Medziprodukty dýchacích procesov slúžia ako zdroj uhlíkových skeletov pre syntézu lipidov – tukom podobných látok, ktoré sú súčasťou všetkých živých buniek a zohrávajú dôležitú úlohu v životných procesoch. Lipidy pôsobia ako zásobné látky aj ako zložky membrán obklopujúcich cytoplazmu a všetky bunkové organely.

Membránové lipidy sa líšia od bežných tukov tým, že jedna z troch mastných kyselín v ich molekule je nahradená fosforylovaným serínom alebo cholínom.

Tuky sú prítomné vo všetkých rastlinných bunkách a keďže sú tuky nerozpustné vo vode, nemôžu sa v rastlinách pohybovať. Preto musí biosyntéza tukov prebiehať vo všetkých orgánoch a tkanivách rastlín z rozpustených látok vstupujúcich do týchto orgánov. Takéto rozpustné látky sú sacharidy, ktoré vstupujú do semien asimiláciou *. Najlepším objektom na štúdium biosyntézy tukov sú plody olejnín, na začiatku vývoja olejnín sú hlavnými zložkami semien voda, bielkoviny, nebielkovinové dusíkaté zlúčeniny a nerozpustné cukry. Pri zrení dochádza na jednej strane k syntéze bielkovín z nebielkovinových dusíkatých zlúčenín a na druhej k premene sacharidov na tuky.

Zameriame sa na premenu sacharidov na tuky. Začnime niečím jednoduchým. Zo zloženia tukov. Tuky pozostávajú z glycerolu a mastných kyselín. Je zrejmé, že pri biosyntéze tukov musia vzniknúť tieto zložky – glycerol a mastné kyseliny, ktoré sú súčasťou tuku. Počas biosyntézy tuku sa zistilo, že mastné kyseliny sa nekombinujú s viazaným glycerolom, ale s jeho fosforylovaným * - glycerol-3fosfátom. Východiskovým materiálom pre tvorbu glycerol-3fosfátu je 3-fosfoglyceraldehyd a fosfodioxyacetón, čo sú medziprodukty fotosyntézy a anaeróbneho rozkladu sacharidov

Redukciu fosfodioxyacetónu na glycerol-3fosfát katalyzuje enzým glycerolfosfátdehydrogenáza, ktorej aktívnou skupinou je nikotínamidadeníndinukleotid. Syntéza mastných kyselín prebieha zložitejšími spôsobmi. Videli sme, že väčšina rastlinných mastných kyselín má párny počet atómov uhlíka, C16 alebo C18. Táto skutočnosť už dlho priťahuje pozornosť mnohých výskumníkov. Opakovane sa navrhovalo, že mastné kyseliny môžu vznikať ako výsledok voľnej kondenzácie kyseliny octovej alebo acetaldehydu, t.j. zo zlúčenín s dvomi uhlíkovými atómami C2. Dnešné práce preukázali, že na biosyntéze mastných kyselín sa nezúčastňuje voľná kyselina octová, ale acetylkoenzým A naviazaný na koenzým A. V súčasnosti je módne znázorňovať schému syntézy mastných kyselín nasledovne. Východiskovou zlúčeninou pre syntézu mastných kyselín je acetylkoenzým A, ktorý je hlavným produktom anaeróbneho rozkladu sacharidov. Koenzým A sa môže podieľať na syntéze širokého spektra mastných kyselín. Prvým * z týchto procesov je aktivácia kyselín pôsobením ATP. V prvej fáze vzniká acetylkoenzým A z kyseliny octovej pôsobením enzýmu acetylkoenzým A * a výdajom energie ATP a následne * t.j. nastáva karboxylácia acetyl CoA a tvorba 3-uhlíkovej zlúčeniny. V nasledujúcich štádiách dochádza ku kondenzácii molekuly acetylkoenzýmu A.

K syntéze mastných kyselín dochádza naviazaním molekuly acetylkoenzýmu A. Ide o prvý stupeň vlastnej syntézy mastných kyselín.

Všeobecnú cestu tvorby tukov zo sacharidov možno znázorniť ako diagram:

glycerol-3fosfát

Sacharidy

Acetyl koenzým A → mastné kyseliny → tukov

Ako už vieme, tuky sa môžu presúvať z jedného rastlinného tkaniva do druhého a sú syntetizované priamo v miestach akumulácie. Vzniká otázka: v ktorých častiach bunky, v akých bunkových štruktúrach sa syntetizujú? V rastlinných tkanivách je biosyntéza tukov takmer úplne lokalizovaná v mitochondriách a sférozómoch. Rýchlosť syntézy tukov v bunkách úzko súvisí s intenzitou oxidačných procesov, ktoré sú hlavným zdrojom energie. Inými slovami, biosyntéza tukov úzko súvisí s dýchaním.

K štiepeniu tukov dochádza najintenzívnejšie pri klíčení olejnatých semien. Olejnaté semená obsahujú málo sacharidov a hlavnými rezervnými látkami v nich sú tuky. Tuky sa od sacharidov a bielkovín líšia nielen tým, že ich oxidáciou sa uvoľňuje podstatne viac energie, ale aj tým, že oxidáciou tukov sa uvoľňuje zvýšené množstvo vody. Ak oxidáciou 1 g bielkovín vznikne 0,41 g vody, oxidáciou 1 g sacharidov 0,55 g, potom oxidáciou 1 g tuku vznikne 1,07 g vody. To má veľký význam pre vyvíjajúce sa embryo, najmä keď semená klíčia v suchých podmienkach.

V prácach súvisiacich so štúdiom rozkladu tukov bolo dokázané, že v klíčiacich semenách sa spolu so stratou tukov hromadia sacharidy. Akými spôsobmi možno sacharidy syntetizovať z tukov? Vo všeobecnej forme môže byť tento proces znázornený nasledovne. Tuky sú štiepené na glycerol a mastné kyseliny lipázou za účasti vody. Glycerol je fosforylovaný, potom oxidovaný a konvertovaný na 3-fosfoglyceraldehyd. 3-fosfoglyceraldehyd sa izomerizuje za vzniku fosfodioxyacetónu. Ďalej sa pod vplyvom * a 3-fosfoglyceraldehydu a fosfodioxyacetónu syntetizuje fruktóza-1,6-difosfát. Vzniknutý fruktóza-1,6 difosfát, ako už vieme, sa premieňa na širokú škálu sacharidov, ktoré slúžia na stavbu rastlinných buniek a tkanív.

Aká je cesta premeny mastných kyselín, ktoré sa odštiepia pri pôsobení lipázy na tuky? V prvej fáze sa mastná kyselina v dôsledku reakcie s koenzýmom A a ATP aktivuje a vytvorí sa acetylkoenzým A

R CH2CH2COOH + HS-CoA + ATP → RCH 2 CH 2 C- S – CoA

Aktivovaná mastná kyselina, acetylkoenzým A, je reaktívnejšia ako voľná mastná kyselina. V nasledujúcich reakciách sa celý uhlíkový reťazec mastnej kyseliny rozštiepi na dvojuhlíkové fragmenty acetylkoenzýmu A. Všeobecnú schému rozkladu tuku možno v zjednodušenej forme predstaviť nasledovne.

Záver o syntéze rozkladu tukov. Pri rozklade aj syntéze mastných kyselín hrá hlavnú úlohu acetylkoenzým A. Acetylkoenzým A vznikajúci rozkladom mastných kyselín môže ďalej podliehať rôznym premenám. Hlavnou cestou jeho premeny je úplná oxidácia cyklom trikarboxylových kyselín na CO 2 a H 2 O s uvoľnením veľkého množstva energie. Časť acetylkoenzýmu A sa môže použiť na syntézu sacharidov. K takýmto premenám acetylkoenzýmu A môže dôjsť počas klíčenia olejnatých semien, keď sa v dôsledku rozkladu aminokyselín mastných kyselín tvorí značné množstvo kyseliny octovej. Pri biosyntéze sacharidov z acetylkoenzýmu A OH, t.j. acetylkoenzým A je zahrnutý do takzvaného glyoxylátového cyklu alebo cyklu kyseliny glyoxovej. V glyoxylátovom cykle sa kyselina izocitrónová štiepi na kyselinu jantárovú a kyselinu glyoxovú. Kyselina jantárová sa môže podieľať na reakcii cyklu trikarboxylových kyselín a cez * tvoriť kyselinu jablčnú a potom kyselinu oxaloctovú. Kyselina glyoxynová vstupuje do zlúčenín CO s druhou molekulou acetylkoenzýmu A a v dôsledku toho vzniká aj kyselina jablčná. V následných reakciách sa kyselina jablčná mení na kyselinu šťaveľovú-octovú - kyselinu fosfoenolpyrohroznovú - kyselinu fosfoglycerínovú a dokonca aj na sacharidy. Energia kyselín molekuly acetátu vznikajúca pri rozklade sa teda premieňa na sacharidy. Aká je biologická úloha glyoxylátového cyklu? V reakciách tohto cyklu sa syntetizuje kyselina glyoxylová, ktorá slúži ako východisková zlúčenina pre tvorbu aminokyseliny glycínu. Hlavná úloha je spôsobená existenciou glyoxylátového cyklu, molekuly acetátu vznikajúce pri rozklade mastných kyselín sa premieňajú na sacharidy. Sacharidy teda môžu vznikať nielen z glycerolu, ale aj z mastných kyselín. Syntéza konečných produktov fotosyntetickej asimilácie, uhľohydrátov, sacharózy a škrobu vo fotosyntetickej bunke sa uskutočňuje oddelene: sacharóza sa syntetizuje v cytoplazme, škrob sa tvorí v chloroplastoch.

Záver. Cukry môžu byť enzymaticky premenené z jedného na druhý, zvyčajne za účasti ATP. Sacharidy sa premieňajú na tuky prostredníctvom zložitého reťazca biochemických reakcií. Sacharidy môžu byť syntetizované z produktov rozkladu tukov. Sacharidy môžu byť syntetizované z glycerolu aj mastných kyselín.

Biosyntéza lipidov

Triacylglyceroly sú najkompaktnejšou formou ukladania energie v tele. Ich syntéza sa uskutočňuje hlavne zo sacharidov, ktoré vstupujú do tela v nadbytku a nepoužívajú sa na doplnenie zásob glykogénu.

Lipidy môžu vznikať aj z uhlíkovej kostry aminokyselín. Podporuje tvorbu mastných kyselín a následne triacylglycerolov a prebytku potravy.

Biosyntéza mastných kyselín

Počas oxidácie sa mastné kyseliny premieňajú na acetyl-CoA. Nadmerný príjem sacharidov v strave je sprevádzaný aj rozkladom glukózy na pyruvát, ktorý sa následne premieňa na acetyl-CoA. Táto posledná reakcia, katalyzovaná pyruvátdehydrogenázou, je ireverzibilná. Acetyl-CoA je transportovaný z mitochondriálnej matrice do cytosolu ako súčasť citrátu (obrázok 15).

Mitochondriálna matrica Cytosol

Obrázok 15. Schéma prenosu acetyl-CoA a tvorby redukovaného NADPH počas syntézy mastných kyselín.

Stereochemicky možno celý proces syntézy mastných kyselín znázorniť takto:

Acetyl-CoA + 7 malonyl-CoA + 14 NADPH∙ + 7H + 

kyselina palmitová (C 16:0) + 7 CO2 + 14 NADP + 8 NSCoA + 6 H20,

v tomto prípade sa z acetyl-CoA vytvorí 7 molekúl malonyl-CoA:

7 Acetyl-CoA + 7 CO 2 + 7 ATP  7 Malonyl-CoA + 7 ADP + 7 H 3 PO 4 + 7 H +

Tvorba malonyl-CoA je veľmi dôležitá reakcia pri syntéze mastných kyselín. Malonyl-CoA vzniká karboxylačnou reakciou acetyl-CoA za účasti acetyl-CoA karboxylázy, ktorá obsahuje biotín ako prostetickú skupinu. Tento enzým nie je súčasťou multienzýmového komplexu syntázy mastných kyselín. Acetitkarboxyláza je polymér (molekulová hmotnosť od 4 do 8106 Da), pozostávajúci z protomérov s molekulovou hmotnosťou 230 kDa. Ide o multifunkčný alosterický proteín obsahujúci naviazaný biotín, biotínkarboxylázu, transkarboxylázu a alosterické centrum, ktorého aktívnou formou je polymér a 230-kDa protoméry sú neaktívne. Preto je aktivita tvorby malonyl-CoA určená pomerom medzi týmito dvoma formami:

Neaktívne protoméry  aktívny polymér

Palmitoyl-CoA, konečný produkt biosyntézy, posúva pomer smerom k neaktívnej forme a citrát, ktorý je alosterickým aktivátorom, posúva tento pomer smerom k aktívnemu polyméru.

Obrázok 16. Mechanizmus syntézy malonyl-CoA

V prvom kroku karboxylačnej reakcie sa aktivuje hydrogenuhličitan a vytvorí sa N-karboxybiotín. V druhom štádiu dochádza k nukleofilnému napadnutiu N-karboxybiotínu karbonylovou skupinou acetyl-CoA a pri transkarboxylačnej reakcii vzniká malonyl-CoA (obr. 16).

Syntéza mastných kyselín u cicavcov je spojená s multienzýmovým komplexom tzv syntáza mastných kyselín. Tento komplex predstavujú dva identické multifunkčné polypeptidy. Každý polypeptid má tri domény, ktoré sú umiestnené v špecifickej sekvencii (obr.). Prvá doména je zodpovedný za väzbu acetyl-CoA a malonyl-CoA a spojenie týchto dvoch látok. Táto doména zahŕňa enzýmy acetyltransferázu, malonyltransferázu a enzým viažuci acetylmalonyl nazývaný β-ketoacylsyntáza. Druhá doména, je primárne zodpovedný za redukciu medziproduktu získaného v prvej doméne a obsahuje acyl transferový proteín (ACP), -ketoacylreduktázu a dehydratázu a enoyl-ACP reduktázu. IN tretia doména je prítomný enzým tioesteráza, ktorý uvoľňuje výslednú kyselinu palmitovú, pozostávajúcu zo 16 atómov uhlíka.

Ryža. 17. Štruktúra komplexu palmitátsyntázy. Čísla označujú domény.

Mechanizmus syntézy mastných kyselín

V prvom stupni syntézy mastných kyselín sa acetyl-CoA pridá k serínovému zvyšku acetyltransferázy (obr...). V podobnej reakcii sa vytvorí medziprodukt medzi malonyl-CoA a serínovým zvyškom malonyltransferázy. Acetylová skupina z acetyltransferázy sa potom prenesie na SH skupinu acyltransferového proteínu (ATP). V ďalšom štádiu sa acetylový zvyšok prenesie na SH skupinu cysteínu -ketoacylsyntázy (kondenzačný enzým). Voľná ​​SH skupina acyl-transferového proteínu útočí na malonyltransferázu a viaže malonylový zvyšok. Potom nastáva kondenzácia malonylových a acetylových zvyškov za účasti -ketoacylsyntázy s odstránením karbonylovej skupiny z malonylu. Výsledkom reakcie je vznik -ketoacylu spojeného s ACP.

Ryža. Reakcie syntézy 3-ketoacylACP v komplexe palmitátsyntázy

Enzýmy druhej domény sa potom zúčastňujú redukčných a dehydratačných reakcií β-ketoacyl-ACP medziproduktu, ktoré vedú k tvorbe (butyryl-ACP) acyl-ACP.

Acetoacetyl-ACP (-ketoacyl-ACP)

-ketoacyl-ACP reduktáza

-Hydroxybutyryl-APB

-hydroxyacyl-ACP dehydratáza

Enoyl-ACP reduktáza

Butyryl-APB

Po 7 reakčných cykloch

H2O palmitoyltioesteráza

Butyrylová skupina sa potom prenesie z ACP na zvyšok cis-SH -ketoacylsyntázy. K ďalšiemu predĺženiu o dva uhlíky dochádza pridaním malonyl-CoA k serínovému zvyšku malonyltransferázy, potom sa kondenzačné a redukčné reakcie opakujú. Celý cyklus sa opakuje 7-krát a končí vytvorením palmitoyl-ACP. V tretej doméne palmitoylesteráza hydrolyzuje tioesterovú väzbu na palmitoyl-ACP a uvoľňuje sa voľná kyselina palmitová a opúšťa komplex palmitátsyntázy.

Regulácia biosyntézy mastných kyselín

Riadenie a regulácia syntézy mastných kyselín je do určitej miery podobná regulácii reakcií glykolýzy, citrátového cyklu a β-oxidácie mastných kyselín. Hlavným metabolitom zapojeným do regulácie biosyntézy mastných kyselín je acetyl-CoA, ktorý pochádza z mitochondriálnej matrice ako súčasť citrátu. Molekula malonyl-CoA vytvorená z acetyl-CoA inhibuje karnitín acyltransferázu I a β-oxidácia mastnej kyseliny je nemožná. Na druhej strane, citrát je alosterický aktivátor acetyl-CoA karboxylázy a palmitoyl-CoA, steatoryl-CoA a arachidonyl-CoA sú hlavnými inhibítormi tohto enzýmu.

Obsah: - biosyntéza nasýtených MK - biosyntéza nenasýtených MK - biosyntéza. TG a fosfatidy - biosyntéza cholesterolu. Zásobník cholesterolu v bunke - mechanizmus regulácie metabolizmu sacharidov - tukovo-sacharidový Randleov cyklus

Biosyntéza FA prebieha najintenzívnejšie v gastrointestinálnom trakte, hepatocytoch, enterocytoch a laktujúcej mliečnej žľaze. Zdrojom uhlíka pre biosyntézu MK je nadbytok sacharidov, aminokyselín a produktov metabolizmu MK.

Biosyntéza FA je alternatívnou verziou ßoxidácie, ktorá sa však uskutočňuje v cytoplazme. Oxidačný proces produkuje energiu vo forme FADH 2, NADH 2 a ATP a biosyntéza FA ju absorbuje v rovnakej forme.

Východiskovým substrátom pre syntézu je acetyl-Co. A, tvorený v mitochondriálnej matrici. Mitochondriálna membrána nie je priepustná pre acetyl-Co. A preto interaguje s PKA za vzniku citrátu, ktorý voľne prechádza do cytoplazmy a tam sa rozkladá na PAA a acetyl. Co. A.

Nárast citrátu v cytoplazme je signálom pre začiatok biosyntézy FA. Citrát + ATP + NSCo. A ------ CH3-CO-SCo. A+ PIKE +ADP Reakcia prebieha pôsobením citrát lyázy.

Na syntézu FA je potrebná jedna molekula acetyl-Co. A, neaktívne, zatiaľ čo zvyšok by mal byť aktivovaný. CH3-CO-SCo. A + CO 2+ ATP + biotín-------------- COOH-CH2-CO-SCo. A Acetyl-Co. A-karboxyláza Aktivátorom enzýmu je Acetyl-Co. Akarboxyláza je citrát.Prvou reakciou v biosyntéze je tvorba malonyl-Co. A.

Malonil-Co. A je počiatočný medziprodukt v syntéze mastných kyselín, vytvorený z acetyl-Co. A v cytoplazme.

Nadbytok acetyl-Co. A v mitochondriách nemôže nezávisle prejsť do cytoplazmy. Prechod cez mitochondriálnu membránu umožňuje citrátový skrat. Acetyl-Co. A karboxyláza katalyzuje tvorbu malonyl-Co. A.

Pri tejto reakcii sa spotrebuje CO 2 a ATP. Teda podmienky, ktoré podporujú lipogenézu (prítomnosť veľkého množstva glukózy), inhibujú β-oxidáciu mastných kyselín

Biosyntéza mastných kyselín sa uskutočňuje pomocou multienzýmového komplexu - palmitoylsyntetázy mastných kyselín. Skladá sa zo 7 enzýmov spojených s ACP (acyl transportný proteín). APB pozostáva z 2 podjednotiek, z ktorých každá obsahuje 250 tisíc jednotiek APB obsahuje 2 skupiny SH. Po vytvorení malonyl-Co. A dochádza k prenosu acetylových a malonylových zvyškov na APB.

Biosyntéza FA bude prebiehať pri vysokých hladinách glukózy v krvi, čo určuje intenzitu glykolýzy (dodávateľ acetyl-Co. A), PPP (dodávateľ NADFH 2 a CO 2). V podmienkach hladovania a cukrovky je syntéza GI nepravdepodobná, pretože nie. Gl (pri cukrovke sa nedostane do tkanív, ale je v krvi), preto bude aktivita glykolýzy a PPP nízka.

Ale za týchto podmienok sú v pečeňových mitochondriách zásoby CH 3 -COSCo. A (zdroj ß-oxidácie FA). Avšak tento acetyl-Co. A nevstupuje do reakcií syntézy FA, ​​pretože musí byť obmedzený produktmi PC, CO 2 a NADH 2. V tomto prípade je pre telo výhodnejšie syntetizovať cholesterol, ktorý vyžaduje iba NADFH 2 a acetyl-Co . Čo sa deje počas pôstu a cukrovky?

Biosyntéza TG a PL K syntéze TG dochádza z glycerolu (Gn) a FA, hlavne stearovej a palmitovej kyseliny olejovej. Biosyntéza TG v tkanivách prebieha tvorbou glycerol-3-fosfátu ako medziproduktu. V obličkách a enterocytoch, kde je aktivita glycerolkinázy vysoká, je Gn fosforylovaný ATP na glycerolfosfát.

V tukovom tkanive a svaloch je v dôsledku veľmi nízkej aktivity glycerolkinázy tvorba glycero-3-fosfátu spojená najmä s glykolýzou. Je známe, že glykolýzou vzniká DAP (dihydroxyacetón fosfát), ktorý sa v prítomnosti glycerol fosfátu-DG môže premeniť na G-3 ph (glycerol-3 fosfát).

V pečeni sa pozorujú obe cesty tvorby g-3-ph. V prípadoch, keď je obsah glukózy vo FA znížený (počas hladovania), sa tvorí len malé množstvo G-3-ph. Preto FA uvoľnené v dôsledku lipolýzy nemožno použiť na resyntézu. Preto opúšťajú VT a množstvo rezervného tuku klesá.

Syntéza nenasýtených mastných kyselín z nasýtených mastných kyselín s paralelným predlžovaním reťazca. K desaturácii dochádza pôsobením mikrozomálneho enzýmového komplexu pozostávajúceho z troch proteínových zložiek: cytochróm b 5, cytochróm b 5 reduktáza a desaturáza, ktoré obsahujú nehémové železo.

Ako substráty sa používajú NADPH a molekulárny kyslík. Tieto zložky tvoria krátky elektrónový transportný reťazec, pomocou ktorého sú v molekule mastnej kyseliny na krátky čas zahrnuté hydroxylové skupiny

Potom sa odštiepia ako voda, čo vedie k vytvoreniu dvojitej väzby v molekule mastnej kyseliny. Existuje celá rodina desaturázových podjednotiek, ktoré sú špecifické pre konkrétne miesto inzercie dvojitej väzby.

Pôvod nenasýtených mastných kyselín v bunkách tela. Metabolizmus kyseliny arachidónovej n Esenciálne a neesenciálne - Spomedzi nenasýtených mastných kyselín sa -3 a -6 mastné kyseliny nemôžu syntetizovať v ľudskom tele kvôli nedostatku enzýmového systému, ktorý by mohol katalyzovať tvorbu dvojitej väzby na - 6 alebo akákoľvek iná poloha tesne umiestnená na konci.

Medzi tieto mastné kyseliny patrí kyselina linolová (18:2, 9, 12), kyselina linolénová (18:3, 9, 12, 15) a kyselina arachidónová (20:4, 5, 8, 11, 14). Posledne menovaná je nevyhnutná iba v prípadoch nedostatku kyseliny linolovej, pretože normálne sa môže syntetizovať z kyseliny linolovej

Dermatologické zmeny boli popísané u ľudí s nedostatkom esenciálnych mastných kyselín v potrave. Typická strava dospelých obsahuje dostatočné množstvo esenciálnych mastných kyselín. Novorodenci, ktorí dostávajú stravu s nízkym obsahom tuku, však vykazujú známky kožných lézií. Zmiznú, ak sa do liečby pridá kyselina linolová.

Prípady takéhoto nedostatku sa pozorujú aj u pacientov, ktorí sú dlhodobo na parenterálnej výžive s nedostatkom esenciálnych mastných kyselín. Na prevenciu tohto stavu stačí, aby telo prijímalo esenciálne mastné kyseliny v množstve 1-2% z celkovej kalorickej potreby.

Syntéza nenasýtených mastných kyselín z nasýtených mastných kyselín s paralelným predlžovaním reťazca. K desaturácii dochádza pôsobením mikrozomálneho enzýmového komplexu pozostávajúceho z troch proteínových zložiek: cytochróm b 5, cytochróm b 5 reduktáza a desaturáza, ktoré obsahujú nehémové železo. Ako substráty sa používajú NADPH a molekulárny kyslík.

Z týchto zložiek sa vytvorí krátky elektrónový transportný reťazec, pomocou ktorého sa do molekuly mastnej kyseliny na krátky čas začlenia hydroxylové skupiny. Potom sa odštiepia ako voda, čo vedie k vytvoreniu dvojitej väzby v molekule mastnej kyseliny. Existuje celá rodina desaturázových podjednotiek, ktoré sú špecifické pre konkrétne miesto inzercie dvojitej väzby.

Tvorba a využitie ketónových teliesok n Dva hlavné typy acetónových teliesok sú acetoacetát a hydroxybutyrát. -Hydroxybutyrát je redukovaná forma acetoacetátu. Acetoacetát vzniká v pečeňových bunkách z acetyl~Co. A. K tvorbe dochádza v mitochondriálnej matrici.

Počiatočné štádium tohto procesu je katalyzované enzýmom ketotiolázou. Potom acetoacetyl. Co. A kondenzuje s ďalšou molekulou acetyl-Co. A pod vplyvom enzýmu HOMG-Co. A syntetázy. V dôsledku toho sa vytvorí -hydroxy-metylglutaryl-Co. A. Potom enzým HOMG-Co. A lyáza katalyzuje štiepenie HOMG-Co. A pre acetoacetát a acetyl-Co. A.

Následne sa pod vplyvom enzýmu b-hydroxybutyrátdehydrogenázy redukuje kyselina acetoctová, čo vedie k tvorbe kyseliny b-hydroxymaslovej.

Potom je enzým HOMG-Co. A lyáza katalyzuje štiepenie HOMG-Co. A pre acetoacetát a acetyl. Co. A. Následne sa kyselina acetoctová redukuje pod vplyvom enzýmu b-hydroxybutyrátdehydrogenázy, čo vedie k tvorbe kyseliny b-hydroxymaslovej.

n tieto reakcie sa vyskytujú v mitochondriách. Cytosol obsahuje izoenzýmy - ketotiolázy a HOMG~Co. A syntetázy, ktoré tiež katalyzujú tvorbu HOMG~Co. A, ale ako medziprodukt pri syntéze cholesterolu. Cytosolické a mitochondriálne fondy GOMG~Co. Ale nemiešajú sa.

Tvorba ketolátok v pečeni je riadená stavom výživy. Tento kontrolný účinok je posilnený inzulínom a glukagónom. Jedenie a inzulín znižujú tvorbu ketolátok, zatiaľ čo pôst stimuluje ketogenézu v dôsledku zvýšenia množstva mastných kyselín v bunkách

Počas hladovania sa zvyšuje lipolýza, zvyšuje sa hladina glukagónu a koncentrácia c. AMP v pečeni. Dochádza k fosforylácii, čím sa aktivuje HOMG-Co. A syntetázy. Allosterický inhibítor HOMG-Co. A syntetázou je sukcinyl-Co. A.

n Normálne sú ketolátky zdrojom energie pre svaly; pri dlhšom hladovaní ich môže využiť centrálny nervový systém. Treba mať na pamäti, že oxidácia ketolátok nemôže prebiehať v pečeni. V bunkách iných orgánov a tkanív sa vyskytuje v mitochondriách.

Táto selektivita je spôsobená lokalizáciou enzýmov, ktoré tento proces katalyzujú. Po prvé, a-hydroxybutyrátdehydrogenáza katalyzuje oxidáciu hydroxybutyrátu na acetoacetát v reakcii závislej od NAD+. Potom pomocou enzýmu sukcinyl Co. Acetoacetyl Co. Transferáza, koenzým A, sa pohybuje so sukcinyl Co. A pre acetoacetát.

Vznikne acetoacetyl Co. A, čo je medziprodukt posledného kola oxidácie mastných kyselín. Tento enzým sa nevytvára v pečeni. Preto tam nemôže dôjsť k oxidácii ketolátok.

Ale niekoľko dní po začiatku pôstu sa v mozgových bunkách začne prejavovať gén kódujúci tento enzým. Mozog sa tak prispôsobuje používaniu ketolátok ako alternatívneho zdroja energie, čím sa znižuje jeho potreba glukózy a bielkovín.

Tioláza dokončí štiepenie acetoacetyl-Co. A vkladanie Co. A na mieste, kde je prerušená väzba medzi atómami uhlíka a atómami uhlíka. V dôsledku toho sa vytvoria dve molekuly acetyl-Co. A.

Intenzita oxidácie ketolátok v extrahepatálnych tkanivách je úmerná ich koncentrácii v krvi. Celková koncentrácia ketolátok v krvi je zvyčajne pod 3 mg/100 ml a priemerné denné vylučovanie močom je približne 1 až 20 mg.

Za určitých metabolických podmienok, keď dochádza k intenzívnej oxidácii mastných kyselín, sa v pečeni tvoria významné množstvá takzvaných ketolátok.

Stav tela, v ktorom je koncentrácia ketolátok v krvi vyššia ako normálne, sa nazýva ketonémia. Zvýšená hladina ketolátok v moči sa nazýva ketonúria. V prípadoch, keď dôjde k závažnej ketonémii a ketonúrii, je cítiť zápach acetónu vo vydychovanom vzduchu.

Je to spôsobené spontánnou dekarboxyláciou acetoacetátu na acetón. Tieto tri príznaky ketonémie, ketonúrie a zápachu acetónu z dychu sa spájajú pod spoločný názov - ketóza

Ketóza vzniká v dôsledku nedostatku dostupných sacharidov. Napríklad počas pôstu sa ich málo dodáva (alebo nedodáva) s potravou a pri diabetes mellitus pre nedostatok hormónu inzulín, kedy sa glukóza nemôže účinne oxidovať v bunkách orgánov a tkanív.

To vedie k nerovnováhe medzi esterifikáciou a lipolýzou v tukovom tkanive smerom k intenzifikácii tukového tkaniva. Je to spôsobené spontánnou dekarboxyláciou acetoacetátu na acetón.

Množstvo acetoacetátu, ktoré sa redukuje na -hydroxybutyrát, závisí od pomeru NADH/NAD+. K tejto obnove dochádza pod vplyvom enzýmu hydroxybutyrátdehydrogenázy. Pečeň slúži ako hlavné miesto pre tvorbu ketolátok vďaka vysokému obsahu HOMG-Co. A syntetázy v mitochondriách hepatocytov.

Biosyntéza cholesterolu CS je syntetizovaná hepatocytmi (80 %), enterocytmi (10 %), obličkovými bunkami (5 %) a kožou. Denne sa tvorí 0,3-1 g cholesterolu (endogénny pool).

Funkcie cholesterolu: - nenahraditeľný účastník bunkových membrán - prekurzor steroidných hormónov - prekurzor žlčových kyselín a vitamínu D

Po rozpade molekúl polymérnych lipidov sa výsledné monoméry absorbujú v hornej časti tenkého čreva v počiatočných 100 cm.Normálne sa absorbuje 98% lipidov z potravy.

1. Krátke mastné kyseliny(nie viac ako 10 atómov uhlíka) sa absorbujú a prechádzajú do krvi bez akýchkoľvek špeciálnych mechanizmov. Tento proces je dôležitý pre dojčatá, pretože... mlieko obsahuje hlavne mastné kyseliny s krátkym a stredne dlhým reťazcom. Glycerol sa tiež vstrebáva priamo.

2. So žlčovými kyselinami vznikajú ďalšie produkty trávenia (mastné kyseliny s dlhým reťazcom, cholesterol, monoacylglyceroly). micely s hydrofilným povrchom a hydrofóbnym jadrom. Ich veľkosti sú 100-krát menšie ako najmenšie emulgované kvapôčky tuku. Prostredníctvom vodnej fázy micely migrujú ku kefovému lemu sliznice. Tu sa rozkladajú micely a lipidové zložky difúzne vnútri bunky, po ktorej sú transportované do endoplazmatického retikula.

Žlčové kyseliny aj tu môžu vstúpiť do enterocytov a potom preniknúť do krvi portálnej žily, ale väčšina z nich zostáva v chyme a dosiahne ileálnyčrevách, kde sa vstrebáva aktívnym transportom.

Resyntéza lipidov v enterocytoch

Resyntéza lipidov je syntéza lipidov v črevnej stene z exogénnych tukov vstupujúcich sem; obe môžu byť použité súčasne endogénne mastné kyseliny, preto sa resyntetizované tuky líšia od potravinových tukov a svojím zložením sú bližšie „ich“ tukom. Hlavnou úlohou tohto procesu je zviazať stredne dlhý a dlhý reťazec prijímaný z potravy mastné kyseliny s alkoholom - glycerolom alebo cholesterolom. Tým sa po prvé eliminuje ich detergentný účinok na membrány a po druhé sa vytvárajú ich transportné formy na transport krvou do tkanív.

Mastná kyselina vstupujúca do enterocytu (ako aj do ktorejkoľvek inej bunky) sa nevyhnutne aktivuje pridaním koenzýmu A. Výsledný acyl-SCoA sa zúčastňuje reakcií syntézy esterov cholesterolu, triacylglycerolov a fosfolipidov.

Aktivačná reakcia mastných kyselín

Resyntéza esterov cholesterolu

Cholesterol sa esterifikuje pomocou acyl-SCoA a enzýmu acyl-SCoA:cholesterolacyltransferáza(KLOBÚK).

Reesterifikácia cholesterolu priamo ovplyvňuje jeho vstrebávanie do krvi. V súčasnosti sa hľadajú možnosti na potlačenie tejto reakcie, aby sa znížila koncentrácia cholesterolu v krvi.

Resyntéza esteru cholesterolu

Resyntéza triacylglycerolov

Existujú dva spôsoby, ako znovu syntetizovať TAG:

Prvý spôsob, hlavný - 2-monoacylglycerid– vzniká za účasti exogénneho 2-MAG a FA v hladkom endoplazmatickom retikule enterocytov: multienzýmový komplex triacylglycerolsyntázy tvorí TAG.

Monoacylglyceridová dráha pre tvorbu TAG

Keďže 1/4 TAG v čreve je úplne hydrolyzovaná a glycerol sa nezadržiava v enterocytoch a rýchlo prechádza do krvi, vzniká relatívny nadbytok mastných kyselín, na ktoré nie je dostatok glycerolu. Preto je tu druhý, glycerolfosfát, dráha v hrubom endoplazmatickom retikule. Zdrojom glycerol-3-fosfátu je oxidácia glukózy. Je možné rozlíšiť nasledujúce reakcie:

1. Tvorba glycerol-3-fosfátu z glukózy.
2. Konverzia glycerol-3-fosfátu na kyselinu fosfatidovú.
3. Konverzia kyseliny fosfatidovej na 1,2-DAG.
4. Syntéza TAG.

Glycerolfosfátová dráha pre tvorbu TAG

Resyntéza fosfolipidov

Fosfolipidy sa syntetizujú rovnakým spôsobom ako v iných bunkách tela (pozri "Syntéza fosfolipidov"). Existujú dva spôsoby, ako to urobiť:

Prvý spôsob využíva 1,2-DAG a aktívne formy cholínu a etanolamínu na syntézu fosfatidylcholínu alebo fosfatidyletanolamínu.