التخليق الحيوي للأحماض الدهنية. التخليق الحيوي للأحماض الدهنية المشبعة، تكوين الأسيتيل-SCoA من حامض الستريك

تخليق حمض البالمتيك (C16) من أسيتيل CoA.

1) يحدث في سيتوبلازم خلايا الكبد والأنسجة الدهنية.

2) الأهمية: لتخليق الدهون والدهون الفوسفاتية.

3) يحدث بعد الأكل (خلال فترة الامتصاص).

4) يتكون من أسيتيل CoA الذي تم الحصول عليه من الجلوكوز (تحلل السكر → ODPVK → Acetyl-CoA).

5) في هذه العملية، يتم تكرار 4 ردود فعل بالتتابع:

التكثيف ← التخفيض ← الجفاف ← التخفيض.

في نهاية كل دورة LCD يطول بمقدار 2 ذرات كربون.

المتبرع 2C هو malonyl-CoA.

6) يشارك NADPH + H + في تفاعلين اختزال (50% يأتي من PPP، و50% من إنزيم MALIC).

7) يحدث التفاعل الأول فقط مباشرة في السيتوبلازم (التنظيمي).

تعتمد الحلقات الأربعة المتبقية على مركب سينسيز بالميتات خاص (تخليق حمض البالمتيك فقط)

8) وظائف الإنزيم التنظيمي في السيتوبلازم - أسيتيل CoA كربوكسيلاز (ATP، فيتامين H، البيوتين، الفئة الرابعة).

هيكل مجمع سينسيز بالميتات

سينسيز بالميتات هو إنزيم يتكون من وحدتين فرعيتين.

يتكون كل منها من PPC واحد، حيث يوجد 7 مراكز نشطة.

كل موقع نشط يحفز رد فعله الخاص.

تحتوي كل قدرة لكل نقرة (PPC) على بروتين نقل الأسيل (ATP)، والذي يتم تصنيعه (يحتوي على فوسفوبانتيتونات).

كل وحدة فرعية لديها مجموعة HS. في إحداهما، تنتمي مجموعة HS إلى السيستين، وفي الأخرى إلى حمض الفوسفوبانتوثينيك.

آلية

1) لا يمكن لأسيتيل كوا، الذي يتم الحصول عليه من الكربوهيدرات، أن يدخل السيتوبلازم، حيث يحدث تخليق FA. ويخرج من خلال التفاعل الأول لدورة TCA - تكوين السيترات.

2) في السيتوبلازم، يتحلل السيترات إلى أسيتيل كوا وأوكسالوأسيتات.

3) أوكسالوسيتات → مالات (تفاعل دورة TCA في الاتجاه المعاكس).

4) المالات → البيروفات، والذي يستخدم في ODPVC.

5) أسيتيل مرافق الإنزيم أ ← تخليق FA.

6) يتم تحويل أسيتيل CoA إلى malonyl-CoA بواسطة كربوكسيلاز أسيتيل CoA.

تنشيط إنزيم أسيتيل CoA كربوكسيلاز:

أ) عن طريق تعزيز تخليق الوحدات الفرعية تحت تأثير الأنسولين - يتم تصنيع ثلاثة رباعيات بشكل منفصل

ب) تحت تأثير السيترات، تتحد ثلاثة رباعيات ويتم تنشيط الإنزيم

ج) أثناء الصيام، يثبط الجلوكاجون الإنزيم (عن طريق الفسفرة)، ولا يحدث تخليق الدهون

7) يتم نقل أسيتيل CoA واحد من السيتوبلازم إلى مجموعة HS (من السيستين) من سينسيز بالميتات؛ واحد من malonyl-CoA لكل مجموعة HS من الوحدة الفرعية الثانية. مزيد من سينسيز بالميتات يحدث:

8) تكثيفها (أسيتيل CoA و malonyl-CoA)

9) التخفيض (الجهة المانحة - NADPH + H + من تعادل القوة الشرائية)

10) الجفاف

11) الاختزال (المتبرع – NADPH + H + من إنزيم MALIC).

ونتيجة لذلك، يزيد جذري الأسيل بمقدار ذرتين كربون.

تعبئة الدهون

أثناء الصيام أو النشاط البدني لفترات طويلة، يتم إطلاق الجلوكاجون أو الأدرينالين. يقومون بتنشيط TAG lipase في الأنسجة الدهنية، والذي يقع في الخلايا الشحمية ويسمى الليباز الأنسجة(حساس للهرمونات). يقوم بتكسير الدهون الموجودة في الأنسجة الدهنية إلى جلسرين وأحماض دهنية. يذهب الجلسرين إلى الكبد لتكوين الجلوكوز. تدخل FAs الدم، وترتبط بالألبومين وتنتقل إلى الأعضاء والأنسجة، وتستخدم كمصدر للطاقة (من قبل جميع الأعضاء، باستثناء الدماغ، والذي يستخدم أجسام الجلوكوز والكيتون أثناء الصيام أو التمرين لفترات طويلة).

بالنسبة لعضلة القلب، FA هو المصدر الرئيسي للطاقة.

الأكسدة

الأكسدة– عملية تقسيم FAs من أجل استخلاص الطاقة.

1) مسار محدد لتقويض FA إلى أسيتيل CoA.

2) يحدث في الميتوكوندريا.

3) يتضمن 4 تفاعلات متكررة (أي دورية مشروطة):

الأكسدة → الماء → الأكسدة → الانقسام.

4) في نهاية كل دورة، يتم اختصار FA بمقدار 2 ذرات كربون على شكل أسيتيل CoA (يدخل دورة TCA).

5) التفاعلات 1 و3 هي تفاعلات أكسدة وترتبط بـ CPE.

6) فيتامين. ب 2 – أنزيم FAD، فيتامين. PP – NAD، حمض البانتوثنيك – HS-KoA.

آلية نقل FA من السيتوبلازم إلى الميتوكوندريا.

1. يجب تفعيل FAs قبل دخول الميتوكوندريا.

يمكن فقط نقل FA المنشط = acyl-CoA عبر الغشاء الدهني المزدوج.

الناقل هو L- كارنيتين.

الإنزيم التنظيمي للأكسدة β هو كارنيتين أسيل ترانسفيراز-I (KAT-I).

2. يقوم CAT-I بنقل FAs إلى الفضاء بين الغشاء.

3. تحت تأثير CAT-I، يتم نقل أسيل CoA إلى ناقل L-carnitine.

يتم تشكيل أسيل كارنيتين.

4. بمساعدة المترجم المدمج في الغشاء الداخلي، ينتقل الأسيل كارنيتين إلى الميتوكوندريا.

5. في المصفوفة، تحت تأثير CAT-II، ينفصل FA عن الكارنيتين ويدخل في أكسدة β.

يعود الكارنتين إلى الفضاء بين الغشائي.

تفاعلات الأكسدة

1. الأكسدة: تتم أكسدة FA بمشاركة FAD (إنزيم acyl-CoA-DG) → enoyl.

وصول FAD إلى مركز الأخلاقيات (r/o=2)

2. الترطيب: إنويل → β-هيدروكسي أسيل-CoA (إنزيم إنويل هيدراتاز)

3. الأكسدة: β-hydroxyacyl-CoA → β-ketoacyl-CoA (بمشاركة NAD، الذي يدخل CPE وله p/o = 3).

4. الانقسام: β-ketoacyl-CoA → أسيتيل-CoA (إنزيم ثيوليز، الذي يتضمن HS-KoA).

أسيتيل مرافق الإنزيم أ ← دورة TCA ← 12 ATP.

Acyl-CoA (C-2) → دورة الأكسدة التالية.

حساب الطاقة للأكسدة β

باستخدام حمض المريستيك (14C) كمثال.

· احسب كمية الأسيتيل CoA التي تتحلل إلى أحماض دهنية

½ ن = 7 → دورة TCA (12ATP) → 84 ATP.

· نحسب عدد الدورات التي تستغرقها لتتحلل

(1/2 ن) -1 = 6 5 (2 ATP لتفاعل واحد و 3 ATP لتفاعل 3) = 30 ATP

· اطرح 1 ATP ينفق على تنشيط FA في السيتوبلازم.

المجموع – 113 أتب.

تخليق أجسام الكيتون

تدخل جميع أسيتيل CoA تقريبًا إلى دورة TCA. ويستخدم جزء صغير لتركيب أجسام الكيتون = أجسام الأسيتون.

أجسام خلونية– أسيتواسيتات، بيتا هيدروكسي بويترات، أسيتون (لعلم الأمراض).

التركيز الطبيعي هو 0.03-0.05 مليمول / لتر.

يتم تصنيعها فقط في الكبدمن أسيتيل CoA الناتج عن أكسدة β.

يستخدم كمصدر للطاقة لجميع أعضاء الجسم باستثناء الكبد (بدون إنزيم).

مع الصيام لفترات طويلة أو مرض السكري، يمكن أن يزيد تركيز أجسام الكيتون عشرات المرات، لأنه في ظل هذه الظروف، FAs هي المصدر الرئيسي للطاقة. في ظل هذه الظروف، تحدث أكسدة بيتا مكثفة، وليس لدى جميع أسيتيل مرافق الإنزيم-أ الوقت الكافي لاستخدامها في دورة TCA، للأسباب التالية:

نقص أوكسالوسيتات (المستخدم في تكوين السكر)

· نتيجة لأكسدة بيتا، يتكون الكثير من NADH+H+ (في 3 تفاعلات)، مما يثبط إيزوسيترات-DH.

ونتيجة لذلك، يذهب الأسيتيل CoA إلى تخليق أجسام الكيتون.

لأن الأجسام الكيتونية هي أحماض تسبب تغيراً في التوازن الحمضي القاعدي. يحدث الحماض (بسبب كيتونيميا).

ليس لديهم الوقت الكافي لاستخدامها وتظهر في البول كمكون مرضي → ketouria. هناك أيضًا رائحة الأسيتون من الفم. هذا الشرط يسمى الكيتوزية.

استقلاب الكولسترول

الكولسترول(Xc) هو كحول أحادي الهيدريك يعتمد على حلقة سيكلوبنتان بيرهيدروفينانثرين.

27 ذرة كربون.

تركيز الكولسترول الطبيعي هو 3.6-6.4 مليمول / لتر، ولا يسمح بأكثر من 5.

· لبناء الأغشية (الفسفوليبيدات: Xc = 1:1)

· تخليق حمض الصفراء

· تخليق الهرمونات الستيرويدية (الكورتيزول، البروجسترون، الألدوستيرون، الكالسيتريول، الاستروجين)

· في الجلد تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية يتم استخدامه لتخليق فيتامين د3 - ​​كوليكالسيفيرول.

يحتوي الجسم على حوالي 140 جرامًا من الكوليسترول (موجود بشكل رئيسي في الكبد والدماغ).

الاحتياجات اليومية – 0.5-1 جم.

يتضمن فقطفي المنتجات ذات الأصل الحيواني (البيض والزبدة والجبن والكبد).

لا يستخدم Chc كمصدر للطاقة، لأنه لا تنقسم حلقتها إلى CO 2 وH 2 O ولا تطلق ATP (بدون إنزيم).

لا يتم إخراج الكوليسترول الزائد، ولا يترسب، بل يترسب في جدار الأوعية الدموية الكبيرة على شكل لويحات.

يقوم الجسم بتصنيع 0.5-1 جرام من الكوليسترول. كلما زاد استهلاكه في الطعام، قل تصنيعه في الجسم (بشكل طبيعي).

يتم تصنيع الكوليسترول في الجسم في الكبد (80%) والأمعاء (10%) والجلد (5%) والغدد الكظرية والغدد التناسلية.

حتى النباتيين يمكن أن يكون لديهم مستويات مرتفعة من الكوليسترول بسبب... هناك حاجة إلى الكربوهيدرات فقط لتخليقها.

التخليق الحيوي للكولسترول

يحدث على 3 مراحل:

1) في السيتوبلازم - قبل تكوين حمض الميفالونيك (يشبه تركيب أجسام الكيتون)

2) في EPR – إلى السكوالين

3) في غرفة الطوارئ - للكوليسترول

حوالي 100 رد فعل.

الإنزيم التنظيمي هو اختزال β-هيدروكسي ميثيل جلوتاريل-CoA (اختزال HMG). الستاتينات المخفضة للكوليسترول تمنع هذا الإنزيم).

تنظيم اختزال HMG:

أ) يمنعه مبدأ ردود الفعل السلبية من الكولسترول الغذائي الزائد

ب) قد يزيد تخليق الإنزيم (الإستروجين) أو ينقص (الكولسترول وحصوات المرارة)

ج) يتم تنشيط الإنزيم بواسطة الأنسولين عن طريق نزع الفسفرة

د) إذا كان هناك الكثير من الإنزيم، فيمكن تكسير الفائض عن طريق التحلل البروتيني

يتم تصنيع الكولسترول من الأسيتيل CoA، مشتقة من الكربوهيدرات(تحلل السكر → ODPVC).

يتم تعبئة الكولسترول الناتج في الكبد مع الدهون في غير VLDL. يحتوي VLDL على صميم بروتيني B100، ويدخل الدم، وبعد إضافة صميم البروتينات C-II وE، يتحول إلى VLDL ناضج، والذي يتحول إلى LP lipase. يزيل الليباز LP الدهون من VLDL (50٪)، ويترك LDL، الذي يتكون من 50-70٪ استرات الكولسترول.

· يزود الكولسترول لجميع الأعضاء والأنسجة

· تحتوي الخلايا على مستقبلات في B100، والتي من خلالها تتعرف على LDL وتمتصه. تنظم الخلايا تناول الكوليسترول عن طريق زيادة أو تقليل عدد مستقبلات B100.

في مرض السكري، يمكن أن يحدث غليكوزيل B100 (إضافة الجلوكوز). ونتيجة لذلك، لا تتعرف الخلايا على البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL) ويحدث فرط كوليستيرول الدم.

يمكن أن يخترق LDL الأوعية الدموية (جسيم تصلب الشرايين).

يعود أكثر من 50% من البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL) إلى الكبد، حيث يُستخدم الكوليسترول في تصنيع الأحماض الصفراوية وتثبيط تصنيع الكوليسترول الخاص به.

هناك آلية للحماية من ارتفاع الكولسترول في الدم:

· تنظيم تخليق الكوليسترول الخاص وفق مبدأ التغذية الراجعة السلبية

تنظم الخلايا تناول الكوليسترول عن طريق زيادة أو تقليل عدد مستقبلات B100

· أداء HDL

يتم تصنيع HDL في الكبد. وهو على شكل قرص ويحتوي على نسبة قليلة من الكوليسترول.

وظائف LVP:

يزيل الكوليسترول الزائد من الخلايا والبروتينات الدهنية الأخرى

· يزود C-II وE للبروتينات الدهنية الأخرى

آلية عمل HDL:

يحتوي HDL على صميم البروتين A1 وLCAT (إنزيم ناقلة أسيل كوليسترول الليسيثين).

يدخل HDL إلى الدم ويصعد إليه LDL.

يدرك A1 أن LDL يحتوي على الكثير من الكوليسترول وينشط LCAT.

يقسم LCAT FAs من فسفوليبيد HDL وينقلها إلى الكوليسترول. تتشكل استرات الكوليسترول.

استرات الكولسترول كارهة للماء، لذلك تتحرك داخل البروتين الدهني.

الموضوع 8

الأيض: استقلاب البروتين

السناجب - وهي مركبات عالية الجزيئية تتكون من بقايا أحماض ألفا أمينية ترتبط ببعضها البعض بواسطة روابط الببتيد.

توجد الروابط الببتيدية بين مجموعة ألفا كربوكسيل لأحد الأحماض الأمينية والمجموعة الأمينية للحمض الأميني ألفا التالي.

وظائف البروتينات (الأحماض الأمينية):

1) البلاستيك (الوظيفة الرئيسية) - يتم تصنيع بروتينات العضلات والأنسجة والأحجار الكريمة والكارنيتين والكرياتين وبعض الهرمونات والإنزيمات من الأحماض الأمينية.

2) الطاقة

أ) في حالة تناول كمية زائدة من الطعام (> 100 جم)

ب) أثناء الصيام لفترات طويلة

خصوصية:

الأحماض الأمينية، على عكس الدهون والكربوهيدرات، لا يتم إيداعها .

وتبلغ كمية الأحماض الأمينية الحرة في الجسم حوالي 35 جرامًا.

مصادر البروتين للجسم:

البروتينات الغذائية (المصدر الرئيسي)

بروتينات الأنسجة

· يتم تصنيعه من الكربوهيدرات.

توازن النيتروجين

لأن 95% من إجمالي النيتروجين في الجسم ينتمي إلى الأحماض الأمينية، ومن ثم يمكن الحكم على عملية التمثيل الغذائي لها توازن النيتروجين – نسبة النيتروجين الوارد إلى الذي يفرز في البول.

ü إيجابي – يتم إخراج كميات أقل من تلك التي يتم تناولها (عند الأطفال، النساء الحوامل، خلال فترة الشفاء بعد المرض)؛

ü سلبي – يتم إخراج كمية أكبر مما يتم توفيره (الشيخوخة، فترة المرض طويل الأمد)؛

ü توازن النيتروجين - في الأشخاص الأصحاء.

لأن البروتينات الغذائية هي المصدر الرئيسي للأحماض الأمينية، ثم يتحدثون عن “ اكتمال تغذية البروتين ».

وتنقسم جميع الأحماض الأمينية إلى:

· قابلة للتبديل (8) - Ala، Gli، Ser، Pro، Glu، Gln، Asp، Asn؛

· قابلة للاستبدال جزئيًا (2) - Arg, Gis (يتم تصنيعها ببطء)؛

· قابلة للاستبدال المشروط (2) - Cis، Tyr (يمكن تصنيعها بشرطإيصالات الأشياء التي لا يمكن تعويضها - Met → Cis، Fen → Tyr)؛

· لا يمكن الاستغناء عنه (8) - فال، إيل، لي، ليز، ميت، تري، فين، تي بي إف.

في هذا الصدد، يتم إطلاق البروتينات:

ü كامل – يحتوي على جميع الأحماض الأمينية الأساسية

ü غير مكتملة – لا تحتوي على Met وTpf.

هضم البروتينات

الخصائص:

1) يتم هضم البروتينات في المعدة والأمعاء الدقيقة

2) الإنزيمات - الببتيداز (تقطع الروابط الببتيدية):

أ) exopeptidases – على طول الحواف من نهايات CN

ب) الإندوببتيداز - داخل البروتين

3) يتم إنتاج إنزيمات المعدة والبنكرياس بشكل غير نشط - الإنزيمات المساعدة(لأنهم سوف يهضمون أنسجتهم)

4) يتم تنشيط الإنزيمات عن طريق التحلل البروتيني الجزئي (انقسام جزء من القدرة الشرائية)

5) تتعرض بعض الأحماض الأمينية للتحلل في الأمعاء الغليظة

1. لا يتم هضمها في تجويف الفم.

2. في المعدة يعمل على البروتينات البيبسين(إندوببتيداز). إنه يكسر الروابط التي تشكلها المجموعات الأمينية من الأحماض الأمينية العطرية (Tyr، Fen، Tpf).

يتم إنتاج البيبسين بواسطة الخلايا الرئيسية باعتباره غير نشط البيبسينوجين.

تنتج الخلايا الجدارية حمض الهيدروكلوريك.

وظائف حمض الهيدروكلوريك:

ü يخلق درجة حموضة مثالية للبيبسين (1.5 – 2.0)

ü ينشط مولد الببسينوجين

ü يفسد البروتينات (يسهل عمل الإنزيم)

ü تأثير مبيد للجراثيم

تفعيل البيبسينوجين

يتحول الببسينوجين تحت تأثير حمض الهيدروكلوريك إلى البيبسين النشط عن طريق انقسام 42 حمض أميني ببطء. ثم يقوم البيبسين النشط بتنشيط البيبسينوجين بسرعة ( بالتحفيز الذاتي).

وهكذا، في المعدة، يتم تقسيم البروتينات إلى ببتيدات قصيرة، والتي تدخل الأمعاء.

3. في الأمعاء، تعمل إنزيمات البنكرياس على الببتيدات.

تنشيط التربسينوجين، الكيموتربسينوجين، البرويلاستيز، البروكاربوكسيببتيداز

في الأمعاء، تحت تأثير إنتيروببتيداز، يتم تنشيطه التربسينوجين. ثم تفعيله منه التربسينينشط جميع الإنزيمات الأخرى من خلال التحلل البروتيني الجزئي (الكيموتربسينوجين → كيموتربسين، برويلاستاز → الإيلاستاز، بروكاربوكسيببتيداز → كربوكسي بيبتيداز).

التربسينيشق الروابط التي شكلتها مجموعات الكربوكسيل Lys أو Arg.

كيموتربسين– بين مجموعات الكربوكسيل من الأحماض الأمينية العطرية.

الإيلاستاز- الروابط التي تتكون من مجموعات الكربوكسيل من Ala أو Gly.

كربوكسي بيبتيدازيشق روابط الكربوكسيل من الطرف C.

وهكذا، يتم تشكيل ثنائي وثلاثي الببتيدات القصيرة في الأمعاء.

4. تحت تأثير الإنزيمات المعوية، يتم تقسيمها إلى أحماض أمينية حرة.

الانزيمات – ثنائي، ثلاثي، أمينوببتيداز. فهي ليست أنواع محددة.

يتم امتصاص الأحماض الأمينية الحرة الناتجة عن طريق النقل النشط الثانوي مع Na + (مقابل تدرج التركيز).

5. بعض الأحماض الأمينية تخضع للتحلل.

متعفنة – عملية إنزيمية لتحلل الأحماض الأمينية إلى منتجات منخفضة السمية مع إطلاق الغازات (NH 3، CH 4، CO 2، مركابتان).

القيمة: للحفاظ على النشاط الحيوي للبكتيريا المعوية (عند التعفن، يشكل Tyr منتجات سامة مثل الفينول والكريسول، Tpf - الإندول والسكاتول). تدخل المنتجات السامة إلى الكبد ويتم تحييدها.

تقويض الأحماض الأمينية

المسار الرئيسي – تمييع – العملية الأنزيمية للتخلص من المجموعة الأمينية على شكل أمونيا وتكوين حمض كيتو خالي من النيتروجين.

تمييع الأكسدة

· غير مؤكسدة (Ser، Tre)

داخل الجزيئات (له)

· متحلل بالماء

التمييع التأكسدي (الرئيسي)

أ) مباشر – فقط لـ Glu، لأنه بالنسبة لأي شخص آخر، تكون الإنزيمات غير نشطة.

يحدث على مرحلتين:

1) الأنزيمية

2) عفوية

ونتيجة لذلك، يتم تشكيل الأمونيا و α-كيتوجلوتارات.

وظائف النقل:

ü لأنه التفاعل قابل للعكس، ويعمل على تخليق الأحماض الأمينية غير الأساسية؛

ü المرحلة الأولية من عملية الهدم (التقويض ليس عملية تقويض، حيث أن عدد الأحماض الأمينية لا يتغير)؛

ü لإعادة توزيع النيتروجين في الجسم؛

ü يشارك في آلية النقل المكوكية المالات-الأسبارتات لنقل الهيدروجين في تحلل السكر (التفاعل 6).

لتحديد نشاط ALT وASTيتم في العيادة قياس معامل دي ريتيس لتشخيص أمراض القلب والكبد:

عند 0.6 – التهاب الكبد,

1 – تليف الكبد،

10- احتشاء عضلة القلب.

نزع الكربوكسيلالأحماض الأمينية - العملية الأنزيمية لإزالة مجموعة الكربوكسيل على شكل ثاني أكسيد الكربون من الأحماض الأمينية.

ونتيجة لذلك، يتم تشكيل المواد النشطة بيولوجيا - الأمينات حيوية المنشأ.

الانزيمات - ديكاربوكسيلاز.

الإنزيم المساعد – فوسفات البيريدوكسال ← فيتامين. في 6.

بعد ممارسة تأثيرها، يتم تحييد الأمينات الحيوية بطريقتين:

1) الميثيل (إضافة CH 3؛ الجهة المانحة - SAM)؛

2) الأكسدة مع إزالة المجموعة الأمينية على شكل NH3 (إنزيم MAO - أوكسيديز أحادي الأمين).

يحدث تخليق الأحماض الدهنية في السيتوبلازم في الخلية. تتضمن الميتوكوندريا بشكل رئيسي استطالة سلاسل الأحماض الدهنية الموجودة. لقد ثبت أن حمض البالمتيك (16 ذرة كربون) يتم تصنيعه في سيتوبلازم خلايا الكبد، وفي ميتوكوندريا هذه الخلايا من حمض البالمتيك الذي تم تصنيعه بالفعل في سيتوبلازم الخلية أو من الأحماض الدهنية ذات الأصل الخارجي، أي. تتشكل الأحماض الدهنية التي تأتي من الأمعاء والتي تحتوي على 18 و20 و22 ذرة كربون. التفاعل الأول في التخليق الحيوي للأحماض الدهنية هو كربوكسيل الأسيتيل CoA، والذي يتطلب أيونات البيكربونات، ATP، والمنغنيز. يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم أسيتيل-CoA كربوكسيلاز. يحتوي الإنزيم على البيوتين كمجموعة صناعية. يحدث التفاعل على مرحلتين: I - كربوكسيل البيوتين بمشاركة ATP و II - نقل مجموعة الكربوكسيل إلى أسيتيل CoA، مما يؤدي إلى تكوين malonyl-CoA. Malonyl-CoA هو أول منتج محدد للتخليق الحيوي للأحماض الدهنية. في وجود نظام الإنزيم المناسب، يتحول malonyl-CoA بسرعة إلى أحماض دهنية. تسلسل التفاعلات التي تحدث أثناء تخليق الأحماض الدهنية:

ثم تتكرر دورة ردود الفعل. بالمقارنة مع أكسدة β، فإن التخليق الحيوي للأحماض الدهنية له عدد من السمات المميزة: يتم تخليق الأحماض الدهنية بشكل رئيسي في العصارة الخلوية للخلية، والأكسدة في الميتوكوندريا؛ المشاركة في عملية التخليق الحيوي للأحماض الدهنية malonyl-CoA، والتي تتشكل عن طريق ربط ثاني أكسيد الكربون (في وجود إنزيم البيوتين وATP) مع أسيتيل CoA؛ ويشارك بروتين نقل الأسيل (HS-ACP) في جميع مراحل تخليق الأحماض الدهنية؛ أثناء عملية التخليق الحيوي، يتم تكوين الأيزومر D(-) لحمض 3-هيدروكسي، وليس الأيزومر L(+)، كما هو الحال في أكسدة الأحماض الدهنية β؛ ضروري لتخليق الأحماض الدهنية أنزيم NADPH.

50. الكوليسترول - الكوليسترول مركب عضوي، وهو كحول دهني طبيعي (محب للدهون) موجود في أغشية الخلايا لجميع الكائنات الحيوانية باستثناء الكائنات غير النووية (بدائيات النوى). غير قابلة للذوبان في الماء، قابل للذوبان في الدهون والمذيبات العضوية. الدور البيولوجي. يلعب الكوليسترول الموجود في غشاء البلازما في الخلية دور معدل ثنائي الطبقة، مما يمنحه صلابة معينة عن طريق زيادة كثافة "تعبئة" جزيئات الفسفوليبيد. وبالتالي، فإن الكولسترول هو عامل استقرار لميوعة غشاء البلازما. يفتح الكوليسترول سلسلة التخليق الحيوي للهرمونات الجنسية الستيرويدية والكورتيكوستيرويدات، ويعمل كأساس لتكوين الأحماض الصفراوية والفيتامينات د، ويشارك في تنظيم نفاذية الخلايا ويحمي خلايا الدم الحمراء من عمل السموم الانحلالية. تبادل الكولسترول. يخضع الكولسترول الحر للأكسدة في الكبد والأعضاء التي تصنع الهرمونات الستيرويدية (الغدد الكظرية، الخصية، المبيض، المشيمة). هذه هي العملية الوحيدة لإزالة الكوليسترول بشكل لا رجعة فيه من الأغشية ومجمعات البروتين الدهني. يتم استهلاك 2-4٪ من الكوليسترول يوميًا لتخليق الهرمونات الستيرويدية. في خلايا الكبد، يتأكسد 60-80٪ من الكوليسترول إلى الأحماض الصفراوية، والتي، كجزء من الصفراء، يتم إطلاقها في تجويف الأمعاء الدقيقة وتشارك في عملية الهضم (استحلاب الدهون). جنبا إلى جنب مع الأحماض الصفراوية، يتم إطلاق كمية صغيرة من الكوليسترول الحر في الأمعاء الدقيقة، والتي تتم إزالتها جزئيًا مع البراز، ويذوب الباقي، ويتم امتصاصه مع الأحماض الصفراوية والدهون الفوسفاتية بواسطة جدران الأمعاء الدقيقة. تضمن الأحماض الصفراوية تحلل الدهون إلى الأجزاء المكونة لها (استحلاب الدهون). بعد أداء هذه الوظيفة، يتم امتصاص 70-80٪ من الأحماض الصفراوية المتبقية في الجزء الأخير من الأمعاء الدقيقة (الدقاق) ويدخل إلى نظام الوريد البابي في الكبد. ومن الجدير بالذكر هنا أن الأحماض الصفراوية لها وظيفة أخرى: فهي المنشط الأكثر أهمية للحفاظ على الأداء الطبيعي (الحركة) للأمعاء. في الكبد، يبدأ تصنيع البروتينات الدهنية عالية الكثافة غير المكتملة (الناشئة). وأخيرًا، يتشكل HDL في الدم من بروتينات خاصة (apoproteins) من الكيلومكرونات، وVLDL والكوليسترول القادم من الأنسجة، بما في ذلك جدار الشرايين. وببساطة أكثر، يمكن تفسير دورة الكوليسترول على النحو التالي: يحمل الكوليسترول الموجود في البروتينات الدهنية الدهون من الكبد إلى أجزاء مختلفة من الجسم، باستخدام الأوعية الدموية كنظام نقل. وبعد أن يتم تسليم الدهون يعود الكولسترول إلى الكبد ويكرر عمله مرة أخرى. الأحماض الصفراوية الأولية. يتم تصنيع (كوليك وشينوديوكسيكوليك) في خلايا الكبد من الكوليسترول. الثانوي: حمض الديوكسيكوليك (يتم تصنيعه في البداية في القولون). تتشكل الأحماض الصفراوية داخل وخارج ميتوكوندريا خلايا الكبد من الكوليسترول بمشاركة ATP. يحدث الهيدروكسيل أثناء تكوين الأحماض في الشبكة الإندوبلازمية لخلايا الكبد. يتم تثبيط (تثبيط) التوليف الأولي للأحماض الصفراوية بواسطة الأحماض الصفراوية الموجودة في الدم. ومع ذلك، إذا كان امتصاص الأحماض الصفراوية في الدم غير كاف، على سبيل المثال، بسبب تلف معوي شديد، فإن الكبد، القادر على إنتاج ما لا يزيد عن 5 جرام من الأحماض الصفراوية يوميًا، لن يتمكن من تجديد كمية الأحماض الصفراوية. الأحماض الصفراوية التي يحتاجها الجسم. الأحماض الصفراوية هي المشاركين الرئيسيين في الدورة الدموية المعوية الكبدية لدى البشر. تتشكل الأحماض الصفراوية الثانوية (ديوكسيكوليك، ليثوكوليك، أورسوديوكسيكوليك، خيفي وغيرها) من الأحماض الصفراوية الأولية في القولون تحت تأثير البكتيريا المعوية. عددهم قليل . يتم امتصاص حمض الديوكسيكوليك في الدم ويفرزه الكبد كجزء من الصفراء. يتم امتصاص حمض الليثوكوليك بشكل أقل بكثير من حمض الديوكسيكوليك.

• 
  مقارنة بأكسدة β التخليق الحيوي الدهنية الأحماضلديه عدد من السمات المميزة: التوليف الدهنية الأحماضيحدث بشكل رئيسي في العصارة الخلوية للخلية، والأكسدة ...


• 
  التخليق الحيويالدهون الثلاثية (ثلاثي الجلسرين). التخليق الحيوي الدهنية الأحماضيمكن تصنيع الدهون من منتجات تكسير الدهون ومن الكربوهيدرات.


• 
  التخليق الحيويالدهون الثلاثية. يحدث تخليق الدهون الثلاثية من الجلسرين و الدهنية الأحماض(دهني بشكل رئيسي، سنويا.


• 
  التخليق الحيوي الدهنية الأحماض. توليف الدهنية الأحماض


• 
  التخليق الحيوي الدهنية الأحماض. توليف الدهنية الأحماضيحدث في السيتوبلازم في الخلية. تحدث معظم اليودلي في الميتوكوندريا.

يتم تصنيع الدهون في الجسم بشكل رئيسي من الكربوهيدرات الزائدة ولا تستخدم في تخليق الجليكوجين. بالإضافة إلى ذلك، تشارك بعض الأحماض الأمينية أيضًا في تخليق الدهون. بالمقارنة مع الجليكوجين، توفر الدهون شكلاً أكثر إحكاما لتخزين الطاقة لأنها أقل أكسدة ورطوبة. وفي الوقت نفسه، فإن كمية الطاقة المحفوظة على شكل دهون محايدة في الخلايا الدهنية ليست محدودة بأي شكل من الأشكال، على عكس الجليكوجين. العملية المركزية في تكوين الدهون هي تخليق الأحماض الدهنية، لأنها جزء من جميع مجموعات الدهون تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن نتذكر أن المصدر الرئيسي للطاقة في الدهون، القادرة على التحول إلى طاقة كيميائية لجزيئات ATP، هو عمليات التحولات المؤكسدة للأحماض الدهنية.

التخليق الحيوي للأحماض الدهنية

السلائف الهيكلية لتخليق الأحماض الدهنية هي أسيتيل CoA. يتكون هذا المركب في مصفوفة الميتوكوندريا بشكل رئيسي من البيروفات، نتيجة لتفاعل نزع الكربوكسيل التأكسدي، وكذلك في عملية أكسدة الأحماض الدهنية. ونتيجة لذلك، يتم تجميع السلاسل الهيدروكربونية أثناء الإضافة المتتابعة لشظايا ثنائية الكربون على شكل أسيتيل CoA، أي أن التخليق الحيوي للأحماض الدهنية يحدث وفقًا لنفس النمط، ولكن في الاتجاه المعاكس مقارنة بالأكسدة p.

ومع ذلك، هناك عدد من الميزات التي تميز هاتين العمليتين، والتي تجعلهما ملائمتين للديناميكا الحرارية، ولا رجعة فيهما، ويتم تنظيمهما بشكل مختلف.

تجدر الإشارة إلى السمات المميزة الرئيسية لاستقلاب الأحماض الدهنية.

• يتم تخليق الأحماض المشبعة بطول سلسلة هيدروكربونية يصل إلى C 16 (حمض البالمتيك) في الخلايا حقيقية النواة في العصارة الخلوية للخلية. يحدث المزيد من نمو السلسلة في الميتوكوندريا وجزئيًا في الشبكة الإندوبلازمية، حيث يحدث تحويل الأحماض المشبعة إلى أحماض غير مشبعة.
• من الناحية الديناميكية الحرارية، يتم كربوكسيل الأسيتيل CoA وتحويله إلى malonyl-CoA (COOH-CH 2 -COOH)، والذي يتطلب تكوينه رابطة واحدة عالية الطاقة من جزيء ATP. من بين جزيئات الأسيتيل-CoA الثمانية المطلوبة لتخليق حمض البالمتيك، يتم تضمين جزيء واحد فقط في التفاعل باعتباره أسيتيل-CoA، والسبع المتبقية مثل malonyl-CoA.
• يعمل NADPH كمانح لمكافئات الاختزال لاختزال مجموعة الكيتو إلى مجموعة هيدروكسي، بينما في التفاعل العكسي يتم اختزال NADH أو FADH 2 في عملية الأكسدة p في تفاعلات نزع الهيدروجين من الأسيل- CoA.
• يتم دمج الإنزيمات التي تحفز عملية بناء الأحماض الدهنية في مركب واحد متعدد الإنزيمات يسمى "سينثيتيز الأحماض الدهنية الأعلى".
• في جميع مراحل تخليق الأحماض الدهنية، ترتبط بقايا الأسيل المنشطة ببروتين نقل الأسيل، وليس مع الإنزيم المساعد A، كما هو الحال في عملية أكسدة الأحماض الدهنية.

نقل الأسيتيل CoA داخل الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم. يتشكل الأسيتيل-CoA في الخلية بشكل رئيسي أثناء عملية تفاعلات الأكسدة داخل الميتوكوندريا. كما هو معروف، فإن غشاء الميتوكوندريا غير منفذ لأسيتيل مرافق الإنزيم أ.

هناك نوعان من أنظمة النقل المعروفة التي تضمن نقل أسيتيل CoA من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم: آلية الأسيل كارنيتين الموصوفة سابقًا ونظام نقل السيترات (الشكل 23.14).

أرز. 23.14.

في عملية النقل داخل الميتوكوندريا أسيتيل CoA إلى السيتوبلازم عبر آلية النترات، فإنه يتفاعل أولاً مع أوكسالوسيتات، الذي يتحول إلى سترات (التفاعل الأول لدورة حمض ثلاثي الكربوكسيل، المحفز بواسطة إنزيم سترات سينسيز؛ الفصل 19). ينقل ناقل محدد السيترات الناتجة إلى السيتوبلازم، حيث يتم شقها بواسطة إنزيم سيترات لياز بمشاركة الإنزيم المساعد A إلى أوكسالوأسيتات وأسيتيل CoA. آلية هذا التفاعل، إلى جانب التحلل المائي ATP، موضحة أدناه:

نظرًا لحقيقة أن غشاء الميتوكوندريا غير منفذ للأكسالوأسيتات، فإنه بالفعل في السيتوبلازم يتم اختزاله بواسطة NADH إلى مالات، والذي، بمشاركة مترجم محدد، يمكن أن يعود إلى مصفوفة الميتوكوندريا، حيث يتأكسد إلى خلات الأكسالات. وهكذا، تم الانتهاء من ما يسمى بآلية المكوك لنقل الأسيتيل عبر غشاء الميتوكوندريا. يخضع جزء من مالات السيتوبلازم لعملية نزع الكربوكسيل المؤكسدة ويتم تحويله إلى البيروفات بمساعدة إنزيم "مالك" خاص، والإنزيم المساعد له هو NADP +. يتم استخدام NADPH المخفض، إلى جانب أسيتيل CoA وCO 2، في تركيب الأحماض الدهنية.

يرجى ملاحظة أن السترات يتم نقلها إلى السيتوبلازم فقط عندما يكون تركيزها في مصفوفة الميتوكوندريا مرتفعًا بدرجة كافية، على سبيل المثال، عندما يكون هناك فائض من الكربوهيدرات، عندما يتم توفير دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل بواسطة أسيتيل CoA.

وبالتالي، توفر آلية السيترات نقل أسيتيل مرافق الإنزيم أ من الميتوكوندريا وحوالي 50% من الحاجة إلى NADPH، والذي يستخدم في تفاعلات الاختزال لتخليق الأحماض الدهنية. بالإضافة إلى ذلك، يتم تلبية الحاجة إلى NADPH أيضًا من خلال مسار فوسفات البنتوز لأكسدة الجلوكوز.

نظرًا لأن قدرة الحيوانات والبشر على تخزين السكريات محدودة جدًا، فإن الجلوكوز الذي يتم الحصول عليه بكميات تتجاوز احتياجات الطاقة المباشرة و"سعة التخزين" للجسم يمكن أن يكون "مادة بناء" لتخليق الأحماض الدهنية والجلسرين. بدورها، يتم تحويل الأحماض الدهنية بمشاركة الجلسرين إلى الدهون الثلاثية، والتي تترسب في الأنسجة الدهنية.

إحدى العمليات المهمة أيضًا هي التخليق الحيوي للكوليسترول والستيرولات الأخرى. على الرغم من أن مسار تخليق الكوليسترول ليس مهمًا جدًا من الناحية الكمية، إلا أنه ذو أهمية كبيرة نظرًا لحقيقة أن العديد من المنشطات النشطة بيولوجيًا تتشكل من الكوليسترول في الجسم.

تخليق الأحماض الدهنية الأعلى في الجسم

حاليًا، تمت دراسة آلية التخليق الحيوي للأحماض الدهنية في الحيوانات والبشر، بالإضافة إلى أنظمة الإنزيمات التي تحفز هذه العملية بشكل كافٍ. يحدث تخليق الأحماض الدهنية في الأنسجة في السيتوبلازم في الخلية. في الميتوكوندريا، تحدث استطالة سلاسل الأحماض الدهنية الموجودة بشكل رئيسي 1 .

1 أظهرت التجارب المختبرية أن الميتوكوندريا المعزولة لديها قدرة ضئيلة على دمج حمض الأسيتيك المسمى في الأحماض الدهنية طويلة السلسلة.على سبيل المثال، ثبت أن حمض البالمتيك يتم تصنيعه بشكل رئيسي في سيتوبلازم خلايا الكبد، وفي ميتوكوندريا خلايا الكبد، على أساس حمض البالمتيك الذي تم تصنيعه بالفعل في سيتوبلازم الخلية أو على أساس الأحماض الدهنية من مصدر خارجي، أي يأتي من الأمعاء، والأحماض الدهنية تحتوي على 18 و20 و22 ذرة كربون. في هذه الحالة، تفاعلات تخليق الأحماض الدهنية في الميتوكوندريا هي في الأساس تفاعلات عكسية لأكسدة الأحماض الدهنية.

يختلف التوليف خارج الميتوكوندريا (الأساسي والرئيسي) للأحماض الدهنية في آليته بشكل حاد عن عملية أكسدتها. إن العنصر الأساسي لتخليق الأحماض الدهنية في سيتوبلازم الخلية هو أسيتيل CoA، والذي يشتق بشكل رئيسي من أسيتيل CoA في الميتوكوندريا. وقد ثبت أيضًا أن وجود ثاني أكسيد الكربون أو أيون البيكربونات في السيتوبلازم مهم لتخليق الأحماض الدهنية. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن السترات تحفز تخليق الأحماض الدهنية في السيتوبلازم في الخلية. من المعروف أن أسيتيل CoA الذي يتشكل في الميتوكوندريا أثناء نزع الكربوكسيل التأكسدي لا يمكن أن ينتشر في السيتوبلازم الخلوي، لأن غشاء الميتوكوندريا غير منفذ لهذه الركيزة. لقد ثبت أن أسيتيل CoA في الميتوكوندريا يتفاعل مع أوكسالوسيتات، مما يؤدي إلى تكوين السيترات، التي تخترق بحرية سيتوبلازم الخلية، حيث تنقسم إلى أسيتيل CoA وأوكسالوسيتات:

لذلك، في هذه الحالة، يعمل السترات كحامل لجذر الأسيتيل.

هناك طريقة أخرى لنقل أسيتيل CoA داخل الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم في الخلية. هذا هو المسار الذي يتضمن الكارنيتين. أشير أعلاه إلى أن الكارنيتين يلعب دور الناقل لمجموعات الأسيل من السيتوبلازم إلى الميتوكوندريا أثناء أكسدة الأحماض الدهنية. على ما يبدو، يمكنه أيضًا أداء هذا الدور في العملية العكسية، أي في نقل جذور الأسيل، بما في ذلك جذر الأسيتيل، من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم في الخلية. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بتخليق الأحماض الدهنية، فإن مسار نقل الأسيتيل CoA ليس هو المسار الرئيسي.

كانت الخطوة الأكثر أهمية في فهم عملية تخليق الأحماض الدهنية هي اكتشاف إنزيم كربوكسيلاز أسيتيل CoA. هذا الإنزيم المعقد الذي يحتوي على البيوتين يحفز تخليق malonyl-CoA المعتمد على ATP (HOOC-CH 2 -CO-S-CoA) من الأسيتيل-CoA وCO 2.

يحدث هذا التفاعل على مرحلتين:

لقد ثبت أن السترات تعمل كمنشط لتفاعل كربوكسيلاز الأسيتيل-CoA.

Malonyl-CoA هو أول منتج محدد للتخليق الحيوي للأحماض الدهنية. في ظل وجود نظام إنزيمي مناسب، يتحول malonyl-CoA (الذي يتكون بدوره من الأسيتيل-CoA) بسرعة إلى أحماض دهنية.

يتكون نظام الإنزيم الذي يصنع الأحماض الدهنية الأعلى من عدة إنزيمات مترابطة بطريقة معينة.

حاليًا، تمت دراسة عملية تخليق الأحماض الدهنية بالتفصيل في الإشريكية القولونية وبعض الكائنات الحية الدقيقة الأخرى. في الإشريكية القولونية، يتكون مركب متعدد الإنزيمات يسمى إنزيم الأحماض الدهنية من سبعة إنزيمات مرتبطة بما يسمى بروتين نقل الأسيل (ATP). هذا البروتين مستقر حراريًا نسبيًا، ويحتوي على HS-rpynny مجانًا ويشارك في عملية تخليق الأحماض الدهنية الأعلى في جميع مراحلها تقريبًا. يبلغ الوزن الجزيئي النسبي لـ APB حوالي 10000 دالتون.

ما يلي هو تسلسل التفاعلات التي تحدث أثناء تخليق الأحماض الدهنية:

ثم تتكرر دورة ردود الفعل. لنفترض أنه يتم تصنيع حمض البالمتيك (C 16)؛ في هذه الحالة، تكتمل الدورة الأولى فقط من الدورات السبع بتكوين بوتيريل-ACP، وتبدأ كل دورة منها بإضافة جزيء malonyl-ACP إلى نهاية الكربوكسيل لسلسلة الأحماض الدهنية المتنامية. في هذه الحالة، يتم فصل جزيء HS-ACP ومجموعة الكربوكسيل البعيدة من malonyl-ACP على شكل CO 2 . على سبيل المثال، يتفاعل بيوتيريل-ACP المتكون في الدورة الأولى مع مالونيل-ACP:

يتم الانتهاء من تخليق الأحماض الدهنية عن طريق انقسام HS-ACP من الأسيل-ACP تحت تأثير إنزيم ديسيلاز، على سبيل المثال:

يمكن كتابة المعادلة الشاملة لتخليق حمض البالمتيك على النحو التالي:

أو، مع الأخذ في الاعتبار أن تكوين جزيء واحد من malonyl-CoA من أسيتيل CoA يتطلب جزيءًا واحدًا من ATP وجزيءًا واحدًا من ثاني أكسيد الكربون، فيمكن تقديم المعادلة الإجمالية على النحو التالي:

يمكن تمثيل المراحل الرئيسية للتخليق الحيوي للأحماض الدهنية في شكل رسم تخطيطي.

بالمقارنة مع أكسدة بيتا، فإن التخليق الحيوي للأحماض الدهنية له عدد من السمات المميزة:

• يتم تخليق الأحماض الدهنية بشكل رئيسي في السيتوبلازم في الخلية، والأكسدة - في الميتوكوندريا.
• المشاركة في عملية التخليق الحيوي للأحماض الدهنية malonyl-CoA، والتي تتشكل عن طريق ربط ثاني أكسيد الكربون (في وجود إنزيم البيوتين وATP) مع أسيتيل CoA؛
• ويشارك بروتين نقل الأسيل (HS-ACP) في جميع مراحل تخليق الأحماض الدهنية؛
• ضرورة تخليق الأحماض الدهنية للإنزيم المساعد NADPH 2. ويتشكل الأخير في الجسم جزئياً (50%) في تفاعلات دورة البنتوز (تحويلة سداسي الفوسفات الأحادي)، وجزئياً نتيجة اختزال NADP مع المالات (حمض الماليك + حمض NADP-بيروفيك + CO 2 + نادف 2)؛
• تتم استعادة الرابطة المزدوجة في تفاعل اختزال enoyl-ACP بمشاركة NADPH 2 والإنزيم الذي تكون مجموعته الاصطناعية هي أحادي نيوكليوتيد الفلافين (FMN) ؛
• أثناء تخليق الأحماض الدهنية، يتم تشكيل مشتقات الهيدروكسي، والتي تنتمي في تكوينها إلى سلسلة D من الأحماض الدهنية، وأثناء أكسدة الأحماض الدهنية، يتم تشكيل مشتقات الهيدروكسي من السلسلة L.

تكوين الأحماض الدهنية غير المشبعة

توجد الأحماض الدهنية غير المشبعة في أنسجة الثدييات ويمكن تصنيفها إلى أربع عائلات، تختلف في طول السلسلة الأليفاتية بين مجموعة الميثيل الطرفية وأقرب رابطة مزدوجة:

لقد ثبت أن اثنين من الأحماض الدهنية الأحادية الأكثر شيوعًا، البالميتوليك والأوليك، يتم تصنيعهما من الأحماض البالمتيكية والأحماض الدهنية. يتم إدخال الرابطة المزدوجة في جزيء هذه الأحماض في ميكروسومات خلايا الكبد والأنسجة الدهنية بمشاركة أوكسجيناز محدد وأكسجين جزيئي. في هذا التفاعل، يتم استخدام جزيء أكسجين واحد كمستقبل لزوجين من الإلكترونات، ينتمي أحدهما إلى الركيزة (Acyl-CoA)، والآخر إلى NADPH 2:

وفي الوقت نفسه، فإن أنسجة البشر وعدد من الحيوانات غير قادرة على تصنيع أحماض اللينوليك واللينولينيك، ولكن يجب أن تحصل عليها من الغذاء (يتم تصنيع هذه الأحماض بواسطة النباتات). في هذا الصدد، تسمى أحماض اللينوليك واللينولينيك، التي تحتوي على رابطتين وثلاث روابط مزدوجة، على التوالي، بالأحماض الدهنية الأساسية.

جميع الأحماض المتعددة غير المشبعة الأخرى الموجودة في الثدييات تتشكل من أربعة سلائف (حمض الباليتوليك، وحمض الأوليك، وحمض اللينوليك، وحمض اللينولينيك) عن طريق تمديد السلسلة الإضافية و/أو إدخال روابط مزدوجة جديدة. تحدث هذه العملية بمشاركة إنزيمات الميتوكوندريا والميكروسومي. على سبيل المثال، يتم تصنيع حمض الأراكيدونيك وفقا للمخطط التالي:

أصبح الدور البيولوجي للأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة أكثر وضوحًا فيما يتعلق باكتشاف فئة جديدة من المركبات النشطة من الناحية الفسيولوجية - البروستاجلاندين.

التخليق الحيوي للدهون الثلاثية

هناك سبب للاعتقاد بأن معدل التخليق الحيوي للأحماض الدهنية يتحدد إلى حد كبير من خلال معدل تكوين الدهون الثلاثية والدهون الفوسفاتية، حيث أن الأحماض الدهنية الحرة موجودة في الأنسجة وبلازما الدم بكميات صغيرة ولا تتراكم عادة.

يحدث تخليق الدهون الثلاثية من الجلسرين والأحماض الدهنية (بشكل رئيسي دهني، البالمتيك والأوليك). يستمر مسار التخليق الحيوي للدهون الثلاثية في الأنسجة من خلال تكوين الجلسرين 3-فوسفات كمركب وسيط. في الكلى، وكذلك في جدار الأمعاء، حيث يكون نشاط إنزيم جليسيرول كيناز مرتفعًا، تتم فسفرة الجلسرين بواسطة ATP لتكوين جليسيرول 3 فوسفات:

في الأنسجة الدهنية والعضلات، نظرًا للنشاط المنخفض جدًا لجليسرول كيناز، فإن تكوين الجلسرين 3-فوسفات يرجع بشكل أساسي إلى تحلل السكر أو تحلل الجليكوجين 1 . 1 في الحالات التي ينخفض ​​فيها محتوى الجلوكوز في الأنسجة الدهنية (على سبيل المثال، أثناء الصيام)، يتم تكوين كمية صغيرة فقط من الجلسرين 3-فوسفات، ولا يمكن استخدام الأحماض الدهنية الحرة المنطلقة أثناء تحلل الدهون لإعادة تكوين الدهون الثلاثية، لذلك الأحماض الدهنية تترك الأنسجة الدهنية. على العكس من ذلك، فإن تنشيط تحلل السكر في الأنسجة الدهنية يعزز تراكم الدهون الثلاثية فيها، وكذلك الأحماض الدهنية المكونة لها.من المعروف أن فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون يتشكل أثناء تحلل الجلوكوز. هذا الأخير، في وجود السيتوبلازمية NAD المعتمد على الجلسرين فوسفات ديهيدروجينيز، قادر على التحول إلى الجلسرين 3-فوسفات:

في الكبد، يتم ملاحظة كلا المسارين لتكوين الجلسرين 3-فوسفات.

يتم أستلة الجلسرين 3-فوسفات الناتج بطريقة أو بأخرى بواسطة جزيئين من الحمض الدهني المشتق من CoA (أي الأشكال "النشيطة" من الحمض الدهني) 2 . 2 في بعض الكائنات الحية الدقيقة، على سبيل المثال، E. coli، فإن الجهة المانحة لمجموعة الأسيل ليست موصلات CoA، ولكن مشتقات ACP من الأحماض الدهنية.ونتيجة لذلك، يتم تشكيل حمض الفوسفاتيديك:

لاحظ أنه على الرغم من وجود حمض الفوسفاتيديك في الخلايا بكميات صغيرة للغاية، إلا أنه منتج وسيط مهم جدًا مشترك في التخليق الحيوي للدهون الثلاثية والجليسيروفوسفوليبيد (انظر الرسم البياني).

إذا تم تصنيع الدهون الثلاثية، فإن نزع فسفرة حمض الفوسفاتيديك يحدث باستخدام فوسفاتيز محدد (فوسفاتيدات الفوسفاتيز) وتكوين 1،2 ديجليسريد:

يتم الانتهاء من التخليق الحيوي للدهون الثلاثية عن طريق أسترة 1،2-ديجليسريد الناتج مع جزيء ثالث من أسيل-CoA:

التخليق الحيوي للجليسيروفوسفوليبيدات

يتم تركيب أهم الجليسروفوسفوليبيدات بشكل رئيسي في الشبكة الإندوبلازمية للخلية. أولاً، يتم تحويل حمض الفوسفاتيديك، نتيجة تفاعل عكسي مع سيتيدين ثلاثي الفوسفات (CTP)، إلى ثنائي جليسريد سيتيدين ثنائي الفوسفات (CDP-diglyceride):

بعد ذلك، في التفاعلات اللاحقة، التي يتم تحفيز كل منها بواسطة الإنزيم المناسب، يتم إزاحة سيتيدين أحادي الفوسفات من جزيء CDP-diglyceride بواسطة أحد المركبين - سيرين أو إينوزيتول، مكونًا فوسفاتيديل سيرين أو فوسفاتيديل إينوسيتول، أو 3-فوسفاتيديل-جلسرين -1-. فوسفات. على سبيل المثال، نعطي تكوين الفوسفاتيديل سيرين:

في المقابل، يمكن نزع كربوكسيل الفوسفاتيديل سيرين لتكوين فوسفاتيديل إيثانول أمين:

فوسفاتيديل إيثانولامين هو مقدمة للفوسفاتيديل كولين. نتيجة للانتقال المتسلسل لثلاث مجموعات ميثيل من ثلاث جزيئات من S-adenosylmethionine (الجهة المانحة لمجموعة الميثيل) إلى المجموعة الأمينية من بقايا الإيثانولامين، يتم تشكيل فوسفاتيديل كولين:

هناك طريق آخر لتخليق فسفاتيديل إيثانولامين وفوسفاتيديل كولين في الخلايا الحيوانية. يستخدم هذا المسار أيضًا CTP كناقل، ولكن ليس حمض الفوسفاتيديك، ولكن فسفوريل كولين أو فسفوريليثانولامين (مخطط).

التخليق الحيوي للكوليسترول

مرة أخرى في الستينات من هذا القرن، بلوخ وآخرون. في التجارب التي أجريت باستخدام الأسيتات الموسومة بـ 14 درجة مئوية في مجموعتي الميثيل والكربوكسيل، أظهرت أن ذرات الكربون من حمض الأسيتيك متضمنة في كوليسترول الكبد بكميات متساوية تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك، فقد ثبت أن جميع ذرات الكربون الموجودة في الكوليسترول تأتي من الأسيتات.

بعد ذلك، بفضل عمل لينين، ريدني، بولياك، كورنفورث، أ.ن.كليموف وغيرهم من الباحثين، تم توضيح التفاصيل الرئيسية للتوليف الأنزيمي للكوليسترول، والتي يبلغ عددها أكثر من 35 تفاعلًا إنزيميًا. يمكن تمييز ثلاث مراحل رئيسية في تخليق الكوليسترول: الأولى هي تحويل الأسيتات النشطة إلى حمض الميفالونيك، والثانية هي تكوين السكوالين من حمض الميفالونيك، والثالثة هي دورة السكوالين إلى كوليسترول.

أولاً، دعونا نفكر في مرحلة تحويل الأسيتات النشطة إلى حمض الميفالونيك. الخطوة الأولى في تخليق حمض الميفالونيك من أسيتيل CoA هي تكوين أسيتو أسيتيل CoA من خلال تفاعل ثيولاز عكسي:

بعد ذلك، يؤدي التكثيف اللاحق لـ acetoacetyl-CoA مع جزيء ثالث من acetyl-CoA بمشاركة هيدروكسي ميثيل جلوتاريل-CoA سينسيز (سينثاس HMG-CoA) إلى تكوين β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA:

لاحظ أننا قد نظرنا بالفعل في هذه المراحل الأولى من تخليق حمض الميفالونيك عندما كنا نتحدث عن تكوين أجسام الكيتون. بعد ذلك، β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA، تحت تأثير هيدروكسي ميثيل غلوتاريل-CoA المعتمد على NADP (اختزال HMG-CoA)، نتيجة لاختزال إحدى مجموعات الكربوكسيل وانقسام HS-KoA، يتم تحويله إلى حمض الميفالونيك:

يعد تفاعل إنزيم HMG-CoA هو أول تفاعل لا رجعة فيه عمليًا في سلسلة التخليق الحيوي للكوليسترول ويحدث مع خسارة كبيرة في الطاقة الحرة (حوالي 33.6 كيلوجول). لقد ثبت أن هذا التفاعل يحد من معدل التخليق الحيوي للكوليسترول.

إلى جانب المسار الكلاسيكي للتخليق الحيوي لحمض الميفالونيك، هناك مسار ثانٍ لا يتكون فيه β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA، ولكن β-hydroxy-β-methylglutaryl-S-ACP كركيزة وسيطة. يبدو أن تفاعلات هذا المسار مطابقة للمراحل الأولية للتخليق الحيوي للأحماض الدهنية حتى تكوين أسيتو أسيتيل-S-ACP. يشارك إنزيم Acetyl-CoA carboxylase، وهو الإنزيم الذي يحول أسيتيل CoA إلى malonyl-CoA، في تكوين حمض الميفالونيك على طول هذا المسار. النسبة المثالية من malonyl-CoA وacetyl-CoA لتخليق حمض الميفالونيك هي جزيئين من الأسيتيل-CoA لكل جزيء واحد من malonyl-CoA.

لقد تم إظهار مشاركة malonyl-CoA، الركيزة الرئيسية للتخليق الحيوي للأحماض الدهنية، في تكوين حمض الميفالونيك ومختلف الأيزوبرنويدات في عدد من الأنظمة البيولوجية: كبد الحمام والجرذ، والغدة الثديية للأرانب، ومستخلصات الخميرة الخالية من الخلايا. ويلاحظ هذا المسار للتخليق الحيوي لحمض الميفالونيك في الغالب في سيتوبلازم خلايا الكبد. يتم لعب دور مهم في تكوين الميفالونات في هذه الحالة عن طريق اختزال هيدروكسي ميثيل الجلوتاريل-CoA، الموجود في الجزء القابل للذوبان في كبد الفئران وغير المطابق للإنزيم الميكروسومي في عدد من الخصائص الحركية والتنظيمية. من المعروف أن إنزيم هيدروكسي ميثيل جلوتاريل-CoA الميكروسومي هو الرابط الرئيسي في تنظيم مسار التخليق الحيوي لحمض الميفالونيك من أسيتيل-CoA بمشاركة أسيتو أسيتيل-CoA ثيولاس وسينسيز HMG-CoA. يختلف تنظيم المسار الثاني للتخليق الحيوي لحمض الميفالونيك تحت عدد من التأثيرات (الصيام، تغذية الكوليسترول، إعطاء مادة خافضة للتوتر السطحي - Triton WR-1339) عن تنظيم المسار الأول، الذي يشارك فيه إنزيم اختزال الميكروسومي. تشير هذه البيانات إلى وجود نظامين مستقلين للتخليق الحيوي لحمض الميفالونيك. الدور الفسيولوجي للمسار الثاني غير مفهوم بالكامل. يُعتقد أن له أهمية معينة ليس فقط لتخليق المواد ذات الطبيعة غير الستيرويدية، مثل السلسلة الجانبية لليوبيكوينون والقاعدة الفريدة N 6 (Δ 2 -isopentyl) - الأدينوزين لبعض RNAs، ولكن أيضًا لـ التخليق الحيوي للستيرويدات (A. N. Klimov، E. D. Polyakova).

في المرحلة الثانية من تخليق الكوليسترول، يتم تحويل حمض الميفالونيك إلى السكوالين. تبدأ تفاعلات المرحلة الثانية بفسفرة حمض الميفالونيك مع ATP. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل 5 "- إستر البيروفوسفوريك، ثم 5" - إستر البيروفوسفوريك من حمض الميفالونيك:

5"-حمض البيروفوسفوميفالونيك، نتيجة الفسفرة اللاحقة لمجموعة الهيدروكسيل الثلاثية، يشكل منتجًا وسيطًا غير مستقر - 3"-فوسفو-5"-حمض البيروفوسفوميفالونيك، والذي، بعد نزع الكربوكسيل وفقدان حمض الفوسفوريك، يتحول إلى بيروفوسفات إيزوبنتينيل. يتصاوغ الأخير إلى ثنائي ميثيل أليل بيروفوسفات:

يتم بعد ذلك تكثيف هذين الأيزوميريين من بيروفوسفات إيزوبنتنيل (بيروفوسفات ثنائي ميثيل أليل وبيروفوسفات إيزوبنتينيل) لتحرير بيروفوسفات وتكوين بيروفوسفات جيرانيل. تتم إضافة بيروفوسفات الأيزوبنتينيل مرة أخرى إلى بيروفوسفات جيرانيل، مما يؤدي إلى بيروفوسفات فارنيسيل.

الركيزة المستخدمة في تصنيع VFA هي أسيتيل مرافق الإنزيم أ، ومع ذلك، خلال تخليق الأحماض الدهنية (FA)، في كل دورة استطالة، لا يتم استخدام أسيتيل مرافق الإنزيم أ نفسه، ولكن مشتقاته، مالونيل مرافق الإنزيم أ.

يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم أسيتيل-CoA كربوكسيلاز، وهو إنزيم رئيسي في نظام الإنزيمات المتعددة لتخليق FA. يتم تنظيم نشاط الإنزيم من خلال ردود الفعل السلبية. المثبط هو منتج تركيبي: أسيل-CoA طويل السلسلة (عدد = 16) - بالميتويل-CoA. المنشط هو السيترات. الجزء غير البروتيني من هذا الإنزيم يشمل فيتامين H (البيوتين).

بعد ذلك، أثناء تخليق الأحماض الدهنية، يتم إطالة جزيء أسيل CoA تدريجيًا بواسطة ذرتين كربون في كل مرحلة بسبب المالونيل CoA، الذي يفقد ثاني أكسيد الكربون في عملية الاستطالة هذه.

بعد تكوين malonyl-CoA، يتم تحفيز التفاعلات الرئيسية لتخليق الأحماض الدهنية بواسطة إنزيم واحد - سينثيتيز الأحماض الدهنية (مثبت على أغشية الشبكة الإندوبلازمية). يحتوي إنزيم الأحماض الدهنية على 7 مواقع نشطة وACP (بروتين نقل الأسيل). يحتوي موقع ربط malonyl-CoA على مكون غير بروتيني - فيتامين ب 3 (حمض البانتوثينيك). يظهر تسلسل دورة واحدة من تفاعلات تخليق VLC في الشكل 45.

الشكل 45. ردود فعل تخليق الأحماض الدهنية العالية

بعد نهاية الدورة، يدخل الأسيل-ACP في الدورة التالية من التخليق. تتم إضافة جزيء malonyl-CoA جديد إلى مجموعة SH المجانية من بروتين نقل الأسيل. ثم تتم إزالة بقايا الأسيل، ويتم نقلها إلى بقايا المالونيل (مع نزع الكربوكسيل المتزامن) وتتكرر دورة التفاعلات.

وبالتالي، فإن السلسلة الهيدروكربونية للأحماض الدهنية المستقبلية تنمو تدريجيا (لكل دورة - ذرتان كربون). ويحدث هذا حتى تطول إلى 16 ذرة كربون (في حالة تخليق حمض البالمتيك) أو أكثر (تخليق الأحماض الدهنية الأخرى). بعد ذلك، يحدث التحلل الحراري ويتشكل الشكل النشط للحمض الدهني، أسيل CoA.

من أجل المسار الطبيعي لتخليق الأحماض الدهنية العالية، تكون الشروط التالية ضرورية:

1) تناول الكربوهيدرات، والتي تنتج الأكسدة الركائز اللازمة وNADPH 2.

2) شحنة طاقة عالية للخلية - محتوى عالي من ATP، مما يضمن إطلاق السيترات من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم.

الخصائص المقارنة للأكسدة ب وتخليق الأحماض الدهنية العالية:

1 . تحدث الأكسدة ب في الميتوكوندريا، ويحدث تخليق الأحماض الدهنية في السيتوبلازم على أغشية الشبكة الإندوبلازمية. ومع ذلك، فإن أسيتيل CoA المتكون في الميتوكوندريا لا يمكنه المرور عبر الأغشية من تلقاء نفسه. لذلك، هناك آليات لنقل أسيتيل مرافق الإنزيم أ من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم بمشاركة إنزيمات دورة كريبس (الشكل 46).

الشكل 46. آلية نقل الأسيتيل CoA من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم.

الإنزيمات الرئيسية لدورة TCA هي سيترات سينسيز وإيزوسيترات ديهيدروجينيز. المنظمون التفارغيون الرئيسيون لهذه الإنزيمات هم ATP و ADP. إذا كان هناك الكثير من ATP في الخلية، فإن ATP يعمل كمثبط لهذه الإنزيمات الرئيسية. ومع ذلك، يتم تثبيط إنزيم إيزوسيترات ديهيدروجينيز بواسطة ATP أكثر من إنزيم سيترات سينثيتيز. وهذا يؤدي إلى تراكم السيترات والإيزوسيترات في مصفوفة الميتوكوندريا. عندما تتراكم السيترات، فإنها تترك الميتوكوندريا في السيتوبلازم. يحتوي السيتوبلازم على إنزيم سيترات لياز. يقوم هذا الإنزيم بتكسير السيترات إلى PAA وأسيتيل CoA.

وبالتالي، فإن الشرط اللازم لإطلاق أسيتيل مرافق الإنزيم أ من الميتوكوندريا إلى السيتوبلازم هو توفير إمدادات جيدة من ATP إلى الخلية. إذا كان هناك القليل من ATP في الخلية، فسيتم تقسيم أسيتيل CoA إلى CO 2 وH 2 O.

2 . أثناء الأكسدة ب، ترتبط الوسطيات بـ HS-CoA، وفي تخليق الأحماض الدهنية، ترتبط الوسطيات ببروتين نقل الأسيل الخاص (ACP). هذا بروتين معقد. الجزء غير البروتيني يشبه في تركيبه CoA ويتكون من ثيوإيثيل أمين وحمض البانتوثنيك (فيتامين ب 3) والفوسفات.

3 . في الأكسدة ب، يتم استخدام NAD وFAD كعامل مؤكسد. عند تصنيع الأحماض الدهنية، هناك حاجة إلى عامل اختزال - يتم استخدام NADP*H 2.

يوجد في الخلية مصدران رئيسيان لـ NADP*H2 لتخليق الأحماض الدهنية:

أ) مسار فوسفات البنتوز لتكسير الكربوهيدرات؛