Biochemia 24.04.2012
Synteza lipidów.
Synteza glicerolu. Glicerol jest wykorzystywany do syntezy lipidów w formie ufosforylowanej, utrzymywanej na dwa sposoby:
1. Reakcja glicerol z ATP – enzym: kinaza glicerolowi.
2. Uwodornienie fosforanu dihydroksyacetonu, powstaje w procesie glikolizy z rozszczepienia 1,6-bisfosforanu fruktozy.
Synteza kwasów tłuszczowych
Organizm zwierzęcy może wytwarzać tłuszcze z przyjmowanych do organizmu wraz z pokarmem, jednak podstawowym ich źródłem są węglowodany ponieważ substancje w biosyntezie kwasów tłuszczowych jest acetylo-CoA, który powstaje przede wszystkim z kwasem pirogronianu a więc z glukozy. Źródłem acetylo-CoA są również białka i tłuszcze.
1. W pierwszym etapie reakcji acetylo-CoA łączy się z CO2, który wchodzi do syntezy w postaci karboksybiotyny. CO2 +ATP + biotyna - enzym -> ADP + Pi+ CO2 – biotyna – enzym (karboksybiotyna) – reakcje katalizuje karboksylaza acetylo-CoA.
Prawie wszystkie cząsteczki acetylo-CoA muszą być w powyższy sposób uaktywnione to znaczy przekształcanie
w malonylo-CoA, aby mogły brać udział w biosyntezie kwasów tłuszczowych.
2.Malonylo-CoA + ACP-SH -> malonylo-S-ACP + CoASH enzym – acylotransferaza malonylo-ACP.
3.Acetylo-S-CoA + ACP-SH -> acetylo-S-ACP +CoASH enzyme – acetylotransferaza acetylo ACP.
Syntezę począwszy od etapu drugiego – malonylo-CoA- katalizuje kompleks wieloenzymatyczny – synteza kwasów tłuszczowych, która wykorzystuje jako nośnik grupy acylowej nie koenzym A ale specyficznie białko zawierające grupę –SH zwane białkiem przenoszącym acyl (ACP). Utworzony butyrylo-ACP kończy pierwszy cykl w systemie kwasów tłuszczowych. Butyrylo-CoA jest przenoszony na peryferyjną grupę –SH syntetazy gdzie dalsze cząsteczki malonylo-S-ACP reagują z karboksylowym końcem wydłużającego się łańcucha. Utworzony kwas tłuszczowy uwalniany jest pod wpływem hydrolaz ACP
Acetylo-CoA + 7cz. Malonylo-CoA + 14 NADPH + 14H+ -> CH3(CH2)14COOH+ + 7CO2 + 8CoA-SH + 14NADP+ + 6H2O
Biosynteza triacylogliceroli
Biosynteza glicerofosfolipidów
1.Substrat – kwas fosfatydowy – aktywacja tri fosforanem cytydyny (CTP). Kwas fosfatydowy + CTP-> Pi + CDP – diacyloglicerol + CDP – diacyloglicerol + seryna -> CMP + fosfatydyloseryna. Enzymatyczna dekarboksylacja reszty fosfatydyloseryny -> foafatydyloetanoloamina.
2.Substrat – zasada azotowa – aktywacja np. choliny. Cholina + ATP -> ADP + fosforan choliny (kinaza cholinowa) fosforan choliny + CTP -> Pi + CDP – cholina ( CYTYDYNODIFOSFORAN choliny, aktywna cholina – enzym: CYTYDYLILOTRANSFERAZA CHOLINOFOSFORANOWA)
CDP – cholina + diacyloglicerol -> CMP + FOSFATYDYLOCHOLINA (CHOLINOFOSFOTRANSFERAZA)
Przemiany kataboliczne tłuszczów. Tłuszcze ulegają hydrolizie pod wpływem lipaz (enzymy z klas hydrolaz, podklasa: esteraz – działają na wiązanie estrowe). Produkty hydrolizy to glicerol i kwasy tłuszczowe.
Kataboliza glicerolu
Kwas tłuszczowy ulega aktywacji ATP a powstały acetylo-AMP (adenylan acylu) ponownej aktywacji koenzymem A i powstaje acylo-ACoA. Obie reakcjie katalizuje syntetaza acylo-SCoA.
Utlenianie kwasów tłuszczowych przebiega w procesie β-oksydacji, która polega na usuwaniu dwuwęglowych fragmentów.
W pierwszym etapie odłączania acetylo-CoA uzyskiwane jest 1 FADH2 oraz 1 NADH, ponieważ utleniany FADH2 daje 1,5 cząsteczek ATP a NADPH – 2,5 ATP, utlenienie to daje łącznie 4 cząsteczki ATP. Bilans energetyczny spalania 1 cząsteczki kwasu palmitynowego 16 C kwasów tłuszczowych zostaje wykonanych 7 cięć w wyniku, których powstaje 8 cząsteczek acetylo-CoA. Każde cięcie dostarcza 4 ATP, a każdy acetylo-CoA daje w cyklu Krebsa 10 ATP. Odjąć trzeba 2 cząsteczki zużyto na 1 reakcje aktywacji kwasu tłuszczowego. Ostateczny bilans więc to: 7x4+8+10-2= 106 cząsteczek ATP.
Bilans energetyczny β-oksydacji, kwasu palmitynowego
C15H31CO-S-CoA + 7FAD+ + 7 NAD+ + 7CoA + 7 H2O -> 8 acetylo-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7H+
| SUBSTRAT | TYP FOSFORYLACJI I JEJ MIEJSCE | LICZBA ATP |
|---|---|---|
| NADH | Oksydacyjna (łańcuch oddechowy) | 7x2,5 |
| FADH2 | Oksydacyjna (łańcuch oddechowy) | 7x1,5 |
| Acetylo-CoA | Cykl Krebsa (3NADH+ FADH2) Oksydacyjna (łańcuch oddechowy) |
8x1 8x7,5 8x1,5 |
| Razem: | 108 |
Zysk energetyczny: 106ATP
108 ATP – 2 ATP (wykorzystane do aktywacji)= 106ATP
Utlenianie kwasów tłuszczowych o nieparzystej liczbie atomów węgla w łańcuchu.
Aminokwasy
Biosynteza aminokwasów przebiega w dwóch etapach:
1.Pierwotna synteza – włączanie amoniak (jonu amonowego) w związki organiczne. Podstawowe znaczenie na syntezę kwasu glutaminowego i jego amidu – glutaminy pokazuje że ona na drodze redukcyjnej aminacji kwasu
α-ketoglutorowego, który to redukuje katalizuje dehydrogenaza glutaminowa współdziałającą z NADH lub NADPH.
2.Wtórna synteza – transaminacja – proces wymiany eurytycznej grupy aminowej pomiędzy aminokwasem i 2 oksokwasem, bez uwalniania amoniaku do środowiska.