1

Synteza kwasów

tłuszczowych

Błony biologiczne

Synteza kwasów tłuszczowych versus ß-oksydacja

•

Porównanie syntezy kwasów tłuszczowych z degradacją kwasów

tłuszczowych :

1.

Synteza przebiega w cytozolu, a degradacja w matriks

mitochondrialnej

2.

Produkty pośrednie syntezy kwasów tłuszczowych są

kowalencyjnie związane z grupą –SH białkowego nośnika reszt

acylowych (ACP), a produkty pośrednie degradacji kw.

tłuszczowych są związane z grupą –SH Co A.

3.

Synteza jest katalizowana przez syntazę kwasów tłuszczowych,

która u zwierząt jest wielofunkcyjnym kompleksem enzymatycznym

zlokalizowanym w pojedynczym łańcuchu polipeptydowym, a u

mikroorganizmów jest kompleksem enzymatycznym. Enzymy

uczestniczące w degradacji są pojedynczymi, odrębnymi białkami.

4.

Łańcuch kwasu tłuszczowego ulega wydłużaniu przez dołączanie

kolejnych jednostek dwuwęglowych, pochodzących z acetylo-CoA.

Bezpośrednim, aktywowanym dawcą tych jednostek dwuwęglowych

jest malonylo-ACP. Podczas degradacji uwalniane są cząsteczki

acetylo-CoA.

5.

Reduktorem w procesie biosyntezy kwasów tłuszczowych jest

NADPH. Utleniaczami w procesie degradacji kwasów tłuszczowych

są NAD

+

i FAD.

Pochodzenie acetylo-CoA

Metabolizm szkieletów węglowych

aminokwasów ketogennych

Pirogronian

Oks

ydac

yjna

dek

arbo

ksyla

cja

Acetylo-CoA

Rozpad ciał
ketonowych

ß-oksydacja
kwasów
tłuszczowych

Katabolizm szkieletów
węglowych aminokwasów
ketogennych

Pochodzenie NADPH

Dekarboksylacja jabłczanu
przez enzym jabłczanowy
(dehydrogenaza
jabłaczanowa
dekarboksylująca

Transport cytrynianu z
mitochondrium do
cytoplazmy

Szlak fosforanów pentoz

NADPH

2

Przeniesienie acetylo-CoA z matriks

mitochondrialnej do cytozolu

1

1

-liaza ATP-cytrynianowa

Potencjał
redukcyjny
NADH→NADPH

2

2

– dehydrogenaza

jabłczanowa

3

3

– enzym jabłczanowy (dehydrogenaza jabłczanowa

dekarboksylująca zależna od NADP

+

)

Elongacja kwasów tłuszczowych

•

W każdym obrocie cyklu elongacji w syntezie kwasów

tłuszczowych wyróżniamy cztery reakcje:

1. Kondensacja acetylo-ACP i malonylo-ACP, co daje

acetoacetylo-ACP. Reakcję katalizuje:

enzym kondensujący acylo-malonylo-ACP.

2. Redukcja acetoacetylo-ACP do D-3-hydroksybutyrylo-

ACP. Reakcję katalizuje:
reduktaza β

β

β

β-ketoacylo-ACP, reduktor- NADPH.

3. Odwodnienie D-3-hydroksybutyrylo-ACP do krotonylo-

ACP. Reakcję katalizuje: dehydrataza 3-
hydroksyacylo-ACP.

4. Redukcja krotonylo-ACP przez cząsteczkę NADPH

prowadzi do powstania butyrylo-ACP. Reakcję

katalizuje:

reduktaza enoilo-ACP.

malonylo~ S-CoA

Po przejściu reakcji od1 do 4
siedem razy powstaje

palmitoilo-ACP

Tioesteraza

palmitynian

CH

3

- (CH

2

)

14

– COO

-

Biosynteza kwasów
tłuszczowych

Synteza kwasów tłuszczowych

u roślin

• NADPH niezbędny do

syntezy kwasów
tłuszczowych pochodzi z
procesu fotosyntezy

• acetylo~SCoA pochodzi z

oksydacyjnej dekarboksylacji
pirogronianu lub jest
produktem reakcji
katalizowanej przez
syntetazę acetylo~SCoA:

octan + ATP→

→

acetylo ~SCoA + AMP + PPi

3

STECHIOMETRIA SYNTEZY KWASÓW
TŁUSZCZOWYCH

Reakcja syntezy palmitynianu (C

16

):

Acetylo-CoA + 7 malonylo-CoA + 14NADPH + 20H

+

palmitynian + 7CO

2

+ 14 NADP

+

+ 8CoA + 6H

2

O

Równanie syntezy malonylo-CoA

:

7acetylo-CoA + 7CO

2

+ 7ATP 7 malonylo-CoA + 7 ADP +

7P

i

+ 14H

+

Reakcja sumaryczna syntezy palmitynianu:

8 acetylo-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 6H

+

palmitynian + 14 NADP

+

+ 8 CoA + 6H

2

O + 7 ADP + 7 P

i

Błony biologiczne

Skład chemiczny: lipidy, białka

Bariery o selektywnej przepuszczalności

Błona komórkowa – plazmalema

Błony wewnątrzkomórkowe

Cechy wspólne błon biologicznych

Struktury warstwowe

Zbudowane z lipidów i białek oraz węglowodanów

Lipidy błon tworzą dwuwarstwę stanowiącą barierę dla

przepływu cząsteczek polarnych

Białka zanurzone w dwuwarstwie lipidowej pełnią funkcje:

pomp, kanałów, receptorów, enzymów, przenośników
energii

Błony są zespołami cząsteczek niezwiązanych

kowalencyjnie (oddziaływania niekowalencyjne o
charakterze kooperatywnym)

Są strukturami płynnymi, są asymetryczne

Są spolaryzowane elektrycznie: (-) od strony wnętrza

komórki lub organellum.

Amfipatyczny charakter lipidów błonowych jest przyczyną

spontanicznego formowania dwuwarstwy w roztworach

wodnych

4

Lipidy błon biologicznych

Fosfolipidy

Sfingolipidy

Sterole

Fosfolipidy i sfingolipidy błon

biologicznych

Sterole błon biologicznych

Białka błonowe

1. Integralne białko błonowe

(transbłonowe)

2. Białko monowarstwy

zewnętrznej

3. Białko monowarstwy

wewnętrznej

4. Białko wewnętrzne błony

5. Białko peryferyczne

5

5

5

Sposoby kotwiczenia białek

błonowych

Tworzą kanały błonowe o polarnym
wnętrzu.

Białka nie przebijające błony łączą się
z fosfolipidami błony za pomocą
słabych wiązań jonowych,
wodorowych i oddziaływań van der
Waalsa lub za pomocą kotwic
lipidowych (kwas palmitynowy ,
mirystynowy)

Sposoby asocjacji
białek z błonami
biologicznymi

:

za pomocą kwasów

tłuszczowych;

za pomocą

pochodnych
prenylowych

za pośrednictwem

fosfatydyloinozytolu

za posrednictwem

cholesterolu

Model płynnej mozaiki

Płynność i asymetria błon biologicznych

Płynność i giętkość błony zależy od charakteru hydrofobowych „ogonów”

fosfolipidów, im więcej nienasyconych kwasów tłuszczowych tym bardziej
płynna błona. Cholesterol wypełnia przestrzenie pomiędzy łańcuchami
nienasyconych kwasów tłuszczowych i zmniejsza jej płynność.

Cząsteczki wykonują ruchy obrotowe wokół długiej osi i wymieniają się z

cząsteczkami sąsiadującymi (dyfuzja rotacyjna)

Przemieszczanie cząsteczek z jednej warstwy do drugiej (dyfuzja

poprzeczna flip-flop) jest utrudniona.

Przemieszczanie lipidów w obrębie warstwy (dyfuzja lateralna ) zachodzi

intensywnie.

Rozmieszczenie
składników błon
biologicznych

Fosfatydyloinozytole – w cytosolowej warstwie

6

Transport bierny- dyfuzja ułatwiona:

• zachodzi z udziałem białkowych przenośników lub kanałów;

• dzięki tworzeniu się na błonie gradientu elektrochemicznego lub
chemicznego;

• zachodzi na drodze uniportu.

Transport bierny – dyfuzja prosta:
•

przemieszczanie metabolitów przez błony zgodnie z gradientem stężeń

lub gradientem elektrochemicznym, aż do ustalenia się równowagi;
• nie wymaga przenośników, nie zużywa ATP
• zachodzi na drodze uniportu

Transport aktywny przez błony

Zachodzi wbrew gradientowi stężeń.

Wymaga energii pochodzącej bezpośrednio lub pośrednio z hydrolizy ATP.

Wykazuje charakter wektorowy (tylko w jedna stronę).

Zachodzi przy udziale swoistych przenośników - pomp - białek o cechach

enzymów (swoistość w stosunku do przenoszonej cząsteczki, Vmax, Km)

Pompa sodowo-potasowa