WYKŁAD 7

BIOSYNTEZA LIPIDÓW:

• Lipidy pełnią funkcje zapasowe, strukturalne (wchodzą w skład komórkowej), sygnalizacyjne (między komórkami, między organizmami).

• To, że lipidy nie rozpuszczają się w wodzie wynika z hydrofobowości lipidów, a ta wynika z powtarzających się układów grup metylowych (polimetylenowe, łańcuchoweukłady alifatyczne, głównie występujące w kwasach tłuszczowych i ich pochodnych) lub -lipidy prenylowe - powtarzanie się rozgałęzionych, 5-ciowęglowych jednostek.

• Mówiąc o biosyntezie lipidów należy rozważyć kwestię jak powstają kwasy tłuszczowe - to one są pierwotnymi substancjami zawierajacymi powtarzające się układy grup metylenowych ułożone liniowo i jak powstaje element strukturalny zwany czynną jednostką pięciowęglową, z której składane są różne związki terpenoidowe.

KWASY TŁUSZCZOWE:

• W najbardziej ogólnym ujęciu: synteza kwasów tłuszczowych jest odwróceniem katabolizmu kwasów tłuszczowych.

┌acylo-CoA

KT n acetylo-CoA

└CoA-SH

└ (n-1)CoA-SH

• W katabolizmie KT ulegają rozkładowi do n cząsteczek acetylo-CoA (kwas tłuszczowy musi być zaktywowany stąd acylo-CoA, który w wyniku β-oksydacji ulga rozpadowi na dwuwęglowe fragmenty - reszty kwasu octowego połączone z CoA).

• W biosyntezie KT z n cząsteczek acetylo-CoA powstają łańcuchy KT i reszty acetylowe (sytuacja jak z glikolizą i glukoneogenezą: niedokładnie odwrócenie reakcji).

• Najpierw trzeba rozpatrzyć pochodzenie reszt acetylowych związanych z CoA, które są niezbędne do syntezy KT.

• Reszty te moga się brać z metabolizmu cukrowców - kwas pirogronowy ulega osydacyjnej dekarboksylacji w wyniku czego powstaje acetylo-CoA.

• Szkielety węglowe szeregu aminokwasów mogą ulegać przekształceniu do acetylo-CoA.

• Innym możliwym źródłem jest β-oksydacja kwasów tłuszczowych, ale bez sensu byłoby równoczesnie degragować kwasy tłuszczowe i je syntetyzować, tym bardziej, że na przykładzie glikolizy i glukoneogenezy przekonaliśmy się, że zwykle odpowiedni proces anaboliczny (proces biosyntezy) jest energetycznie znacznie kosztowniejszy od procesu degradacji (od tego, co można uzyskać w procesie degradacji).

• Są pewne mechanizmy zabezpieczające, regulacyjne, które nie pozwalają na to, aby równocześnie w komórce zachodziły procesy rozpadu KT i proces biosyntezy.

• Główne źródła reszt acetylo-CoA: szkielety węglowe aminokwasów i metabolizm cukrowców.

• Trzoda chlewna (szczególnie w Polsce) karmiona jest w dużej mierze ziemniakami (ziemniaki to przede wszystkim skrobia, a białek i tłuszczów jest bardzo niewiele). Świnie przybierając na wadze mają przyrost tkanki tłuszczowej. Skrobia jest przekształcana w zapasowe tłuszcze. Skrobia ulega hydrolizie do glukozy, glukoza wchodzi w glikolizę, z glikolizy powstaje pirogronian, który przkształca się w acetylo-CoA, który może posłużyć jako prekursor do biosyntezy kwasów tłuszczowych.

• Procesy, zktórych pochodzi większość acetylo-CoA zachodzą głównie na terenie mitochondrium (β-oksydacja→reakcja pomostowa, wiążąca glikolizę i cykl kwasu cytrynowego) - przynajmniej jeśli chodzi o wyższe organizmy, o zwierzęta.

• Acetylo-CoA nie ma w błonie mitochondrialnej nośnika, który pozwalałby na jego eksport do cytoplazmy, a tam właśnie zachodzą wszystkie dalsze reakcje biosyntezy KT. Dlatego musi istnieć mechanizm, który pozwala na to aby reszty acetylowe mogły być przenoszone z matrix mitochondrialnej do cytoplazmy.

• Ponieważ acetylo-CoA nie ma możliwości penetrowania swobodnego przez błonę wewnętrzną mitochondrialną (nie ma nośnika) wykorzystywana jest reakcja, która jest reakcją zapoczątkowującą cykl Krebsa: szczawiooctan reaguje z resztą acetylową przeniesioną przez CoA , w wyniku czego powstaje cytrynian (reakcja katalizowana przez syntazę cytrynianiową). Cytrynian jest eksportowany na teren cytoplazmy, ponieważ w wewnętrznej błonie mitochondrialnej istnieje specjalny nośnik dla cytrynianu i innych trikarboksylowych kwasów.

• Cytrynian, który zostanie przetransportowany na teren cytoplazmy ulega rozpadowi do szczawiooctanu i acetylo-CoA, ale przy udziale zupełnie innego enzymu. Reakcja powstawania cytrynianu jest energetycznie korzystna,a reakcja jego rozpadu jest niekorzystna, więc konieczny jest udział ATP jako dawcy energii. Działa enzym zwany ATP-zależną liazą cytrynianową. Liazy to enzymy, które rozszczepiają wiżanie C-C, w wyniku czego sześciowęglowa cząsteczka cytrynianu jest rozszczepiana na szczawiooctan i resztę acetylową, która jest wiązana z CoA.

• Gdyby cytrynian był transportowany do cytozolu, to pula szczawiooctanu uczestniczącego w cyklu Krebsa. Jest więc specjalny mechanizm, który pozwala na odtworzenie szczawiooctanu.

• Szczwiooctan, który powstaje w reakcji katalizowanej przez ATP-zależną liazę cytrynianu jest przekształcany do jabłczanu - jest redukowany przez zależną od NADH dehydrogenazę jabłczanową do jabłczanu (jedna z reakcji cyklu Krebsa, może zachodzić też na terenie cytoplazmy - jest specjalna cytoplazmatyczna forma dehydrogenazy jabłczanowej). jabłczan (4węglowy, dikarboksylowy, hydroksykwas) w wyniku działania enzymu jabłczanowego zależnego od NADP⁺ ulega dekarboksylacji z równoczesnym utlenianiem do α-ketokwasu trójwęglowego - pirogronianu. Ta reakcja jest ważnym źródłem NADPH (jest reduktorem wykorzystywanym np. do biosyntezy KT). Drugim ważnym źródłem jest szlak pentozofosforanowy.

• Pirogronian ma swój nośnik w błonie mitochondrialnej, może przenikać na teren matrix i tu działa enzym karoksylaza pirogronianowa (rozpoczyna ona glukoneogenezę) - karboksyluje przy udziale ATP pirogronian do szczawiooctanu - cykl się zamyka. Pula szczawiooctanu wewnątrzmitochondrialnie ulega zubożeniu.

• Wszystkie następne reakcje prowadzące od cząsteczek acetylo-CoA do KT odbywają się na terenie cytoplazmy.

ŹRÓDŁO ACETYLO-CoA:

• Pierwszym co musi zajść to jest swoista aktywacja acetylo-CoA (dodatkowa aktywacja cząsteczek acetylo-CoA).

• Karboksylaza acetylo-CoA przyłącza CO₂ (w środowisku komórkowym wsytępują raczej jony węglanowe niż wolny CO₂) na koszt ATP - karboksylacja acetylo-CoA. Powstaje trójwęglowa reszta związana z CoA zwana malonylo-CoA (pochodna kwasu malonowego, dikarboksylowy, trójwęglowy kwas). Ta reakcja w pewnym sensie aktywuje atom węgla, w wyniku czego ułatwia kondensację dwuwęglowych reszt w dalszych etapach biosyntezy KT.

• W przypadku karboksylazy acetylo-CoA (podobnie jak w przypadku wielu innych karboksylazy np.pirogronianowej) koenzymem jest niskocząsteczkowy związek zwany biotyną.

• Cząsteczka biotyny wiąże się z grupą dodatkową (ε-aminową) cząsteczki Lys, która wchodzi w skład łańcucha polipeptydowego odpowiedniego enzymu, czyli karboksylazy acetylo-CoA. Tworzy się wiązanie amidowe pomiędzy grupą karboksylową biotyny a grupą aminową znajdującą się w łańcuchu lizyny wchodzącej w skład białka enzymatycznego.

• W pierwszym etapie następuje przy udziale ATP jako źródła energii przeniesienie grupy karboksylowej na atom azotu w układzie heterocyklicznym biotyny, w wyniku czego powstaje karboksybiotyna która przerzuca grupę -COOH na acetylo-CoA, w wyniku czego powstaje malonylo-CoA.

STRUKTURA KOMPLEKSU SYNTEAZY KWASÓW TŁUSZCZOWYCH (E.coli):

• Biosynteza KT u E. Coli (i innych prokariontów): w biosyntezie długiego łańcucha z prostych prekursorów cząsteczek acetylo - i malonylo-CoA uczestniczy kompleks enzymatyczny. Składa się z 6 odrębnych enzymów, tworzących pewną fizyczną całość i z pewnego nieenzymatycznego białka - białko ACP (białko transportujące acyl).

• Białko ACP jest małe (niektórzy kwalifikują je do polipeptydów). Jest ono nośnikiem struktury, która jest przyłączona do grupy OH jednej z reszt seryny, która wchodzi w skład ACP. Ta striktura to ramię kwasu fosfopantotenowego jaki występuje w koenzymie A. Czyli jest to struktura analogiczna do struktury występującej w koenzymie A.

Koenzym A: adenina, ryboza, 2 reszty kwasu ortofosforowego w pozycji 5 i jedna reszta dodatkowa w pozycji 3, ugrupowanie pantotenianowe.

• W przypadku grupy prostetycznej białka ACP - nie ma elementu nukleotydowego tylko poprzez resztę fosforanową reszta fosfopantotenianowa przyłączona jest do grupy OH seryny z białka ACP.

Można powiedzieć, że ta grupa prostetyczna jest analogiczna do podobnej grupy występującej w CoA (również jest reaktywna grupa SH, która jest w stanie tworzyć z kwasami wiązanie tioestrowe).

• Jedno z 6 białek enzymatycznych - enzym kondensujący zawiera szczególną resztę cysteiny, gdzie w łańcuchu bocznym występuje grupa SH.

• Obie grupy SH odgrywają ogromną rolę w procesie biosyntezy KT, składania cząsteczek prostych w długie łańcuchy KT.

• Grupa SH związana ACP przez ramię fosfopantotenianowe nazywana jest grupą centralną, a grupa związana z resztą cysteiny grupą peryferyjną, peryferyczną.

• Najpierw dziła jeden z 6 enzymów zwany acetylotransferazą, który z acetylo-CoA bierze resztę acetylową i przenosi ją na grupę centralną SH (kosztem wiązania tioestrowego, które ulega ropadowi, powstaje nowe wiązanie tioestrowe pomiędzy centralną grupą SH z resztą acetylową).

• Następnie ten sam enzym katalizuje reakcję wymiany - reszta jest wewnętrznie przesuwana na peryferyczną grupę SH, grupa centralna zostaje uwolniona.

• Następnie działa enzym zwany malonylotransferaza, która również przenosi resztę, ale nie acetylową, tylko resztę kwasu malonowego (resztę malonylową) na centralną grupę SH; CoA jest uwalniany

• następny etap reakcji odbywa się przy udziale enzymu kondensującego, który powoduje dekarboksylację reszty kwasu ……………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

• grupa acetylowa z enzymu kondensującego jest przez ten enzym przerzucona na grupę centralną, w wyniku czego powstaje układ czterowęglowy - reszta kwasu acetooctowego (grupa acetoacylowego).

• Następnie jest ciąg reakcji, które są w istocie rzeczy odwróceniem tego, co się dzieje w β-oksydacji.

Ten ciąg reakcji jest prawie dokładnym odwróceniem tego, co się dzieje w procesie β-oksydacji kwasów tłuszczowych. Tylko tam mamy do czynienia nie z redukcją a utlenieniem, nie z odwodnieniem a z hydratacją i z drugą reakcją utlenienia. Utleniaczami w β-oksydacji są FAD i NAD⁺, a tu reduktorem jest NADPH.

• Zachodzi redukcja: działa reduktaza β-ketoacylo-ACP wykorzystująca jako reduktor: NADPH (wykorzystywany w procesach redukcyjnych w biosyntezie wielu substancji). Redukowana jest grupa ketonowa do grupy alkoholowej (w pozycji 3).

• następnie zachodzi reakcja odwodnienia - usunięcia cząsteczki wody (bardzo często spotykany typ reakcji w biochemii). Między dwoma atomami węgla powstaje podówjne wiązanie. Powstaje krotonylo-ACP (pochodna kwasu krotonowego, nienasyconego, 4węglowego kwasu). Enzym katalizujący tę reakcję to dehydrogenaza 3-hydroksyacylo-ACP.

• 
  Następuje kolejna redukcja, w wyniku czego podwójne wiązanie jest redukowane przy udziale również cząsteczki NADPH i powstaje 4węglowa reszta nasyconego kwasu masłowego - reszta butynylowa (butynylo-ACP).

• Grupa peryferyczna jest związana z enzymem kondensującym jest wolna, natomist grupa centralna, związana z białkiem ACP jest połączona z resztą kwasu masłowego (z resztą butynylową).

• Znów mamy przeniesienie reszty wewnątrz kompleksu z grupy centralnej na grupę peryferyczną; grupa centralna jest uwolniana;

• działa malonylotransferaza, która do grupy centralnej przyłącza resztę kwasu malonowego z malonylo-CoA, w wyniku czego powstaje taka sytuacja, że do grupy peryferycznej mamy przyłączoną resztę butynylową do reszty centralnej - grupa malonylowa (resztę malonylową).

• Działa enzym kondensujący (podobnie jak poprzednio), który powoduje, że cała reszta butynylowa przenoszona jest na atom węgla reszty kwasu malonowego, zrównoczesną dekarboksylacją grupy COO^-.

• Powstaje struktura 6-węglowa, zachodzi ten sam ciąg reakcji, co przed chwilą.

• Znów zachodzi: redukcja, odwodnienie, redukcja, w wyniku czego powstaje reszta sześciowęglowego, nasyconego kwasu tłuszczowego.

• Proces będzie powtarzał się cyklicznie tak długo, aż powstanie kwas tłuszczowy o długości najczęściej 16 atomów węgla (reszta kwasu palmitynowego).

• Większość syntaz kwasów tłuszczowych kończy swoje działanie w momencie kiedy uformowana zostanie reszta kwasu palmitynowego. Kwas palmitynowy jest jednym z wielu KT występujących w różnych lipidach, w związku z tym, z tego kwasu palmitynowego muszą wtórnie powstać inne KT. Dzieje się to tak, że działają odrębne enzymy - elonyazy kwasów tłuszczowych, które wydłużają łańcuchy kwasu palmitynowego kolejno o 2 atomy węgla - w ten sposób z kwasu palmitynowego może powstać kwas stearynowy, z niego kwas behenowy. Oprócz tego, działają tzw. desaturazy - enzymy, które wprowadzają podwójne wiązania, w wyniku czego np. z kwasu stearynowego może powstawać kwas oleinowy, a potem linolowy.

• Wystęująca w naturze KT są z reguły parzystowęglowe bo ulegają składaniu z dwuwęglowych elementów; uczestniczy tam kwas malonowy ale on powstaje tylko przejściowo, potem następuje jego dekarboksylacja, przyłączanie grupy karboksylowej do acetylo-CoA jest swego rodzaju aktywacją tego atomu węgla, który później wchodzi w reakcję w związku z wydłużaniem łańcucha KT

PODSUMOWANIE:

• cząsteczka acetylo-CoA, która służy jako starter do wydłużenia reszty KT reaguje z 7 cząsteczkami malonylo-CoA, w wyniku czego powstaje reszta kwasu palmitynowego; ponieważ musi zajść 7 cykli wydłużania i obróbki powstającego łańcucha, więc potrzebne jest 14 cząsteczek NADPH na jedną powstającą cząsteczkę palmitynianu (C₁₆) - 7 kolejnych procesów dołączania jednostek dwuwęglowych.

• Malonylo-CoA powstaje z acetylo-CoA, więc gdyby uwzględnić tą reakcję wstępną, reakcję powstawania malonylo-CoA, to tak naprawdę z 8 reszt acetylo-CoA, przy udziale 7 cząsteczek ATP, 14 NADPH powstaje jedna cząsteczka palmitynianu, 14 cząsteczek utlenionej formy NADP, 8 cząsteczek CoA, 7 cząsteczek ATP, które wchodząc w reakcję rozpada się na 7 ADP i 7 Pi.

U GRZYBÓW:

Mamy do czynienia nie z kompleksem złożonym z 7 defacto białek (ACP+6 białek enzymatycznych) tylko z 2 łańcuchami polipeptydowymi. Z tym, że jeden z tych łańcuchów polipeptydowych zawiera 3 aktywności enzymatyczne oraz odpowiednik białka ACP w obrębie 1 łańcucha. Drugi łańcuch zawiera 3 inne enzymy konieczne do tego, żeby zaszła reakcja. Nie ma takiego rozbudowanego kompleksu enzymatycznego jak u E. coli tylko dimer, gdzie pewne aktywości enzymatyczne występują w obrębie jednego łańcucha polipeptydowego - heterodimer, w którym są enzymy (aktywności enzymatyczne). Związane z kolejnymi etapami powstawania KT pogrupowanych.

U KRĘGOWCÓW:

też dimer, ale homodimer - 2 identyczne łańcuchy, które zawierają (każdy z nich) wszystkie niezbędne enzymy, potrzebne do powstawania KT (aktywności enzymatyczne)+ coś co jest odpowiednikiem białka ACP. Działa to jako dimer. Konieczne jest, aby dwa takie łańcuchy współdziałały z sobą. Ewolucyjne upraszczanie się sytuacji.

POWSTAWANIE TRIACYLOGLICEROLI-zapasowych cząsteczej tłuszczowych

• Żeby powstały traicyloglicerole potrzebny jest glicerol - w tym procesie wykorzystywana jest ufosforylowana postać glicerolu - 3-fosfoglicerol. Może on bardzo łatwo powstać z fosfodihydroksyacetonu, który powstaje np. w glikolizie w wyniku redukcji. 3-fosfoglicerol jest biorcą reszt kwasów tłuszczowych z acylo-CoA.

• Działają enzymy zwane acetylotransferazami - najpierw następuje przeniesienie reszty kwasu tłuszczowego z acylo-CoA na 1^o grupę alkoholową, w wyniku czego powstaje kwas lizofosfatydowy.

• Następnie działa inna acetylotransferaza, o nieco innej (na ogół) specyficzności, w wyniku czego do drugiej grupy OH w kwasie lizofosfatydowym przyłączana jest kolejna reszta kwasu tłuszczowego z wykorzystaniem acylo-CoA jako donora reszty acylowej. Powstaje kwas fosfatydowy. Jest on ważny nie tylko na drodze biosyntezy zapasowych triacylogliceroli ale również strukturalnych fosfolipidów.

• Działa fosfataza, w wyniku czego następuje odszczepienie reszty kwasu ortofosforowego, który występuje w pozycji 3 kwasu fosfatydowego. Powstaje cząsteczka diacyloglicerolu (glicerol w dwóch pozycjach połączony z kwasami tłuszczowymi).

• Działa trzecia acylotransferaza wykorzystująca acylo-CoA jako źródło reszt acylowcyh przyłączając do wolnej grupy OH kolejną resztę jwasu tłuszczowego.

• Te trzy różne acylotransferazy charakteryzują się odmienną specyficznością w stosunku do kwasu tłuszczowego - jego długości i stopnia nienasycenia. U różnych organizmów jest charakterystyczny wzór, że np. w pozycjach centralnych przeważają kwasy nienasycone, a w pozycjach zewnętrznych - kwasy nasycone. Tłumaczy się to specyficznością odpowiednich acylotransferaz w stosunku do odpowiednich acetylo-CoA.

• [………………] jest ważny jako metabolit pośredni na drodze biosyntezy glicerofosfolipidów, które (?) stanowią najważniejsze (ilościowo) ekementy strukturalne błon komórkowych.

BIOSYNTEZA GLICEROFOSFOLIPIDÓW:

ogólny wzór glicerofosfolipidu błonowego
→ reszta glicerolu połączona z dwiema resztami kwasów tłuszczowych; przy węglu 3 jest kwas ortofosforowy a do niego przyłączony jest jakiś alkohol (coś co zawiera grupę OH). Tym związkiem o charakterze alkoholu (związkiem hydroksylowym) może być:

• seryna (hydroksyaminokwas) - mówimy o fosfatydyloserynie

• reszta etanoloaminy - mówimy o fosfatydyloetanoloaminie

• podstawiona grupami metylowymi reszta fosfatydyloetanoloaminy to będziemy mieli resztę choliny - fosfatydylocholina (najważniejsza ilościowo wśród glicerofosfolipidów błonowych)

• elementem hydroksylowym może być jeszcze np. inozytol, dodatkowa cząsteczka glicerolu.

• Wszystko zaczyna się od kwasu fosfatydowego, który powstaje analogicznie jak w syntezie triacylogliceroli. Reaguje on z cytydynotrifosforan (CTP), w wyniku czego powstaje CDP-diacyloglicerol i pirofosforan. (Reakcja ta bardzo przypomina reakcję syntezy nukleotydocykrów).

• W cząsteczce CTP następuje rozerwanie wiązania, w wyniku czego reszta uwalniana jest w postaci pirofosforanu a powstała całość - cytrynomonofosforan (CMP) przenoszona jest na resztę kwasu ortofosforowego w kwasie fosfatydowym, w wyniku czego powstaje wiązanie bezwodnikowe między resztą fosforanową kwasu fosfatydowego a resztą fosforanową pochodzącą z CTP. Powstaje CDP-diacyloglicerol, który można traktować jako aktywną postać kwasu fosfatydowego. Można powstały związek traktować jako CMP-pochodną kwasu fosfatydowego.

• Ta reakcja jest łatwo odwracalna. Powstający pirofosforan jest rozszczepiany hydrolitycznie przez nieorganiczną pirofosfatazę, w wyniku czego usuwany produkt ze środowiska reakcji powoduje bardzo efektywne napędzanie reakcji ze strony lewej na prawą. Nawet przy niewielkich stężeniach kwasu fosfatydowego i CTP reakcja będzie efektywnie zachodziła w prawą stronę.

• CDP-diacyloglicerol jest wykorzystywany jako dawca reszty kwasu fosfatydowego, co w reakcji z seryną daje fosfatydyloserynę, natomiast reszta zawierająca cytozynę jest odszczepiana w postaci CMP (w jego miejsce jest przyczepiana reszta seryny przez grupę OH).

• Fosfatydyloseryna jeżeli ulegnie dekarboksylacji, to powstanie reszta etanoloaminy. Następnie jeśli zajdzie metylacja atomu azotu, przy udziale specjalnych metylotransferaz to powstanie cząsteczka fosfatydylocholina.

• Jedna z dróg znanych syntezy ważnych glicerofosfolipidów. Znane są również inne drogi.

BIOSYNTEZA LIPIDÓW PRENYLOWYCH:

kluczową sprawą jest powstawanie 5-cio węglowych, rozgałęzionych jednostek

• związki prenylowe składane są z 5-cio węglowych jednostek („czynnych” jednostek).

• Pierwotnym prekursorem jest acetylo-CoA, który ulega kondensacji z drugą resztą actylową w wyniku czego, w łatwo odwaracalnej reakcji powstaje acetoacetylo-CoA (40węglowy ketokwas, pochodna kwasu acetooctowego).

• Następuje kolejne przyłączenie reszty acetylowej, również przenoszonej przez koenzym A, ale ta reakcja będzie przebiegać trochę inaczej niż poprzednia, ponieważ nie zachodzi liniowe wydłużenie cząsteczki z 4-węglowej do 6-węglowej, a powstanie układu rozgałęzionego. Enzym, który katalizuje tą reakcję (przyłączenie trzeciej reszty acetylowej) działa podobnie jak syntaza cytrynianowa - jeden z atomów wodoru grupy CH₃ reszty acetylowej jest przenoszony na grupę C=O, w wyniku czego powstaje grupa OH,a przy tym samym atomie węgla przyłączana jest reszta pozostała. Powstaje 3-hydroksy-3-metyloglutarylo-CoA---> glutarylo-, bo 5-węglowy, dikarboksylowy kwas nazywany jest kwasem glutarowym, a w pozycji 3 tego kwasu jest grupa metylowa i hydroksylowa. Związek, który powstaje z 3 reszt acetylowych jest związkiem 6-węglowym (a my potrzebujemy).

• W następnym etapie działa enzym zwany reduktazą HMG. Enzym ten odszczepia koenzym A i grupa karboksylowa, która się przez to ujawnia jest redukowana poprzez aldehyd do alkoholu. Z grupy karboksylowej, po odszczepieniu CoA powstaje 1^o grupa alkoholowa. Reakcja zachodzi dwuetapowo, więc potrzebne są 2 cząsteczki NADPH. Powstaje kwas mewalonowy, a właściwie jego anion - mewalonian.

• Następnie zachodzi kilka reakcji, w których sumarycznie: zachodzi dekarboksylacja (katalizowana przez dekarboksylazę), następnie zachodzi ufosforylowanie 1^o grupy alkoholowej przez dwie odrębne, osobno działają kinazy wykorzystujące ATP jako źródło reszt fosforanowych, w wyniku czego grupa CH₂OH zostaje podwójnie ufosforylowana. Zachodzi jeszcze eliminacja cząsteczki wody, w wyniku czego powstaje podwójne wiązanie między dwoma atomami węgla. Powstaje w efekcie „czynna” jednostka 5-węglowa; dokładna nazwa to pirofosforan izopentenylu (IPP). Ten związek i jego izomer pirofosforan dimetyloallilu, związek, który różni się tylko umiejscowieniem wiązania podwójnego (DMAPP), służą do składania różnych związków terpenoidowych.

• IPP kondensuje z DMAPP, w wyniku czego powstaje pirofosforan geranylu (związek dziesięciowęglowy).

• GPP, jeśli przyłączy się kolejna reszta IPP przekształca się w piętnastowęglowy pierofosforan farnezylu (FPP) a jeżeli dojdzie jeszcze jedna reszta IPP to powstaje dwudziestowęglowy związek zwany gerano-geronylo pirofosforanem (GGPP).

• Te związki są prekursorami całej licznej rodziny związków terpenoidowych.

• Związek C₂₀, (GGPP), może ulegać dalszemu wydłużaniu przez przyłączanie kolejnych cząsteczek IPP, reszt izopentenylowych, w wyniku czego powstają długie polimery, np. kauczuk. Związki powstające po drodze mogą w wyniku różnych procesów przekształcać się w odpowiednie terpenoidy.

• GPP w wyniku cyklizacji cząsteczek, hydroksylacji, różnych obróbek przekształca się w wcałą rodzinę związków zwanych monoterpenami. Wiele z tych związków ma intensywny zapach - zapachy różnych kwiatów.

• Seskwiterpeny (również zapachy) - również związki lotne.

• 
  FPP jest również bardzo ważny, bo 2 cząsteczki FPP jeśli się z sobąpołączą, to powstaje układ C₁₅-C₁₅

->łącznie C₃₀; w ten sposób powstaje związek zwany skwalenem, który jest prekursorem wszystkich triterpenów, w tym cholesterolu.

• Analogicznie: dwudziestowęglowy pirofosforan geranylogeranylu jeśli ulegnie podobnej kondensacji to powstanie układ C₂₀-C₂₀. Pierwotnie powstający związek zwany jest fitoenem i jest to prekursor wszystkich związków karotenoidowych.

• Żeby powstały karotenoidy to muszą zachodzić liczne reakcje, jak np. wprowadzanie nowych podwójnych wiązań, redukcja starych wiązań podwójnych, dodatkowe wprowadzenie funkcji tlenowych.

• Ocenia się, że w tej chwili znamy kilkadziesiąt tysięcy różnych związków terpenoidowych, głównie są to metabolity roślinne, zaliczane do grupy wtórnych metabolitów roślinnych. Ogromna część związków terpenoidowych odgrywa bardzo ważną funkcję w różnych procesach, np.

• cholesterol - składnik błon, substancja wyjściowa do syntezy substancji hormonalnych (hormonów sreroidowych)

• karotenoidy są ważnymi pomocniczymi barwnikami fotosyntetycznymi mono i seskwiterpeny to głównie związki o charakterze zapachowym, aromatycznym, nadające zapach kwiatom.

Reszty izoprenoidowe występują w niektórych ważnych związkach jak np.

• ubichinon - susbtancja, która uczestniczy w łańcuchu oddechowym

• plastochinon - również zawiera długi łańcuch izoprenoidowy, uczestniczy w fazie jasnej fotosyntezy.

1

---