Sintesis jenis lipid dan mekanisme utama mereka

The Sintesis lipid Ia terdiri daripada satu siri tindak balas enzimatik dengan cara hidrokarbon rantai pendek dipelopori untuk membentuk molekul rantai yang lebih panjang yang kemudiannya dapat mengalami pengubahsuaian kimia yang berbeza.

Lipid adalah jenis biomolekul yang sangat bervariasi yang disintesis oleh semua sel hidup dan khusus dalam pelbagai fungsi penting untuk penyelenggaraan kehidupan sel.

Beberapa contoh lipid biasa: gliserofosfolipid, sterol, gliserolipid, asid lemak, sphingolipids dan prenols (sumber: pemuat naik asal adalah LMAPS di Wikipedia Inggeris. / GFDL 1.2 (http: // www.gnu.Org/lesen/lesen lama/fdl-1.2.HTML) melalui Commons, disesuaikan oleh Raquel Parada)

Lipid adalah komponen utama membran biologi, fakta yang menjadikan mereka molekul asas untuk kewujudan sel sebagai entiti terpencil di persekitaran mereka.

Sesetengah lipid juga mempunyai fungsi khusus seperti pigmen, cofactors, pengangkutan, detergen, hormon, utusan intra-extracellular, sauh kovalen untuk protein membran, dll. Oleh itu, keupayaan untuk mensintesis pelbagai jenis lipid adalah penting untuk kelangsungan hidup semua organisma hidup.

Kumpulan besar sebatian ini secara tradisinya diklasifikasikan ke dalam beberapa kategori atau subkumpulan: asid lemak (tepu dan tak tepu), lipid kompleks gliserida (lipoprotein).

[TOC]

Jenis lipid dan mekanisme sintesis utama mereka

Semua urutan tindak balas laluan biosintesis lipid adalah endogonik dan reduktif. Dengan kata lain, mereka semua menggunakan ATP sebagai sumber tenaga dan pengangkut elektron yang dikurangkan, seperti NADPH, sebagai kuasa pengurangan.

Seterusnya, reaksi utama laluan biosintetik jenis lipid utama akan diterangkan, iaitu asid lemak dan eicosanoid, triacylglyceroles dan fosfolipid dan sterol (kolesterol) (kolesterol) (kolesterol) (kolesterol) (kolesterol) (kolesterol) (kolesterol).

- Sintesis asid lemak

Asid lemak adalah molekul yang sangat penting dari sudut pandangan lipid, kerana ia adalah sebahagian daripada lipid yang paling relevan dalam sel. Sintesisnya, bertentangan dengan apa yang difikirkan oleh banyak saintis semasa kajian pertama, tidak terdiri daripada laluan terbalik β-pengoksidaan mereka.

Malah, laluan metabolik ini berlaku dalam petak sel yang berbeza dan memerlukan penyertaan perantara tiga atom karbon yang dikenali sebagai Malonyl-CoA, yang tidak diperlukan dalam pengoksidaan.

Malonyl-CoA. Domain Neuroteker / Pub

Di samping itu, ia berkait rapat dengan kumpulan protein sulfhydrile yang dikenali sebagai pengangkut kumpulan acyl (ACP, Bahasa Inggeris Protein pengangkut acyl).

Secara umum, sintesis asid lemak, terutamanya rantai panjang, adalah proses berurutan di mana empat langkah diulang dalam setiap "pulangan", dan pada setiap pulangan terdapat kumpulan asid tepu yang merupakan substrat untuk seterusnya, menyiratkan pemeluwapan lain dengan molekul malonl-CoA baru.

Pada setiap giliran atau kitaran tindak balas rantai asid lemak memanjangkan dua karbon, sehingga panjang 16 atom (palmitat) mencapai, selepas itu kitaran daun.

Pembentukan Malonyl-CoA

Perantara tiga atom karbon ini tidak dapat dipulihkan dari asetil-CoA berkat tindakan enzim karboksilase asetil-CoA, yang mempunyai kumpulan prostat biotin yang kovalen dikaitkan dengan enzim dan yang mengambil bahagian dalam pematuhan ini dalam pemangkinan ini dalam dua langkah.

Dalam tindak balas ini, kumpulan karboksil yang diperolehi daripada molekul bikarbonat (HCO3-) dipindahkan ke biotin pada bentuk yang bergantung kepada ATP, di mana kumpulan biotinil memenuhi fungsi "penghantar sementara" molekul sementara pemindahan ke asetil-COA, menghasilkan Malonyl-CoA.

Boleh melayani anda: Ujian oksidase: asas, prosedur dan kegunaan

Dalam urutan sintesis asid lemak, ejen pengurangan yang digunakan adalah NADPH dan kumpulan pengaktifan adalah dua kumpulan Tiol (-sh) yang merupakan sebahagian daripada kompleks multienzimatik yang disebut asid lemak synthase, yang paling penting dalam sintetik pemangkinan.

Dalam vertebrata, kompleks asid lemak synthase adalah sebahagian daripada rantai polipeptida yang besar, di mana ciri -ciri aktiviti enzimatik 7 laluan sintesis diwakili, serta aktiviti hidrolisis yang diperlukan untuk melepaskan perantara pada akhir sintesis.

Struktur enzim asid lemak syntasa (sumber: boehringer ingelheim/cc by-sa (https: // creativecommons.Org/lesen/by-sa/4.0) melalui Wikimedia Commons)

Aktiviti enzimatik 7 kompleks ini adalah: protein pengangkutan kumpulan acilo (ACP), acetyl-CoA-ACP transacetilas cetoacil-ACP reductase (KR), β-hydroxyacil-ACP dehydratasa (HD) dan kemarahan-ACP reductase (ER).

Sebelum tindak balas pemeluwapan dapat berlaku untuk memasang rantai asid lemak, kedua -dua kumpulan tiol di kompleks enzimatik "dimuatkan" dengan kumpulan acyl: pertama sekali, asetil -coa dipindahkan ke kumpulan cysteine Dalam sintetik β-cethoacyl-ACP kompleks, reaksi yang dikatalkan oleh enzim transacethyla acetyl-CoA-ACP (AT) (AT) (AT).

Selanjutnya, kumpulan malonik dipindahkan dari molekul malonl -CoA kepada kumpulan -sh kumpulan Acilo Group (ACP) adalah sebahagian daripada synthase kompleks asid lemak.

Urutan empat reaksi untuk setiap "pulangan" kitaran tindak balas adalah seperti berikut:

1. Pemeluwapan: Kumpulan asetil dan malonl "dimuatkan" dalam enzim dipamerkan untuk membentuk molekul acetoacetyl -acp, yang dikaitkan dengan bahagian ACP melalui kumpulan -sh. Dalam langkah ini terdapat molekul CO2 dan dipangkin oleh synthase β-Zoacyl-ACP (kumpulan asetil menduduki kedudukan "metil terminal" kompleks acetoacetyl-ACP).
2. Pengurangan kumpulan karbonil: Kumpulan karbonil dalam kedudukan C3 acetoacetyl-ACP dikurangkan untuk membentuk D-β-hydroxibutiril-ACP, reaksi yang dikatal oleh β-cethoacyl-ACP reductase, yang NADPH menggunakan sebagai penderma elektron.
3. Dehidrasi: karbon C2 dan C3 dari D-β-hydroxibutiril-ACP tidak mempunyai molekul air, membentuk ikatan berganda yang berakhir dengan pengeluaran kompaun baru trans-Δ2-butenoil-acp. Proses ini dimediasi oleh enzim β-hydroxyacyl-ACP dehydratase (HD) (HD).
4. Pengurangan ikatan berganda: ikatan berganda kompaun yang terbentuk dalam langkah dehidrasi tepu (dikurangkan) untuk menimbulkan butiril-ACP oleh tindak balas yang dikatalisis oleh enzim kemarahan-ACP reductase (ER), yang juga menggunakan NADPH sebagai ejen pengurangan.

Reaksi sintesis berlaku sehingga molekul palmitat (16 atom karbon) terbentuk, yang dihidrolisiskan dari kompleks enzimatik dan dilepaskan sebagai prekursor yang mungkin untuk asid lemak rantai panjang yang lebih besar, yang dihasilkan oleh sistem pemanjangan asid lemak yang terletak di lancar bahagian retikulum endoplasma dan di mitokondria.

Ia dapat melayani anda: Fauna dan Flora Laut Peru

Pengubahsuaian lain bahawa molekul -molekul ini dapat menderita seperti deaturasi, misalnya, dipangkin oleh enzim yang berlainan, yang umumnya berlaku di retikulum endoplasma licin.

- Sintesis eicosanoids

Eicosanoids adalah lipid sel yang mempunyai fungsi seperti molekul utusan "pendek -range", yang dihasilkan oleh beberapa kain untuk berkomunikasi dengan kain jiran mereka. Molekul -molekul ini disintesis dari asid lemak tak tepu dari 20 atom karbon.

Prostaglandin

Sebagai tindak balas kepada rangsangan hormon, enzim fosfolipase menyerang fosfolipid membran dan melepaskan araquidonato dari gliserol karbon 2. Kompaun ini ditukar kepada prostaglandin berkat enzim retikulum endoplasma yang licin dengan aktiviti bifunctional: siklooxygenase (COX) atau sintesis prostaglandin H2.

THROMBOXAN

Prostaglandin boleh ditukar menjadi thromboxans terima kasih kepada thromboxan synthaseful dalam platelet darah (thrombocytes). Molekul -molekul ini mengambil bahagian dalam langkah awal pembekuan darah.

- Sintesis triacylglyceroles

Asid lemak adalah molekul asas untuk sintesis sebatian lain yang lebih kompleks dalam sel, seperti triacylglyceroles atau lipid glycerophospholipid lipid membran (proses yang bergantung kepada keperluan metabolik sel).

Haiwan menghasilkan triacylglyceroles dan glyceophosphalipids dari dua prekursor biasa: acyl lemak dan 3-fosfat L-gliserol. Acyl Fat-CoA dihasilkan oleh sintesis acyl-CoA yang mengambil bahagian dalam β-pengoksidaan, manakala 3-fosfat L-gliserol diperolehi daripada glikolisis dan dengan tindakan dua enzim alternatif: 3-fosfat gliserol dehidrogenase dan kinase gliserol.

Triacylglyceroles dibentuk oleh tindak balas antara dua molekul Flo-CoA ACIL dan molekul diacylglycerol 3-fosfat; Reaksi pemindahan ini dipangkin oleh pemindahan tertentu.

Dalam reaksi ini terdapat, pada mulanya, asid fosfatid, yang ditahbaskan oleh enzim fosfat fosfatase untuk menghasilkan 1.2-diablglycerol, yang mampu, sekali lagi, menerima molekul ketiga acyl lemak, menghasilkan triacilglyceroll yang menghasilkan triacilglyceroll, menghasilkan triacilglyceroll yang menghasilkan triacilglyceroll,.

- Sintesis fosfolipid

Fosfolipid adalah molekul yang sangat berubah -ubah, seperti yang berbeza boleh dibentuk dengan gabungan asid lemak dan kumpulan "kepala" dengan rangka gliserol (glyceophospholipids) atau sphinosine (sphingolipids) yang mencirikan mereka.

Perhimpunan Agung molekul ini memerlukan sintesis kerangka gliserol atau sfera, kesatuan dengan asid lemak yang sepadan, sama ada dengan sterifikasi atau amidasi, penambahan kumpulan "kepala" hidrofilik melalui ikatan phosphodiéster dan, jika perlu , perubahan atau pertukaran kumpulan terakhir ini.

Dalam eukariot proses ini berlaku di retikulum endoplasma yang licin dan juga dalam membran mitokondria dalaman, di mana mereka boleh kekal selama -lamanya atau dari mana mereka boleh ditranslocated ke tempat lain.

Langkah reaksi

Langkah pertama tindak balas sintesis glycerophospholipids bersamaan dengan pengeluaran triacylglyceroles, sebagai molekul gliserol 3-fosfat diasingkan kepada dua molekul asid lemak dalam karbon 1 dan 2, membentuk asid fosfatidik. Adalah biasa untuk mencari fosfolipid yang mempunyai asid lemak tepu di C1 dan tak tepu dalam C2 gliserol.

Boleh melayani anda: resistina

Asid fosfatid juga boleh dihasilkan oleh fosforilasi molekul diacylglycerol yang sudah disintesis atau "dikitar semula".

Kumpulan kutub "kepala" molekul ini dibentuk melalui pautan phosphodiéster. Perkara pertama yang sepatutnya berlaku untuk proses ini dengan betul ialah "pengaktifan" salah satu kumpulan hidroksil yang mengambil bahagian dalam proses dengan cara hidroksil yang mengambil bahagian dalam reaksi.

Jika molekul ini mengikat diacylglycerol, maka CDP-diiacylglycerol dibentuk (bentuk "diaktifkan" asid fosfatid), tetapi ini juga boleh berlaku pada kumpulan hidroksil kumpulan "kepala".

Dalam kes phosphatidylserine, contohnya, diacillglycerol diaktifkan oleh pemeluwapan molekul asid fosfatid dengan molekul sitidin trif-citidine (CTP), membentuk CDP-diiacylglycerol dan menghapuskan pyrofosfat.

Sekiranya molekul MMP (cytidine monophosphate) bergerak melalui serangan nukleofilik serine atau hidroksil hidroksil dalam karbon 1 dari gliserol 3-fosfat.

Kedua -dua molekul yang dihasilkan dengan cara ini berfungsi sebagai prekursor untuk lipid membran lain, yang sering berkongsi laluan biosintetik antara satu sama lain.

- Sintesis kolesterol

Kolesterol adalah molekul penting bagi haiwan yang boleh disintesis oleh sel -selnya, jadi tidak penting dalam diet harian. Molekul 27 atom karbon ini dihasilkan dari prekursor: asetat.

Molekul kompleks ini terbentuk dari acetyl-CoA dalam empat peringkat utama:

1. Pemeluwapan tiga unit asetat untuk membentuk mevalonato, molekul perantara 6 karbon (pertama molekul acetoacetyl-CoA dibentuk dengan dua asetil-CoA (enzim tiolase) dan kemudian satu lagi β-hydroxy-β-β-β-coa (hm-coa (hm-coa β-methylglutaril-coa (hm-coa β-methylglutaril-coa (hm-hm-methylglutaril β-hydroxy-methylglutaril ( COA) (HMG-CoA Syntheta Enzyme). Mevalonato dibentuk dari HMG-CoA dan terima kasih kepada enzim reduktase HMG-CoA.
2. Penukaran mevalonato ke unit isoprena. 3 kumpulan fosfat pertama dipindahkan dari 3 molekul ATP ke Mevalonato. Salah satu fosfat hilang bersama dengan kumpulan karbonil bersebelahan dan terbentuk
3. Pempolimeran atau pemeluwapan 6 unit isoprena 5 atom karbon untuk membentuk atom 30 -karbon (molekul linear) (molekul linear).
4. Cicration of the escualean untuk membentuk 4 cincin teras steroid kolesterol dan perubahan kimia berikutnya: pengoksidaan, penghijrahan dan penghapusan kumpulan metil, dll., Apa yang menghasilkan kolesterol.

Rujukan

1. Garrett, r. H., & Grisham, c. M. (2001). Prinsip Biokimia: Dengan Fokus Manusia. Syarikat Penerbitan Brooks/Cole.
2. Murray, r. K., Granner, d. K., Mayes, ms. Ke., & Rodwell, v. W. (2014). Biokimia Illustrated Harper. McGraw-Hill.
3. Nelson, d. L., Lehninger, a. L., & Cox, m. M. (2008). Prinsip Biokimia Lehninger. Macmillan.
4. Jacquemyn, j., Cascaho, a., & Goodchild, r. Dan. (2017). Selok -belok retikulum endoplasmik - biosintesis lipid terkawal. Laporan EMBO, 18 (11), 1905-1921.
5. Ohlrogge, j., & Semak imbas, j. (Sembilan-belas sembilan puluh lima). Biosintesis lipid. Sel tumbuhan, 7 (7), 957.