Mehanizam sinteze viših masnih kiselina. Sinteza palmitinske kiseline. Aktivne grupe sintaze masnih kiselina

Supstrat za sintezu VFA je acetil-CoA, međutim, prilikom sinteze masnih kiselina (FA), u svakom ciklusu elongacije, ne koristi se sam acetil-CoA, već njegov derivat, malonil-CoA.

Ovu reakciju katalizira enzim acetil-CoA karboksilaza, ključni enzim u multienzimskom sistemu sinteze FA. Aktivnost enzima regulirana je negativnom povratnom spregom. Inhibitor je proizvod sinteze: dugolančani acil-CoA (n=16) - palmitoil-CoA. Aktivator je citrat. Neproteinski dio ovog enzima uključuje vitamin H (biotin).

Nakon toga, tokom sinteze masnih kiselina, molekul acil-CoA se postepeno produžava za 2 atoma ugljika u svakoj fazi zbog malonil-CoA, koji gubi CO 2 u ovom procesu elongacije.

Nakon formiranja malonil-CoA, glavne reakcije sinteze masnih kiselina katalizira jedan enzim - sintetaza masnih kiselina (fiksirana na membranama endoplazmatskog retikuluma). Sintetaza masnih kiselina sadrži 7 aktivnih mjesta i ACP (acil transfer protein). Vezivno mjesto malonil-CoA sadrži neproteinsku komponentu - vitamin B 3 (pantotenska kiselina). Redosled jednog ciklusa reakcija sinteze VLC prikazan je na slici 45.

Fig.45. Reakcije sinteze viših masnih kiselina

Nakon završetka ciklusa, acil-ACP ulazi u sljedeći ciklus sinteze. Nova molekula malonil-CoA dodaje se slobodnoj SH grupi proteina za prijenos acil. Zatim se acilni ostatak eliminiše, prenosi na malonilni ostatak (uz istovremenu dekarboksilaciju) i ciklus reakcija se ponavlja.

Dakle, ugljikovodični lanac buduće masne kiseline postepeno raste (za svaki ciklus - za dva atoma ugljika). To se događa dok se ne produži na 16 atoma ugljika (u slučaju sinteze palmitinske kiseline) ili više (sinteza drugih masnih kiselina). Nakon toga dolazi do tiolize i formira se aktivni oblik masne kiseline, acil-CoA.

Za normalan tok sinteze viših masnih kiselina neophodni su sljedeći uslovi:

1) Unošenje ugljenih hidrata čijom oksidacijom nastaju neophodni supstrati i NADPH 2.

2) Visok energetski naboj ćelije - visok sadržaj ATP-a, koji osigurava oslobađanje citrata iz mitohondrija u citoplazmu.

Komparativne karakteristike b-oksidacije i sinteze viših masnih kiselina:

1 . b-oksidacija se dešava u mitohondrijama, a sinteza masnih kiselina u citoplazmi na membranama endoplazmatskog retikuluma. Međutim, acetil-CoA formiran u mitohondrijima ne može sam proći kroz membrane. Dakle, postoje mehanizmi za transport acetil-CoA iz mitohondrija u citoplazmu uz učešće enzima Krebsovog ciklusa (slika 46).

Fig.46. Mehanizam transporta acetil-CoA iz mitohondrija u citoplazmu.

Ključni enzimi TCA ciklusa su citrat sintaza i izocitrat dehidrogenaza. Glavni alosterični regulatori ovih enzima su ATP i ADP. Ako u ćeliji ima puno ATP-a, tada ATP djeluje kao inhibitor ovih ključnih enzima. Međutim, izocitrat dehidrogenazu inhibira ATP više nego citrat sintetaza. To dovodi do nakupljanja citrata i izocitrata u mitohondrijskom matriksu. Kada se akumulira, citrat napušta mitohondrije u citoplazmu. Citoplazma sadrži enzim citrat liazu. Ovaj enzim razlaže citrat u PAA i acetil-CoA.

Dakle, uslov za oslobađanje acetil-CoA iz mitohondrija u citoplazmu je dobra opskrba ćelije ATP-om. Ako u ćeliji ima malo ATP-a, onda se acetil-CoA razlaže na CO 2 i H 2 O.

2 . Tokom b-oksidacije, intermedijeri su povezani sa HS-CoA, a u sintezi masnih kiselina, intermedijeri su povezani sa posebnim proteinom za prijenos acil (ACP). Ovo je složen protein. Njegov neproteinski dio je po strukturi sličan CoA i sastoji se od tioetilamina, pantotenske kiseline (vitamin B 3) i fosfata.

3 . U b-oksidaciji, NAD i FAD se koriste kao oksidaciono sredstvo. Prilikom sinteze masnih kiselina potreban je redukcioni agens - koristi se NADP*H 2.

U ćeliji postoje 2 glavna izvora NADP*H 2 za sintezu masnih kiselina:

a) pentozofosfatni put za razgradnju ugljikohidrata;

Sinteza masnih kiselina odvija se u citoplazmi ćelije. Mitohondrije uglavnom uključuju produžavanje postojećih lanaca masnih kiselina. Utvrđeno je da se palmitinska kiselina (16 atoma ugljenika) sintetiše u citoplazmi ćelija jetre, au mitohondrijima ovih ćelija iz palmitinske kiseline koja je već sintetizovana u citoplazmi ćelije ili iz masnih kiselina egzogenog porekla, tj. koje dolaze iz crijeva, stvaraju se masne kiseline koje sadrže 18, 20 i 22 atoma ugljika.

Prva reakcija u biosintezi masnih kiselina je karboksilacija acetil-CoA, za koju su potrebni bikarbonat, ATP i joni mangana. Ovu reakciju katalizira enzim acetil-CoA karboksilaza. Enzim sadrži biotin kao prostetičku grupu. Avidin, inhibitor biotina, inhibira ovu reakciju, kao i sintezu masnih kiselina općenito.

Utvrđeno je da se acetil-CoA karboksilaza sastoji od različitog broja identičnih podjedinica, od kojih svaka sadrži biotin, biotin karboksilazu, karboksibiotin transfer protein, transkarboksilazu, kao i regulatorni alosterički centar, tj. je multienzimski kompleks.

Reakcija se odvija u dvije faze: I - karboksilacija biotina uz učešće ATP-a i II - prijenos karboksilne grupe na acetil-CoA, što rezultira stvaranjem malonil-CoA:

Multienzimski kompleks nazvan sintetaza masnih kiselina (FAS) sastoji se od 6 enzima povezanih sa takozvanim proteinom za prijenos acil (ACP). Ovaj protein igra ulogu CoA u sistemu sintetaze. Evo redosleda reakcija koje se dešavaju tokom sinteze masnih kiselina:

Formiranje butiril-ACP završava samo prvi od 7 ciklusa, u svakom od kojih je početak dodavanje malonil-ACP molekula na karboksilni kraj rastućeg lanca masnih kiselina. U ovom slučaju, distalna karboksilna grupa malonil-ACP se odcjepljuje u obliku CO2. Na primjer, butiril-ACP formiran u prvom ciklusu stupa u interakciju s malonil-ACP:

Sinteza masnih kiselina se završava cijepanjem HS-ACP od acil-ACP pod utjecajem enzima deacilaze. Na primjer:

Ukupna jednadžba za sintezu palmitinske kiseline može se napisati na sljedeći način:

Stvaranje nezasićenih masnih kiselina. Produženje masnih kiselina.

palmitoleinska i oleinska - sintetizirana iz palmitinske i stearinske kiseline.

Uz desaturaciju masnih kiselina (formiranje dvostrukih veza), u mikrosomima dolazi i do njihovog produženja (elongacije), a oba se ova procesa mogu kombinovati i ponavljati. Produženje lanca masnih kiselina nastaje uzastopnim dodavanjem fragmenata sa dva ugljika u odgovarajući acil-CoA uz učešće malonil-CoA i NADPH. Enzimski sistem koji katalizuje produžavanje masnih kiselina naziva se elongaza. Dijagram prikazuje puteve konverzije palmitinske kiseline u reakcijama desaturacije i elongacije.

Regulacija sinteze FA:

asocijacija/disocijacija kompleksa podjedinica enzima Ac-CoA karboksilaze. Aktivator – citrat; inhibitor – palmitoil-CoA.

fosforilacija/de=//=. Fosforilirani f. neaktivni (glukagon i adrenalin). Inzulin izaziva defosforilaciju - postaje aktivan.

indukcija sinteze enzima. Prekomjerna potrošnja vode – ubrzanje pretvaranja kataboličkih proizvoda u masti; Post ili ishrana bogata mastima dovodi do smanjenja sinteze enzima i masti.

Sinteza masnih kiselina odvija se u citoplazmi ćelije. Mitohondrije uglavnom uključuju produžavanje postojećih lanaca masnih kiselina. Utvrđeno je da se palmitinska kiselina (16 atoma ugljenika) sintetiše u citoplazmi ćelija jetre, au mitohondrijima ovih ćelija iz palmitinske kiseline koja je već sintetizovana u citoplazmi ćelije ili iz masnih kiselina egzogenog porekla, tj. koje dolaze iz crijeva, stvaraju se masne kiseline koje sadrže 18, 20 i 22 atoma ugljika. Prva reakcija u biosintezi masnih kiselina je karboksilacija acetil-CoA, za koju su potrebni bikarbonat, ATP i joni mangana. Ovu reakciju katalizira enzim acetil-CoA karboksilaza. Enzim sadrži biotin kao prostetičku grupu. Reakcija se odvija u dvije faze: I - karboksilacija biotina uz učešće ATP-a i II - prijenos karboksilne grupe na acetil-CoA, što rezultira stvaranjem malonil-CoA. Malonil-CoA je prvi specifični proizvod biosinteze masnih kiselina. U prisustvu odgovarajućeg enzimskog sistema, malonil-CoA se brzo pretvara u masne kiseline. Redoslijed reakcija koje se odvijaju tijekom sinteze masnih kiselina:

Zatim se ciklus reakcija ponavlja. U poređenju sa β-oksidacijom, biosinteza masnih kiselina ima niz karakterističnih karakteristika: sinteza masnih kiselina se uglavnom odvija u citosolu ćelije, a oksidacija u mitohondrijima; učešće u procesu biosinteze malonil-CoA masnih kiselina, koja nastaje vezivanjem CO2 (u prisustvu biotinskog enzima i ATP-a) sa acetil-CoA; acil-transfer protein (HS-ACP) je uključen u sve faze sinteze masnih kiselina; tokom biosinteze nastaje D(–)-izomer 3-hidroksi kiseline, a ne L(+)-izomer, kao što je slučaj kod β-oksidacije masnih kiselina; neophodan za sintezu masnih kiselina koenzim NADPH.

50. Holesterol - holesterol je organsko jedinjenje, prirodni masni (lipofilni) alkohol koji se nalazi u ćelijskim membranama svih životinjskih organizama sa izuzetkom nenuklearnih (prokariota). Nerastvorljiv u vodi, rastvorljiv u mastima i organskim rastvaračima. Biološka uloga. Kolesterol u sastavu stanične plazma membrane igra ulogu dvoslojnog modifikatora, dajući mu određenu krutost povećanjem gustoće „pakiranja“ molekula fosfolipida. Dakle, holesterol je stabilizator fluidnosti plazma membrane. Kolesterol otvara lanac biosinteze steroidnih polnih hormona i kortikosteroida, služi kao osnova za stvaranje žučnih kiselina i vitamina D, sudjeluje u regulaciji propusnosti stanica i štiti crvena krvna zrnca od djelovanja hemolitičkih otrova. Razmjena holesterola. Slobodni holesterol podliježe oksidaciji u jetri i organima koji sintetiziraju steroidne hormone (nadbubrežne žlijezde, testisi, jajnici, posteljica). Ovo je jedini proces ireverzibilnog uklanjanja holesterola iz membrana i lipoproteinskih kompleksa. Svakog dana se 2-4% holesterola potroši za sintezu steroidnih hormona. U hepatocitima se 60-80% kolesterola oksidira u žučne kiseline, koje se kao dio žuči oslobađaju u lumen tankog crijeva i učestvuju u varenju (emulzifikaciji masti). Zajedno sa žučnim kiselinama u tanko crijevo se oslobađa mala količina slobodnog kolesterola, koji se dijelom uklanja izmetom, a ostatak se otapa i zajedno sa žučnim kiselinama i fosfolipidima apsorbira u zidovima tankog crijeva. Žučne kiseline osiguravaju razgradnju masti na sastavne dijelove (emulgiranje masti). Nakon obavljanja ove funkcije, 70-80% preostalih žučnih kiselina apsorbira se u završnom dijelu tankog crijeva (ileum) i ulazi u sistem portalne vene u jetru. Ovdje je vrijedno napomenuti da žučne kiseline imaju još jednu funkciju: one su najvažniji stimulans za održavanje normalnog funkcionisanja (motiliteta) crijeva. U jetri se počinju sintetizirati nepotpuno formirani (u nastajanju) lipoproteini visoke gustoće. Konačno, HDL se formira u krvi od posebnih proteina (apoproteina) hilomikrona, VLDL i holesterola koji dolaze iz tkiva, uključujući i arterijski zid. Jednostavnije, ciklus holesterola se može objasniti na sledeći način: holesterol u lipoproteinima prenosi mast iz jetre u različite delove vašeg tela, koristeći krvne sudove kao transportni sistem. Nakon što se mast isporuči, holesterol se vraća u jetru i ponovo ponavlja svoj rad. Primarne žučne kiseline. (holni i henodeoksiholni) se sintetiziraju u hepatocitima jetre iz kolesterola. Sekundarna: deoksiholna kiselina (u početku se sintetizira u debelom crijevu). Žučne kiseline nastaju u i izvan mitohondrija hepatocita iz holesterola uz učešće ATP-a. Hidroksilacija tokom stvaranja kiselina događa se u endoplazmatskom retikulumu hepatocita. Primarnu sintezu žučnih kiselina inhibiraju (inhibiraju) žučne kiseline prisutne u krvi. Međutim, ako je apsorpcija žučnih kiselina u krv nedovoljna, na primjer, zbog teškog oštećenja crijeva, tada jetra, sposobna proizvesti ne više od 5 g žučnih kiselina dnevno, neće moći nadoknaditi količinu žučne kiseline potrebne organizmu. Žučne kiseline su glavni sudionici enterohepatične cirkulacije kod ljudi. Sekundarne žučne kiseline (deoksiholna, litoholna, ursodeoksiholna, aloholna i druge) nastaju iz primarnih žučnih kiselina u debelom crevu pod uticajem crevne mikroflore. Njihov broj je mali. Deoksiholna kiselina se apsorbuje u krv i izlučuje je u jetri kao deo žuči. Litoholna kiselina se apsorbuje mnogo slabije od deoksiholne kiseline.

• 
  U poređenju sa β-oksidacijom biosinteza masno kiseline ima niz karakterističnih osobina: sinteza masno kiseline uglavnom se dešava u citosolu ćelije, a oksidacija...


• 
  Biosinteza trigliceridi (triacilgliceroli). Biosinteza masno kiseline Masti se mogu sintetizirati i iz proizvoda razgradnje masti i iz ugljikohidrata.


• 
  BIOSINTEZA TRIGLICERIDI. Sinteza triglicerida se odvija iz glicerola i masno kiseline(uglavnom stearinska, pa.


• 
  Biosinteza masno kiseline. Sinteza masno kiseline


• 
  Biosinteza masno kiseline. Sinteza masno kiseline javlja u citoplazmi ćelije. Većina udlija se javlja u mitohondrijama.

Formiranje acetil-CoA i njegov transport u citosol

Sinteza masnih kiselina se dešava tokom perioda apsorpcije. Aktivna glikoliza i naknadna oksidativna dekarboksilacija piruvata doprinose povećanju koncentracije acetil-CoA u mitohondrijskom matriksu. Pošto se sinteza masnih kiselina odvija u citosolu ćelija, acetil-CoA se mora transportovati kroz unutrašnju mitohondrijalnu membranu u citosol. Međutim, unutrašnja membrana mitohondrija je nepropusna za acetil-CoA, pa se u mitohondrijskom matriksu acetil-CoA kondenzira sa oksaloacetatom i formira citrat uz učešće citrat sintaze:

Acetil-CoA + Oksaloacetat -> Citrat + HS-CoA.

Translokaza zatim transportuje citrat u citoplazmu (Slika 8-35).

Do prijenosa citrata u citoplazmu dolazi tek kada se poveća količina citrata u mitohondrijima, kada se izocitrat dehidrogenaza i α-ketoglutarat dehidrogenaza inhibiraju visokim koncentracijama NADH i ATP. Ova situacija nastaje u periodu apsorpcije, kada ćelija jetre prima dovoljnu količinu izvora energije. U citoplazmi, citrat se razgrađuje enzimom citrat liazom:

Citrat + HSKOA + ATP → Acetil-CoA + ADP + Pi + oksaloacetat.

Acetil-CoA u citoplazmi služi kao početni supstrat za sintezu masnih kiselina, a oksaloacetat u citosolu prolazi kroz sljedeće transformacije (vidi dijagram ispod).

Piruvat se transportuje nazad u mitohondrijski matriks. NADPH, smanjen kao rezultat djelovanja enzima malik, koristi se kao donor vodika za naknadne reakcije sinteze masnih kiselina. Drugi izvor NADPH su oksidativni koraci pentozofosfatnog puta katabolizma glukoze.

Formiranje malonil-CoA iz acetil-CoA - regulatorne reakcije u biosintezi masnih kiselina.

Prva reakcija u sintezi masnih kiselina je konverzija acetil-CoA u malonil-CoA. Enzim koji katalizuje ovu reakciju (acetil-CoA karboksilaza) klasifikovan je kao ligaza. Sadrži kovalentno vezan biotin (Slika 8-36). U prvoj fazi reakcije, CO2 se kovalentno vezuje za biotin zahvaljujući energiji ATP-a, u drugoj fazi se COO prenosi na acetil-CoA da bi nastao malonil-CoA. Aktivnost enzima acetil-CoA karboksilaze određuje brzinu svih narednih reakcija sinteze masnih kiselina.

Reakcije katalizirane sintazom masnih kiselina- enzimski kompleks koji katalizuje sintezu palmitinske kiseline, opisan je u nastavku.

Nakon stvaranja malonil-CoA, nastavlja se sinteza masnih kiselina u multienzimskom kompleksu – sintazi masnih kiselina (palmitoil sintetaza). Ovaj enzim se sastoji od 2 identična protomera, od kojih svaki ima strukturu domena i, shodno tome, 7 centara sa različitim katalitičkim aktivnostima (Slika 8-37). Ovaj kompleks sekvencijalno proširuje radikal masne kiseline za 2 atoma ugljika, čiji je donor malonil-CoA. Konačni proizvod ovog kompleksa je palmitinska kiselina, zbog čega je nekadašnji naziv ovog enzima palmitoil sintetaza.

Prva reakcija je transfer acetilne grupe acetil-CoA na tiolnu grupu cisteina putem centra acetiltransacilaze (sl. 8-38). Malonilni ostatak iz malonil-CoA se zatim prenosi na sulfhidrilnu grupu acil-transfernog proteina preko mjesta malonil transacilaze. Nakon toga, kompleks je spreman za prvi ciklus sinteze.

Acetilna grupa se kondenzuje sa malonilnim ostatkom na mestu izdvojenog CO 2 . Reakciju katalizira centar ketoacil sintaze. Rezultirajući acetoacetil radikal

Šema

Rice. 8-35. Prijenos acetilnih ostataka iz mitohondrija u citosol. Aktivni enzimi: 1 - citrat sintaza; 2 - translokaza; 3 - citrat liaza; 4 - malat dehidrogenaza; 5 - malik enzim.

Rice. 8-36. Uloga biotina u reakciji karboksilacije acetil-CoA.

Rice. 8-37. Struktura multienzimskog kompleksa - sinteza masnih kiselina. Kompleks je dimer dva identična polipeptidna lanca, od kojih svaki ima 7 aktivnih centara i protein za prijenos acil (ATP). SH grupe protomera pripadaju različitim radikalima. Jedna SH grupa pripada cisteinu, druga ostatku fosfopanteinske kiseline. Cisteinska SH grupa jednog monomera nalazi se pored 4-fosfopanteteinatne SH grupe drugog protomera. Tako su protomeri enzima raspoređeni od glave do repa. Iako svaki monomer sadrži sva katalitička mjesta, kompleks od 2 protomera je funkcionalno aktivan. Dakle, 2 masne kiseline se zapravo sintetiziraju istovremeno. Da pojednostavimo, dijagrami obično prikazuju slijed reakcija tokom sinteze jednog molekula kiseline.

se sekvencijalno reducira ketoacil reduktazom, zatim dehidrira i ponovo redukuje enoil reduktazom, aktivnim centrima kompleksa. Prvi ciklus reakcija proizvodi butiril radikal vezan za podjedinicu sintaze masne kiseline.

Prije drugog ciklusa, butiril radikal se prenosi sa položaja 2 na poziciju 1 (gdje se acetil nalazio na početku prvog ciklusa reakcija). Butirilni ostatak tada prolazi kroz iste transformacije i proširuje se za 2 atoma ugljika izvedena iz malonil-CoA.

Slični ciklusi reakcija se ponavljaju sve dok se ne formira radikal palmitinske kiseline, koji se pod dejstvom tioesteraznog centra hidrolitički odvaja od enzimskog kompleksa, pretvarajući se u slobodnu palmitinsku kiselinu (palmitat, sl. 8-38, 8-39) .

Ukupna jednadžba za sintezu palmitinske kiseline iz acetil-CoA i malonil-CoA je sljedeća:

CH 3 -CO-SKOA + 7 HOOC-CH 2 -CO-SKOA + 14 (NADPH + H +) → C 15 H 31 COOH + 7 CO 2 + 6 H 2 O + 8 HSKOA + 14 NADP +.

Glavni izvori vodonika za sintezu masnih kiselina

U svakom ciklusu biosinteze palmitinske kiseline odvijaju se 2 redukcijske reakcije,

Rice. 8-38. Sinteza palmitinske kiseline. Sintaza masnih kiselina: u prvom protomeru SH grupa pripada cisteinu, u drugom fosfopanteteinu. Nakon završetka prvog ciklusa, butiril radikal se prenosi u SH grupu prvog protomera. Zatim se ponavlja isti slijed reakcija kao u prvom ciklusu. Palmitoil-E je ostatak palmitinske kiseline povezan sa sintazom masnih kiselina. U sintetiziranoj masnoj kiselini, samo 2 distalna atoma ugljika, označena *, potiču iz acetil-CoA, a ostatak iz malonil-CoA.

Rice. 8-39. Opća shema reakcija za sintezu palmitinske kiseline.

donor vodonika u kojem je koenzim NADPH. Do redukcije NADP+ dolazi u reakcijama:

dehidrogenacija u oksidativnim fazama pentozofosfatnog puta katabolizma glukoze;

dehidrogenacija malata jabučnim enzimom;

dehidrogenacija izocitrata citosolnom NADP-zavisnom dehidrogenazom.

2. Regulacija sinteze masnih kiselina

Regulatorni enzim za sintezu masnih kiselina je acetil-CoA karboksilaza. Ovaj enzim se reguliše na nekoliko načina.

Asocijacija/disocijacija kompleksa enzimskih podjedinica. U svom neaktivnom obliku, acetil-CoA karboksilaza je zaseban kompleks, od kojih se svaka sastoji od 4 podjedinice. Aktivator enzima - citrat; stimuliše povezivanje kompleksa, usled čega se povećava aktivnost enzima. Inhibitor - palmitoil-CoA; izaziva disocijaciju kompleksa i smanjenje aktivnosti enzima (sl. 8-40).

Fosforilacija/defosforilacija acetil-CoA karboksilaze. U postapsorptivnom stanju ili tokom fizičke aktivnosti, glukagon ili epinefrin aktiviraju protein kinazu A kroz sistem adenilat ciklaze i stimulišu fosforilaciju podjedinica acetil-CoA karboksilaze. Fosforilirani enzim je neaktivan i sinteza masnih kiselina se zaustavlja. Tokom perioda apsorpcije, insulin aktivira fosfatazu, a acetil-CoA karboksilaza ulazi u defosforilirano stanje (slika 8-41). Zatim, pod uticajem citrata, dolazi do polimerizacije protomera enzima i on postaje aktivan. Osim što aktivira enzim, citrat ima još jednu funkciju u sintezi masnih kiselina. Tokom perioda apsorpcije, citrat se akumulira u mitohondrijima ćelija jetre, u kojima se acetilni ostatak transportuje u citosol.

Indukcija sinteze enzima. Dugotrajna konzumacija hrane bogate ugljikohidratima i malo masti dovodi do pojačanog lučenja inzulina koji stimulira indukciju sinteze enzima: acetil-CoA karboksilaze, sintaze masnih kiselina, citrat lijaze,

Rice. 8-40. Asocijacija/disocijacija kompleksa acetil-CoA karboksilaze.

Rice. 8-41. Regulacija acetil-CoA karboksilaze.

Rice. 8-42. Produženje palmitinske kiseline u ER. Radikal palmitinske kiseline je produžen za 2 atoma ugljika, čiji je donor malonil-CoA.

izocitrat dehidrogenaza. Posljedično, prekomjerna potrošnja ugljikohidrata dovodi do ubrzanja pretvaranja kataboličkih proizvoda glukoze u masti. Post ili jedenje hrane bogate mastima dovodi do smanjenja sinteze enzima i, shodno tome, masti.

3. Sinteza masnih kiselina iz palmitinske kiseline

Produženje masnih kiselina. U ER se palmitinska kiselina produžava uz učešće malonil-CoA. Redoslijed reakcija sličan je onom koji se događa prilikom sinteze palmitinske kiseline, ali u ovom slučaju masne kiseline nisu povezane sa sintazom masnih kiselina, već sa CoA. Enzimi uključeni u elongaciju mogu koristiti ne samo palmitinsku kiselinu, već i druge masne kiseline kao supstrate (sl. 8-42), stoga se u tijelu mogu sintetizirati ne samo stearinska kiselina, već i masne kiseline s velikim brojem atoma ugljika. .

Glavni proizvod elongacije u jetri je stearinska kiselina (C 18:0), ali u tkivu mozga nastaje velika količina masnih kiselina sa dužim lancem - od C 20 do C 24, koje su neophodne za stvaranje sfingolipida. i glikolipidi.

Sinteza drugih masnih kiselina, α-hidroksi kiselina, takođe se dešava u nervnom tkivu. Oksidaze mješovite funkcije hidroksiliraju C22 i C24 kiseline u lignocerinsku i cerebronsku kiselinu, koje se nalaze samo u lipidima mozga.

Stvaranje dvostrukih veza u radikalima masnih kiselina. Ugradnja dvostrukih veza u radikale masnih kiselina naziva se desaturacija. Glavne masne kiseline nastale u ljudskom tijelu kao rezultat desaturacije (sl. 8-43) su palmitoo-leinska (C16:1Δ9) i oleinska (C18:1Δ9).

Stvaranje dvostrukih veza u radikalima masnih kiselina događa se u ER u reakcijama koje uključuju molekularni kisik, NADH i citokrom b 5. Enzimi desaturaze masnih kiselina koji se nalaze kod ljudi ne mogu formirati dvostruke veze u radikalima masnih kiselina distalno od devetog atoma ugljika, tj. između devetog i

Rice. 8-43. Stvaranje nezasićenih masnih kiselina.

metil atoma ugljika. Stoga se masne kiseline familije ω-3 i ω-6 ne sintetiziraju u tijelu, esencijalne su i moraju se unositi hranom, jer obavljaju važne regulatorne funkcije.

Formiranje dvostruke veze u radikalu masne kiseline zahtijeva molekularni kisik, NADH, citokrom b 5 i FAD zavisnu citokrom b 5 reduktazu. Atomi vodika uklonjeni iz zasićene kiseline oslobađaju se kao voda. Jedan atom molekularnog kiseonika je uključen u molekul vode, a drugi se takođe redukuje u vodu uz učešće NADH elektrona, koji se prenose preko FADH 2 i citokroma b 5.

Eikozanoidi su biološki aktivne tvari koje većina stanica sintetizira iz polienskih masnih kiselina koje sadrže 20 atoma ugljika (riječ "eikoza" na grčkom znači 20).

4. Odnos polarnih i nepolarnih grupa na površini nativnih proteinskih molekula

5. Rastvorljivost proteina

1. Metode destrukcije tkiva i ekstrakcije proteina

2. Metode prečišćavanja proteina

3. Prečišćavanje proteina od nečistoća male molekularne težine

11. Konformaciona labilnost proteina. Denaturacija, znaci i faktori koji je uzrokuju. Zaštita od denaturacije specijaliziranim proteinima toplotnog šoka (šaperonima).

12. Principi klasifikacije proteina. Klasifikacija po sastavu i biološkim funkcijama, primjeri predstavnika pojedinih klasa.

13. Imunoglobulini, klase imunoglobulina, karakteristike strukture i funkcionisanja.

14. Enzimi, definicija. Osobine enzimske katalize. Specifičnost djelovanja enzima, vrste. Klasifikacija i nomenklatura enzima, primjeri.

1. Oksidoredukti

2.Transferi

V. Mehanizam djelovanja enzima

1. Formiranje kompleksa enzim-supstrat

3. Uloga aktivnog mjesta u enzimskoj katalizi

1. Acid-bazna kataliza

2. Kovalentna kataliza

16. Kinetika enzimskih reakcija. Ovisnost brzine enzimskih reakcija o temperaturi, pH okoline, koncentraciji enzima i supstrata. Michaelis-Menten jednadžba, Km.

17. Enzimski kofaktori: joni metala i njihova uloga u enzimskoj katalizi. Koenzimi kao derivati ​​vitamina. Funkcije koenzima vitamina B6, pp i B2 na primjeru transaminaza i dehidrogenaza.

1. Uloga metala u vezivanju supstrata za aktivno mjesto enzima

2. Uloga metala u stabilizaciji tercijarne i kvartarne strukture enzima

3. Uloga metala u enzimskoj katalizi

4. Uloga metala u regulaciji aktivnosti enzima

1. Ping-pong mehanizam

2. Sekvencijalni mehanizam

18. Inhibicija enzima: reverzibilna i ireverzibilna; konkurentne i nekonkurentne. Lijekovi kao inhibitori enzima.

1. Konkurentska inhibicija

2. Nekonkurentna inhibicija

1. Specifični i nespecifični inhibitori

2. Ireverzibilni inhibitori enzima kao lijekovi

20. Regulacija katalitičke aktivnosti enzima kovalentnom modifikacijom putem fosforilacije i defosforilacije.

21. Udruživanje i disocijacija protomera na primjeru protein kinaze a i ograničene proteolize nakon aktivacije proteolitičkih enzima kao načina regulacije katalitičke aktivnosti enzima.

22. Izoenzimi, njihovo porijeklo, biološki značaj, navedite primjere. Određivanje enzima i izoenzimskog spektra krvne plazme u svrhu dijagnosticiranja bolesti.

23. Enzimopatije su nasljedne (fenilketonurija) i stečene (skorbut). Upotreba enzima za liječenje bolesti.

24. Opća shema sinteze i razgradnje pirimidinskih nukleotida. Regulativa. Orotacidurija.

25. Opća shema sinteze i razgradnje purinskih nukleotida. Regulativa. Giht.

27. Azotne baze uključene u strukturu nukleinskih kiselina su purin i pirimidin. Nukleotidi koji sadrže ribozu i deoksiribozu. Struktura. Nomenklatura.

28. Primarna struktura nukleinskih kiselina. DNK i RNK su sličnosti i razlike u sastavu, lokalizaciji u ćeliji i funkcijama.

29. Sekundarna struktura DNK (Watson i Crick model). Veze koje stabilizuju sekundarnu strukturu DNK. Komplementarnost. Chargaffovo pravilo. Polaritet. Antiparalelizam.

30. Hibridizacija nukleinskih kiselina. Denaturacija i renativacija DNK. Hibridizacija (DNK-DNK, DNK-RNA). Laboratorijske dijagnostičke metode zasnovane na hibridizaciji nukleinskih kiselina.

32. Replikacija. Principi replikacije DNK. Faze replikacije. Iniciranje. Proteini i enzimi uključeni u formiranje replikacijske vilice.

33. Produženje i završetak replikacije. Enzimi. Asimetrična sinteza DNK. Fragmenti Okazakija. Uloga DNK ligaze u formiranju kontinuiranih i zaostalih lanaca.

34. Oštećenja i popravka DNK. Vrste oštećenja. Metode reparacije. Defekti reparacionih sistema i nasledne bolesti.

35. Karakteristike transkripcije komponenti sistema za sintezu RNK. Struktura DNK zavisne RNK polimeraze: uloga podjedinica (α2ββ′δ). Pokretanje procesa. Elongacija, terminacija transkripcije.

36. Primarni prepis i njegova obrada. Ribozimi kao primjer katalitičke aktivnosti nukleinskih kiselina. Biorole.

37. Regulacija transkripcije kod prokariota. Teorija operona, regulacija indukcijom i represijom (primjeri).

1. Teorija operona

2. Indukcija sinteze proteina. Lac operon

3. Represija sinteze proteina. Triptofan i histidin operoni

39. Sastavljanje polipeptidnog lanca na ribozomu. Formiranje inicijacionog kompleksa. Elongacija: formiranje peptidne veze (reakcija transpeptidacije). Translokacija. Translocase. Raskid.

1. Inicijacija

2. Izduženje

3. Raskid

41. Savijanje proteina. Enzimi. Uloga chaperona u savijanju proteina. Savijanje proteinskog molekula pomoću šaperoninskog sistema. Bolesti povezane s poremećajima savijanja proteina su prionske bolesti.

42. Osobine sinteze i obrade izlučenih proteina (na primjer, kolagen i inzulin).

43. Biohemija ishrane. Glavne komponente ljudske hrane, njihova biološka uloga, svakodnevna potreba za njima. Esencijalne komponente hrane.

44. Proteinska ishrana. Biološka vrijednost proteina. Balans azota. Potpunost proteinske ishrane, proteinske norme u ishrani, nedostatak proteina.

45. Varenje proteina: gastrointestinalne proteaze, njihova aktivacija i specifičnost, pH optimum i rezultat djelovanja. Formiranje i uloga hlorovodonične kiseline u želucu. Zaštita ćelija od delovanja proteaza.

1. Nastanak i uloga hlorovodonične kiseline

2. Mehanizam aktivacije pepsina

3. Starosne karakteristike varenja proteina u želucu

1. Aktivacija enzima pankreasa

2. Specifičnost djelovanja proteaze

47. Vitamini. Klasifikacija, nomenklatura. Provitamini. Hipo-, hiper- i avitaminoza, uzroci. Stanja zavisna od vitamina i otporna na vitamine.

48. Mineralne supstance hrane, makro- i mikroelementi, biološka uloga. Regionalne patologije povezane s nedostatkom mikroelemenata.

3. Fluidnost membrana

1. Struktura i svojstva membranskih lipida

51. Mehanizmi prenosa supstance kroz membrane: jednostavna difuzija, pasivni simport i antiport, aktivni transport, regulisani kanali. Membranski receptori.

1. Primarni aktivni transport

2. Sekundarni aktivni transport

Membranski receptori

3. Endergonske i eksergoničke reakcije

4. Spoj eksergonijskih i endergonijskih procesa u organizmu

2. Struktura ATP sintaze i ATP sinteze

3. Koeficijent oksidativne fosforilacije

4. Kontrola disanja

56. Formiranje reaktivnih vrsta kiseonika (singlet kiseonik, vodonik peroksid, hidroksilni radikal, peroksinitril). Mjesto nastanka, obrasci reakcija, njihova fiziološka uloga.

57. Mehanizam štetnog dejstva reaktivnih vrsta kiseonika na ćelije (pol, oksidacija proteina i nukleinskih kiselina). Primjeri reakcija.

1) Inicijacija: stvaranje slobodnih radikala (l)

2) Razvoj lanca:

3) Uništavanje lipidne strukture

1. Struktura kompleksa piruvat dehidrogenaze

2. Oksidativna dekarboksilacija piruvata

3. Odnos između oksidativne dekarboksilacije piruvata i cpe

59. Ciklus limunske kiseline: redoslijed reakcija i karakteristike enzima. Uloga ciklusa u metabolizmu.

1. Redoslijed reakcija citratnog ciklusa

60. Ciklus limunske kiseline, dijagram procesa. Komunikacija ciklusa u svrhu prijenosa elektrona i protona. Regulacija ciklusa limunske kiseline. Anaboličke i anaplerotične funkcije citratnog ciklusa.

61. Osnovni životinjski ugljikohidrati, biološka uloga. Ugljikohidrati u hrani, probava ugljikohidrata. Apsorpcija proizvoda za varenje.

Metode za određivanje glukoze u krvi

63. Aerobna glikoliza. Redoslijed reakcija koje dovode do stvaranja piruvata (aerobna glikoliza). Fiziološki značaj aerobne glikolize. Upotreba glukoze za sintezu masti.

1. Faze aerobne glikolize

64. Anaerobna glikoliza. Glikolitička oksidoredukcijska reakcija; fosforilacija supstrata. Distribucija i fiziološki značaj anaerobne razgradnje glukoze.

1. Anaerobne reakcije glikolize

66. Glikogen, biološki značaj. Biosinteza i mobilizacija glikogena. Regulacija sinteze i razgradnje glikogena.

68. Nasljedni poremećaji metabolizma monosaharida i disaharida: galaktozemija, intolerancija na fruktozu i disaharide. Glikogenoze i aglikogenoze.

2. Aglikogenoze

69. Lipidi. Opće karakteristike. Biološka uloga. Klasifikacija lipida Visoke masne kiseline, strukturne karakteristike. Polienske masne kiseline. triacilgliceroli...

72. Depozicija i mobilizacija masti u masnom tkivu, fiziološka uloga ovih procesa. Uloga inzulina, adrenalina i glukagona u regulaciji metabolizma masti.

73. Razgradnja masnih kiselina u ćeliji. Aktivacija i prijenos masnih kiselina u mitohondrije. B-oksidacija masnih kiselina, energetski efekat.

74. Biosinteza masnih kiselina. Glavne faze procesa. Regulacija metabolizma masnih kiselina.

2. Regulacija sinteze masnih kiselina

76. Holesterol. Putevi ulaska, upotrebe i izlučivanja iz organizma. Nivo holesterola u serumu. Biosinteza holesterola, njene faze. Regulacija sinteze.

81. Indirektna deaminacija aminokiselina. Dijagram procesa, supstrati, enzimi, kofaktori.

Prijenos acetilnih ostataka iz mitohondrija u citosol. Aktivni enzimi: 1 - citrat sintaza; 2 - translokaza; 3 - citrat liaza; 4 - malat dehidrogenaza; 5 - malik enzim.

Rice. 8-36. Uloga biotina u reakciji karboksilacije acetil-CoA.

Rice. 8-37.Struktura multienzimskog kompleksa - sinteza masnih kiselina. Kompleks je dimer dva identična polipeptidna lanca, od kojih svaki ima 7 aktivnih centara i protein za prijenos acil (ATP). SH grupe protomera pripadaju različitim radikalima. Jedna SH grupa pripada cisteinu, druga ostatku fosfopanteinske kiseline. Cisteinska SH grupa jednog monomera nalazi se pored 4-fosfopanteteinatne SH grupe drugog protomera. Tako su protomeri enzima raspoređeni od glave do repa. Iako svaki monomer sadrži sva katalitička mjesta, kompleks od 2 protomera je funkcionalno aktivan. Dakle, 2 masne kiseline se zapravo sintetiziraju istovremeno. Da pojednostavimo, dijagrami obično prikazuju slijed reakcija tokom sinteze jednog molekula kiseline.

Sinteza palmitinske kiseline. Sintaza masnih kiselina: u prvom protomeru SH grupa pripada cisteinu, u drugom fosfopanteteinu. Nakon završetka prvog ciklusa, butiril radikal se prenosi u SH grupu prvog protomera. Zatim se ponavlja isti slijed reakcija kao u prvom ciklusu. Palmitoil-E je ostatak palmitinske kiseline povezan sa sintazom masnih kiselina. U sintetiziranoj masnoj kiselini, samo 2 distalna atoma ugljika, označena *, potiču iz acetil-CoA, a ostatak iz malonil-CoA.

Rice. 8-42.Produženje palmitinske kiseline u ER. Radikal palmitinske kiseline je produžen za 2 atoma ugljika, čiji je donor malonil-CoA.

2. Regulacija sinteze masnih kiselina

Regulatorni enzim za sintezu masnih kiselina je acetil-CoA karboksilaza. Ovaj enzim se reguliše na nekoliko načina.

Asocijacija/disocijacija kompleksa enzimskih podjedinica. U svom neaktivnom obliku, acetil-CoA karboksilaza je zaseban kompleks, od kojih se svaka sastoji od 4 podjedinice. Aktivator enzima - citrat; stimuliše povezivanje kompleksa, usled čega se povećava aktivnost enzima. Inhibitor - palmitoil-CoA; uzrokuje disocijaciju kompleksa i smanjenje aktivnosti enzima.

Fosforilacija/defosforilacija acetil-CoA karboksilaze. U postapsorptivnom stanju ili tokom fizičke aktivnosti, glukagon ili epinefrin aktiviraju protein kinazu A kroz sistem adenilat ciklaze i stimulišu fosforilaciju podjedinica acetil-CoA karboksilaze. Fosforilirani enzim je neaktivan i sinteza masnih kiselina se zaustavlja. Tokom perioda apsorpcije, insulin aktivira fosfatazu, a acetil-CoA karboksilaza ulazi u defosforilirano stanje (slika 8-41). Zatim, pod uticajem citrata, dolazi do polimerizacije protomera enzima i on postaje aktivan. Osim što aktivira enzim, citrat ima još jednu funkciju u sintezi masnih kiselina. Tokom perioda apsorpcije, citrat se akumulira u mitohondrijima ćelija jetre, u kojima se acetilni ostatak transportuje u citosol.

Indukcija sinteze enzima. Dugotrajna konzumacija hrane bogate ugljikohidratima i malo masti dovodi do pojačanog lučenja inzulina koji stimulira indukciju sinteze enzima: acetil-CoA karboksilaze, sintaze masnih kiselina, citrat lijaze, izocitrat dehidrogenaze. Posljedično, prekomjerna potrošnja ugljikohidrata dovodi do ubrzanja pretvaranja kataboličkih proizvoda glukoze u masti. Post ili jedenje hrane bogate mastima dovodi do smanjenja sinteze enzima i, shodno tome, masti.

"