता है।

फैटी एसिड के गठन को उत्प्रेरित करने वाला सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स

दो प्रकार के सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स हैं जो फैटी एसिड बायोसिंथेसिस को उत्प्रेरित करते हैं; दोनों कोशिका के घुलनशील भाग में हैं। बैक्टीरिया, पौधों और जानवरों के निचले रूपों में, जैसे कि यूग्लेना, सिंथेज़ सिस्टम के सभी व्यक्तिगत एंजाइम स्वायत्त पॉलीपेप्टाइड्स के रूप में पाए जाते हैं; एसाइल रेडिकल उनमें से एक से जुड़े हुए हैं, जिन्हें कहा जाता है

चावल। 23.5. मैलोनील-सीओए का जैवसंश्लेषण। फेसिटाइल-सीओए-कार्बोक्सिलेज।

एसाइल ट्रांसफर प्रोटीन (एसीपी)। खमीर, स्तनधारियों और पक्षियों में, सिंथेज़ प्रणाली एक बहुएंजाइम परिसर है जिसे इसकी गतिविधि को परेशान किए बिना घटकों में विभाजित नहीं किया जा सकता है, और एपीबी इस परिसर का एक हिस्सा है। पॉलीएंजाइम कॉम्प्लेक्स के बैक्टीरियल एसीपी और एसीपी दोनों में 4-फॉस्फोपेन्टेथीन के रूप में विटामिन पैंटोथेनिक एसिड होता है (चित्र 17.6 देखें)। सिंथेज़ सिस्टम में, एपीबी सीओए की भूमिका निभाता है। फैटी एसिड के निर्माण को उत्प्रेरित करने वाला सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स एक डिमर है (चित्र। 23.6)। जानवरों में, मोनोमर्स समान होते हैं और एक पॉलीपेप्टाइड द्वारा बनते हैं

चावल। 23.6. पॉलीएंजाइम कॉम्प्लेक्स फैटी एसिड के संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है। कॉम्प्लेक्स एक डिमर है जिसमें दो समान पॉलीपेप्टाइड मोनोमर्स 1 और 2 शामिल हैं। प्रत्येक मोनोमर में 6 व्यक्तिगत एंजाइम और एक एसाइल ट्रांसफर प्रोटीन (एसीपी) शामिल हैं। सिस्टीन का Cys-SH-thiol समूह। एक मोनोमर के 4-फ़ॉस्फ़ोपेंथेथिन का सल्फहाइड्रील समूह केटोएसिल सिंथेटेस के सिस्टीन अवशेषों के समान समूह के निकट स्थित है, जो एक अन्य मोनोमर का हिस्सा है; यह मोनोमर्स की सिर से पूंछ की व्यवस्था को इंगित करता है। मोनोमर्स में एंजाइमों की व्यवस्था के क्रम को अंतिम रूप से निर्दिष्ट नहीं किया गया है और यहां त्सुकामोटो के डेटा के अनुसार दिया गया है। प्रत्येक मोनोमर्स में वे सभी एंजाइम शामिल होते हैं जो फैटी एसिड के जैवसंश्लेषण को उत्प्रेरित करते हैं; हालांकि, यह एक कार्यात्मक इकाई नहीं है (बाद में दोनों मोनोमर के टुकड़े शामिल हैं, जबकि एक मोनोमर का आधा दूसरे के "पूरक" आधे के साथ बातचीत करता है)। सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स एक साथ फैटी एसिड के दो अणुओं को संश्लेषित करता है।

(स्कैन देखें)

चावल। 23.7. लंबी श्रृंखला फैटी एसिड का जैवसंश्लेषण। यह दिखाया गया है कि कैसे एक मैलोनील अवशेष के जुड़ने से एसाइल श्रृंखला 2 कार्बन एगोम्स द्वारा बढ़ा दी जाती है। सीआईएस - सिस्टीन अवशेष; एफपी - 4-फॉस्फोपेंटेथिन। फैटी एसिड सिंथेज़ की संरचना अंजीर में दिखाई गई है। 23.6. - फैटी एसिड सिंथेज़ के व्यक्तिगत मोनोमर्स। एक डिमर पर, 2 एसाइल चेन एक साथ संश्लेषित होते हैं, जबकि 2 जोड़े - -ग्रुप्स का उपयोग किया जाता है; प्रत्येक जोड़ी में, समूहों में से एक Fp से संबंधित है, और दूसरा Cys का है।

एक श्रृंखला जिसमें 6 एंजाइम शामिल हैं जो फैटी एसिड के जैवसंश्लेषण को उत्प्रेरित करते हैं, और एक एपीबी -फॉस्फोपेंटेथिन से संबंधित एक प्रतिक्रियाशील समूह के साथ। इस समूह के तत्काल आसपास के क्षेत्र में एक सिस्टीन अवशेष से संबंधित एक और सल्फहाइड्रील समूह है, जो -केटोएसिल सिंथेज़ (संघनक एंजाइम) का हिस्सा है, जो एक अन्य मोनोमर (चित्र। 23.6) का हिस्सा है। चूंकि सिंथेज़ गतिविधि की अभिव्यक्ति के लिए दोनों सल्फहाइड्रील समूहों की भागीदारी आवश्यक है, इसलिए सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स केवल एक डिमर के रूप में सक्रिय है।

प्रक्रिया के पहले चरण में, दीक्षा अणु, ट्रांसएसिलेज़ की भागीदारी के साथ, एक ही एंजाइम (ट्रांससाइलेज़) की कार्रवाई के तहत सिस्टीन के समूह के साथ बातचीत करता है, पड़ोसी के साथ बातचीत करता है - -फॉस्फोपेंटेथिन से संबंधित समूह, में स्थानीयकृत एक और मोनोमर का एसीपी। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एसिटाइल (एसाइल) मैलोनील एंजाइम बनता है। 3-Ketoacyl synnthase एंजाइम के एसिटाइल समूह की मैलोनील के मेथिलीन समूह के साथ बातचीत और परिणामी α-ketoacyl एंजाइम (एसीटोएसिटाइल एंजाइम) की रिहाई को उत्प्रेरित करता है; यह सिस्टीन के सल्फहाइड्रील समूह को मुक्त करता है, जो पहले एसिटाइल समूह द्वारा कब्जा कर लिया गया था। डीकार्बोक्सिलेशन प्रतिक्रिया को पूरा होने की अनुमति देता है और जैवसंश्लेषण के पीछे प्रेरक शक्ति है। 3-केटोएसिल समूह कम हो जाता है, फिर निर्जलित और फिर से कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप संबंधित संतृप्त एसाइल-8-एंजाइम का निर्माण होता है। ये प्रतिक्रियाएं संबंधित पी-ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के समान हैं; अंतर, विशेष रूप से, इस तथ्य में निहित है कि जैवसंश्लेषण के दौरान 3-हाइड्रॉक्सी एसिड का डी (-) - आइसोमर बनता है, और इसके अलावा नहीं, एनएडीपीएच, और एनएडीएच नहीं, कमी प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन दाता है। इसके अलावा, नया अणु फॉस्फोपेंटेथीन के α-समूह के साथ संपर्क करता है, जबकि संतृप्त एसाइल अवशेष मुक्त α-सिस्टीन समूह में चला जाता है। प्रतिक्रियाओं का चक्र 6 बार दोहराया जाता है, और प्रत्येक नए मैलोनेट अवशेष को कार्बन श्रृंखला में तब तक डाला जाता है जब तक कि एक संतृप्त 16-कार्बन एसाइल रेडिकल (पामिटॉयल) नहीं बन जाता। उत्तरार्द्ध छठे एंजाइम की कार्रवाई के तहत पॉलीएंजाइम कॉम्प्लेक्स से जारी किया जाता है, जो कि कॉम्प्लेक्स, थियोएस्टरेज़ (डेसीलेज़) का हिस्सा है। मुक्त पामिटिक एसिड, किसी अन्य चयापचय पथ में प्रवेश करने से पहले, में जाना चाहिए सक्रिय रूपफिर सक्रिय पामिटेट आमतौर पर एसाइलग्लिसरॉल्स (चित्र। 23.8) के गठन के साथ एस्टरीफिकेशन से गुजरता है।

स्तन ग्रंथि में एक विशेष थायोएस्टरेज़ होता है जो एसाइल अवशेषों या α- फैटी एसिड के लिए विशिष्ट होता है जो दूध के लिपिड बनाते हैं। जुगाली करने वालों की स्तन ग्रंथि में, यह एंजाइम एक सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स का हिस्सा होता है जो फैटी एसिड के निर्माण को उत्प्रेरित करता है।

जाहिरा तौर पर, एक डिमेरिक सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स में 2 सक्रिय केंद्र होते हैं जो एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से कार्य करते हैं, परिणामस्वरूप, पामिटिक एसिड के 2 अणु एक साथ बनते हैं।

विचाराधीन चयापचय पथ के सभी एंजाइमों को एक एकल पॉलीएंजाइमेटिक कॉम्प्लेक्स में मिलाना इसकी उच्च दक्षता सुनिश्चित करता है और अन्य प्रक्रियाओं की प्रतिस्पर्धा को समाप्त करता है; नतीजतन, सेल में इस मार्ग के कंपार्टमेंट का प्रभाव अतिरिक्त पारगम्यता बाधाओं की भागीदारी के बिना प्राप्त किया जाता है। .

एसिटाइल-सीओए और मैलोनील-सीओए से पामिटिक एसिड के जैवसंश्लेषण के लिए समग्र प्रतिक्रिया निम्नलिखित है:

बीज के रूप में कार्य करने वाले अणु से पामिटिक एसिड के 15वें और 16वें कार्बन परमाणु बनते हैं। बाद के सभी दो-कार्बन अंशों का जुड़ाव यकृत के कारण होता है

चावल। 23.8. पामिटेट का भाग्य

और स्तनधारियों की स्तन ग्रंथि, butyryl-CoA बीज के रूप में काम कर सकती है। यदि प्रोपियोनील-सीओए बीज के रूप में कार्य करता है, तो विषम संख्या में कार्बन परमाणुओं के साथ लंबी श्रृंखला वाले फैटी एसिड संश्लेषित होते हैं। इस तरह के फैटी एसिड मुख्य रूप से जुगाली करने वालों की विशेषता होती है, जिसमें सूक्ष्मजीवों की कार्रवाई के तहत रूमेन में प्रोपियोनिक एसिड बनता है।

समकक्ष और एसिटाइल-सीओए को कम करने के स्रोत। 3-केटोएसिल और 2,3-असंतृप्त एसाइल डेरिवेटिव दोनों की कमी प्रतिक्रिया एनएडीपीएच को कोएंजाइम के रूप में उपयोग करती है। फैटी एसिड के रिडक्टिव बायोसिंथेसिस के लिए आवश्यक हाइड्रोजन का निर्माण होता है ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाएंपेंटोज़ फॉस्फेट पाथवे। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जिन ऊतकों में पेन्टोज-

(स्कैन देखें)

चावल। 23.9. लिपोजेनेसिस के लिए एसिटाइल-सीओए और एनएडीपीएच के स्रोत। पीएफपी - पेंटोस फॉस्फेट मार्ग: टी ट्राइकारबॉक्साइलेट-संरक्षण प्रणाली; के ए-कीटोग्लूटारेट-वहन प्रणाली

फॉस्फेट मार्ग, लिपोजेनेसिस को प्रभावी ढंग से करने में सक्षम हैं (उदाहरण के लिए, यकृत, वसा ऊतक और स्तनपान के दौरान स्तन ग्रंथि)। इसके अलावा, दोनों चयापचय मार्ग माइटोकॉन्ड्रिया के बाहर कोशिका में होते हैं, इसलिए एनएडीपीएच / एनएडीपी का एक चयापचय मार्ग से दूसरे में संक्रमण झिल्ली या अन्य बाधाओं से बाधित नहीं होता है। एनएडीपीएच के अन्य स्रोत "सेब" एंजाइम (-मैलेट डिहाइड्रोजनेज) (चित्र। 23.9) द्वारा उत्प्रेरित मैलेट को पाइरूवेट में परिवर्तित करने की प्रतिक्रिया है, साथ ही एज़ोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज (शायद, इसकी भूमिका नगण्य है) द्वारा उत्प्रेरित एक एक्स्ट्रामिटोकॉन्ड्रियल प्रतिक्रिया है।

एसिटाइल-सीओए, जो फैटी एसिड के संश्लेषण के लिए एक बिल्डिंग ब्लॉक है, पाइरूवेट के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप कार्बोहाइड्रेट से माइटोकॉन्ड्रिया में बनता है। हालांकि, एसिटाइल-सीओए फैटी एसिड बायोसिंथेसिस की मुख्य साइट एक्स्ट्रामिटोकॉन्ड्रियल डिब्बे में स्वतंत्र रूप से प्रवेश नहीं कर सकता है। फैटी एसिड के जैवसंश्लेषण में शामिल एंजाइमों की गतिविधियों के साथ-साथ अच्छे पोषण के साथ एक्स्ट्रा-माइटोकॉन्ड्रियल एटीपी-साइट्रेट-लाइस और "मैलिक" एंजाइम की गतिविधियां समानांतर में बढ़ जाती हैं। वर्तमान में, यह माना जाता है कि लाइपोजेनेसिस की प्रक्रिया में पाइरूवेट के उपयोग का मार्ग साइट्रेट निर्माण के चरण से होकर गुजरता है। इस चयापचय मार्ग में ग्लाइकोलाइसिस शामिल है, फिर माइटोकॉन्ड्रिया में पाइरूवेट से एसिटाइल-सीओए में ऑक्सीडेटिव डिकार्बोजाइलेशन, और साइट्रेट बनाने के लिए ऑक्सालोसेटेट के साथ बाद में संघनन प्रतिक्रिया, जो साइट्रिक एसिड चक्र का एक घटक है। इसके अलावा, साइट्रेट एक्स्ट्रामिटोकॉन्ड्रियल डिब्बे में चला जाता है, जहां सीओए और एटीपी की उपस्थिति में एटीपी-साइट्रेट लाइसेज एसिटाइल-सीओए और ऑक्सालोसेटेट में इसकी दरार को उत्प्रेरित करता है। एसिटाइल-सीओए मैलोनील-सीओए (चित्र 23.5) में परिवर्तित हो जाता है और पामिटिक एसिड के जैवसंश्लेषण में शामिल होता है (चित्र 23.9)। एनएडीएच-निर्भर मैलेट डिहाइड्रोजनेज की कार्रवाई के तहत ऑक्सालोसेटेट को मैलेट में परिवर्तित किया जा सकता है, फिर "सेब" एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एनएडीपीएच बनता है, जो लिपोजेनेसिस मार्ग के लिए हाइड्रोजन की आपूर्ति करता है। यह चयापचय प्रक्रिया एक्स्ट्रामिटोकॉन्ड्रियल एनएडीएच से एनएडीपी में समकक्षों को कम करने के हस्तांतरण को सुनिश्चित करती है। वैकल्पिक रूप से, मैलेट को माइटोकॉन्ड्रिया में ले जाया जा सकता है जहां इसे ऑक्सालोसेटेट में बदल दिया जाता है। इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि साइट्रेट (ट्राइकारबॉक्साइलेट) के काम के लिए - माइटोकॉन्ड्रिया की परिवहन प्रणाली, मैलेट की आवश्यकता होती है, जिसे साइट्रेट के लिए आदान-प्रदान किया जाता है (चित्र 13.16 देखें)।

जुगाली करने वालों में, लिपोजेनेसिस को अंजाम देने वाले ऊतकों में एटीपी-साइट्रेट लाइसेज और "मैलिक" एंजाइम की सामग्री नगण्य है। यह स्पष्ट रूप से इस तथ्य के कारण है कि इन जानवरों में एसिटाइल-सीओए का मुख्य स्रोत एसीटेट है, जो रुमेन में बनता है। चूंकि एसिटेट एसिटाइल-सीओए के लिए एक्स्ट्रामिटोकॉन्ड्रियल रूप से सक्रिय होता है, इसलिए लंबी-श्रृंखला फैटी एसिड बायोसिंथेटिक मार्ग में शामिल होने से पहले इसे माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करने और साइट्रेट में परिवर्तित होने की आवश्यकता नहीं होती है। जुगाली करने वालों में, "सेब" एंजाइम की कम गतिविधि के कारण, एनएडीपीएच का गठन किसके द्वारा उत्प्रेरित होता है?

चावल। 23.10. माइक्रोसोमल फैटी एसिड चेन बढ़ाव प्रणाली (एलॉन्गेज सिस्टम)।

एक्स्ट्रामिटोकॉन्ड्रियल आइसोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज।

माइक्रोसोमल फैटी एसिड श्रृंखला बढ़ाव प्रणाली (एलॉन्गेज)

लंबी-श्रृंखला वाले फैटी एसिड के बढ़ाव के लिए माइक्रोसोम मुख्य साइट प्रतीत होते हैं। फैटी एसिड के एसाइल-सीओए-डेरिवेटिव को 2 और कार्बन परमाणुओं वाले यौगिकों में परिवर्तित किया जाता है; मैलोनील-सीओए एक एसिटाइल समूह दाता है और एनएडीपीएच एक कम करने वाला एजेंट है। सीओए थियोएथर इस मार्ग में मध्यवर्ती हैं। बीज के अणु संतृप्त (C10 और ऊपर) और असंतृप्त वसा अम्ल हो सकते हैं। भुखमरी के दौरान, फैटी एसिड श्रृंखलाओं के बढ़ाव की प्रक्रिया बाधित होती है। मस्तिष्क में तंत्रिका कोशिकाओं के माइलिन म्यान के निर्माण के साथ, स्टीयरिल-सीओए के बढ़ाव की प्रक्रिया तेजी से बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप α- फैटी एसिड का निर्माण होता है जो स्फिंगोलिपिड्स का हिस्सा होते हैं (चित्र। 23.10)।

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पहले, यह माना जाता था कि दरार की प्रक्रिया संश्लेषण प्रक्रियाओं का उलट है, जिसमें फैटी एसिड के संश्लेषण को उनके ऑक्सीकरण के विपरीत प्रक्रिया के रूप में माना जाता था।

अब यह स्थापित किया गया है कि फैटी एसिड बायोसिंथेसिस की माइटोकॉन्ड्रियल प्रणाली, जिसमें β-ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया का थोड़ा संशोधित अनुक्रम शामिल है, केवल शरीर में पहले से मौजूद मध्यम-श्रृंखला फैटी एसिड को बढ़ाता है, जबकि एसिटाइल से पामिटिक एसिड का पूर्ण जैवसंश्लेषण- सीओए सक्रिय रूप से आगे बढ़ता है। माइटोकॉन्ड्रिया के बाहरबिल्कुल अलग तरीके से।

आइए हम फैटी एसिड जैवसंश्लेषण मार्ग की कुछ महत्वपूर्ण विशेषताओं पर विचार करें।

1. माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में होने वाले क्षय के विपरीत, साइटोसोल में संश्लेषण होता है।

2. फैटी एसिड संश्लेषण मध्यवर्ती सहसंयोजक रूप से एसाइल ट्रांसफर प्रोटीन (एसीपी) के सल्फहाइड्रील समूहों से जुड़े होते हैं, जबकि फैटी एसिड क्लेवाज मध्यवर्ती कोएंजाइम ए से जुड़े होते हैं।

3. उच्च जीवों में कई फैटी एसिड संश्लेषण एंजाइम फैटी एसिड सिंथेटेस नामक एक बहु-एंजाइम परिसर में व्यवस्थित होते हैं। इसके विपरीत, एंजाइम जो फैटी एसिड के टूटने को उत्प्रेरित करते हैं, वे संबद्ध नहीं दिखते हैं।

4. बढ़ती फैटी एसिड श्रृंखला एसिटाइल-सीओए से उत्पन्न होने वाले दो-कार्बन घटकों के क्रमिक जोड़ से लंबी होती है। मैलोनील-एपीबी बढ़ाव चरण में दो कार्बन घटकों के सक्रिय दाता के रूप में कार्य करता है। सीओ 2 की रिहाई से बढ़ाव प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है।

5. फैटी एसिड के संश्लेषण में कम करने वाले एजेंट की भूमिका एनएडीपीएच द्वारा की जाती है।

6. Mn 2+ भी अभिक्रियाओं में भाग लेता है।

7. फैटी एसिड सिंथेटेस कॉम्प्लेक्स की कार्रवाई के तहत बढ़ाव पामिटेट गठन (सी 16) के चरण में रुक जाता है। आगे बढ़ाव और दोहरे बंधनों की शुरूआत अन्य एंजाइम प्रणालियों द्वारा की जाती है।

मैलोनील कोएंजाइम A . का निर्माण

फैटी एसिड का संश्लेषण एसिटाइल-सीओए के मैलोनील-सीओए के कार्बोक्सिलेशन से शुरू होता है। यह अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया फैटी एसिड के संश्लेषण में एक महत्वपूर्ण कदम है।

मैलोनील-सीओए का संश्लेषण किसके द्वारा उत्प्रेरित होता है एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेजऔर एटीआर ऊर्जा की कीमत पर किया जाता है। एसिटाइल-सीओए के कार्बोक्सिलेशन के लिए सीओ 2 का स्रोत बाइकार्बोनेट है।

चावल। मैलोनील-सीओए का संश्लेषण

एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज एक कृत्रिम समूह के रूप में होता है बायोटिन.

चावल। बायोटिन

एंजाइम समान उप-इकाइयों की एक चर संख्या से बना होता है, प्रत्येक में बायोटिन होता है, बायोटिन कार्बोक्सिलेज, कार्बोक्सीबायोटिन ट्रांसफर प्रोटीन, ट्रांसकार्बोक्सिलेज, साथ ही नियामक एलोस्टेरिक केंद्र, यानी। प्रतिनिधित्व करता है पॉलीएंजाइम कॉम्प्लेक्स।बायोटिन का कार्बोक्सिल समूह सहसंयोजक रूप से कार्बोक्सीबायोटिन ले जाने वाले प्रोटीन के लाइसिन अवशेषों के -एमिनो समूह से जुड़ा होता है। गठित परिसर में बायोटिन घटक का कार्बोक्सिलेशन दूसरे सबयूनिट, बायोटिन कार्बोक्सिलेज द्वारा उत्प्रेरित होता है। प्रणाली का तीसरा घटक, ट्रांसकार्बोक्सिलेज, सक्रिय CO2 के कार्बोक्सीबायोटिन से एसिटाइल-सीओए में स्थानांतरण को उत्प्रेरित करता है।

बायोटिन एंजाइम + एटीपी + एचसीओ 3 - सीओ 2 ~ बायोटिन एंजाइम + एडीपी + पी आई,

सीओ 2 ~ बायोटिन-एंजाइम + एसिटाइल-सीओए ↔ मोलोनील-सीओए + बायोटिन-एंजाइम।

बायोटिन और इसके ले जाने वाले प्रोटीन के बीच बंधन की लंबाई और लचीलेपन से सक्रिय कार्बोक्सिल समूह को एंजाइम परिसर के एक सक्रिय स्थल से दूसरे स्थान पर ले जाना संभव हो जाता है।

यूकेरियोट्स में, एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज एक एंजाइमेटिक रूप से निष्क्रिय प्रोटोमर (450 केडीए) या एक सक्रिय फिलामेंटस बहुलक के रूप में मौजूद है। उनके अंतर्रूपांतरण को सभी प्रकार से विनियमित किया जाता है। प्रमुख एलोस्टेरिक उत्प्रेरक है सिट्रट, जो संतुलन को एंजाइम के सक्रिय रेशेदार रूप की ओर स्थानांतरित करता है। सब्सट्रेट के संबंध में बायोटिन का इष्टतम अभिविन्यास रेशेदार रूप में प्राप्त किया जाता है। साइट्रेट के विपरीत, पामिटॉयल-सीओए संतुलन को निष्क्रिय प्रोटोमर रूप की ओर स्थानांतरित कर देता है। इस प्रकार, पामिटॉयल-सीओए, अंतिम उत्पाद, फैटी एसिड बायोसिंथेसिस में पहले महत्वपूर्ण कदम को रोकता है। बैक्टीरिया में एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज का विनियमन यूकेरियोट्स से तेजी से भिन्न होता है, क्योंकि उनमें फैटी एसिड मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड्स के अग्रदूत होते हैं, न कि आरक्षित ईंधन। यहाँ, साइट्रेट का बैक्टीरिया एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। सिस्टम के ट्रांसकार्बोक्सिलेज घटक की गतिविधि को ग्वानिन न्यूक्लियोटाइड द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो बैक्टीरिया के विकास और विभाजन के साथ फैटी एसिड के संश्लेषण का समन्वय करता है।

फैटी एसिड का संश्लेषण

फैटी एसिड का संश्लेषण

1. डे नोवो बायोसिंथेसिस (पामिटिक एसिड C16 का संश्लेषण)।

1. फैटी एसिड संशोधन प्रणाली:

फैटी एसिड के बढ़ाव की प्रक्रिया (2 कार्बन परमाणुओं द्वारा बढ़ाव),

असंतृप्तता (एक असंतृप्त बंधन का निर्माण)।

फैटी एसिड का एक महत्वपूर्ण हिस्सा यकृत में, कुछ हद तक वसा ऊतक और स्तनपान कराने वाली ग्रंथि में संश्लेषित होता है।

सिंथेसिस डे नोवो

प्रारंभिक सामग्री एसिटाइल-सीओए है।

एसिटाइल-सीओए, पाइरूवेट के ऑक्सीडेटिव डिकारबॉक्साइलेशन के परिणामस्वरूप माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में बनता है, ग्लाइकोलाइसिस का अंतिम उत्पाद, माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के माध्यम से साइटोसोल में ले जाया जाता हैजहां फैटी एसिड संश्लेषित होते हैं।

मैं चरण। एसीटिल-सीओए का माइटोकॉन्ड्रिया से साइटोसॉल तक परिवहन

1. कार्निटाइन तंत्र।

2. टीसीए की पहली प्रतिक्रिया में गठित साइट्रेट की संरचना में:

माल्ट ऑक्सालोसेटेट

ओवर+ 3

1 - साइट्रेट सिंथेज़; 2 - साइट्रेट लाइसेस;

3 - मैलेट डिहाइड्रोजनेज;

4 - मलिक-एंजाइम; 5 - पाइरूवेट कार्बोक्सिलेज

द्वितीय चरण। MALONYL-COA . का गठन

एसिटाइल-सीओए एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज, मैलोनील-सीओए युक्त बायोटिन

यह एक बहु-एंजाइमेटिक कॉम्प्लेक्स "फैटी एसिड सिंथेज़" द्वारा किया जाता है जिसमें 6 एंजाइम और एक एसाइल-ले जाने वाला प्रोटीन (एसीपी) शामिल होता है। एपीबी में पैंटोथेनिक एसिड 6-फॉस्फोपेंटेथिन का व्युत्पन्न शामिल है, जिसमें एचएस-सीओए जैसे एसएच समूह होते हैं।

चरण III। पामिटिक अम्ल का निर्माण

चरण III। पामिटिक अम्ल का निर्माण

उसके बाद, एसाइल-एपीबी संश्लेषण के एक नए चक्र में प्रवेश करता है। एक नया मैलोनील-सीओए अणु एपीबी के मुक्त एसएच-समूह से जुड़ा हुआ है। फिर एसाइल अवशेषों को हटा दिया जाता है, और इसे एक साथ डीकार्बाक्सिलेशन के साथ मैलोनील अवशेषों में स्थानांतरित कर दिया जाता है, और प्रतिक्रिया चक्र दोहराया जाता है। इस प्रकार, भविष्य के फैटी एसिड की हाइड्रोकार्बन श्रृंखला धीरे-धीरे बढ़ती है (प्रत्येक चक्र के लिए दो कार्बन परमाणुओं द्वारा)। यह तब तक होता है जब तक कि यह 16 कार्बन परमाणुओं तक लंबा न हो जाए।