Lipidų metabolizmo svarba: reakcijos fermentinei hidrolizei į glicerolį

Lipidų metabolizmo svarba: reakcijos fermentinei hidrolizei į glicerolį!

Pirmasis riebalų skilimo žingsnis yra virškinimas, ty fermentinė hidrolizė į glicerolį ir riebalų rūgštis, o lipazė yra specifinis fermentas.

Tada glicerolis gali būti fosforilintas ATP ir oksiduojamas į fosfogliceraldehidą, PGAL.

Šiam procesui fosforilinti reikia vieno ATP, tačiau H2 perdavimo metu iš NAD gaunamas 3 ATP. Vėliau PGAL gali dalyvauti įprastoje angliavandenių apykaitos sekoje per glikolizę ir Krebo ciklą, kuris suteikia 17 ATP kiekvienai molekulei. Taigi, vieno glicerolio molekulės pilnas aerobinis kvėpavimas sukuria bendrą 19 ATP grynąjį pelną.

Riebalų rūgščių beta oksidavimas:

Riebalų rūgščių kvėpavimo skilimas yra žinomas kaip beta oksidacija, atsirandanti riebaliniame audinyje ir kepenyse. Šį mechanizmą pirmą kartą atrado Franz Knoop. Šiame oksidacijos procese antroji arba riebalų rūgštis p-anglies oksiduojasi, dėl to suskirstomi iš eilės 2-anglies fragmentai iš riebalų rūgšties grandinės, kol lieka tik paskutinis 2 anglies fragmentas. P-oksidacijos metu reikalingi fermentai vyksta mitochondrijose.

1. Riebalų rūgšties aktyvinimas:

Iš pradžių riebalų rūgšties molekulė yra galutinai sujungta su CoA, ATP, suteikiančia reikiamą energiją.

2. Aktyvuotos rūgšties dehidrinimas:

Dehidrogenuojant vienas H pašalinamas iš kiekvienos a ir p grupės anglies, todėl sukuriamas neprisotintas dvigubas ryšys -CH = CH-. Šioje reakcijoje specifinis vandenilio nešiklis yra FAD.

3. Hidracija:

Tai išsprendžia neprisotintą dvigubą jungtį ir gamina alkoholinę grupę ant β-anglies.

4. β-hidroksilo acilo darinio konversija į β-keto darinį:

Šią reakciją katalizuoja fermentas, β-hidroksilacil-dehidrogenazė, ir NAD veikia kaip vandenilio akceptorius. Tai yra β-oksidacija, iš kurios visai sekai suteikiamas jo pavadinimas.

5. β-Keto-acilo CoA reakcija su CoA:

Šią reakciją katalizuoja P-keto-aciltiolazė ir susidaro acetilo-CoA ir aktyvuotos riebalų rūgšties, kuri yra trumpesnė nei 2 angliavandeniai, susidarymas, negu aktyvinimo kompleksas, susidaręs reakcijoje 1, visos sekos pradžioje. Trumpesnis kompleksas dabar gali būti P-oksiduojamas savo ruožtu, todėl nuoseklios acetil-CoA molekulės gali būti nupjautos.

Acetil-CoA, gautas skiliant riebalų rūgštis, vėliau gali būti oksiduojamas iki C2 ir H2O, naudojant Krebo ciklą.

Energijos išeiga beta oksidacijos metu:

Β-oksidacijos metu H2 perkėlimas iš FAD į O2 duoda 2ATP (ne 3, nes NAD etapas yra apeinamas) ir analogiškas perkėlimas iš NAD duoda 3 ATP. Taigi susidaro 5 ATP padidėjimas už susidariusios acetilo CoA molekulės. Pavyzdžiui, jei mes laikome stearino rūgštį (C ₁₈ ) kaip faktinį pradinį kurą, šio riebalų rūgšties p-oksidacija gali įvykti aštuonis kartus, gaunant acetilo CoA kiekvieną kartą ir paliekant devintą acetilo CoA likutį.

Todėl 5 ATP per p-oksidaciją, todėl derlius yra 5 x 8 = 40 ATP, atėmus 1 ATP, praleistą laisvam stearino rūgšties molekulės pradiniam aktyvavimui. Todėl viena _C18 riebalų rūgštis suteikia 39 ATP molekulių ir 9 Acetilo CoA tinklą. Pastarasis generuoja 9 × 12 arba 108 ATP molekules Kreb cikle, kad visa energija, gauta iš pilno stearino rūgšties kvėpavimo, yra 147 ATP molekulės.

Lyginant su 38 ATP, gauta iš vienos gliukozės molekulės ( _C6 ), stearino rūgštis (C18) duoda 147 ATP molekules. Taigi, riebalų rūgštys akivaizdžiai yra naudingesnės energijos šaltinis nei lygiaverčiai angliavandenių kiekiai. Tai yra priežastis, kodėl riebalai yra tinkamiausias gyvūnų laikymo maistas ir kodėl gyvūnų metabolizmas yra labai orientuotas į riebalus.

œ riebalų rūgščių oksidavimas:

Ilgalaikių grandinių riebalų rūgščių oksidavimas į α-hidroksi rūgštis, kurių anglies kiekis mažesnis nei pirminis substratas, buvo įrodyta smegenų ir kitų audinių mikrosomose ir augaluose, o-hidroksi ilgosios grandinės riebalų rūgštys yra smegenų lipidų sudedamosios dalys. Šios hidroksi riebalų rūgštys gali būti konvertuojamos į α-keto rūgštis, po to oksidacijos dekarboksilinimo, todėl susidaro ilgos grandinės riebalų rūgštys su nelyginiu anglies atomų skaičiumi.

RCH2 —CH2 —CH2 —COOH–> RCH2-CH2-CHOH-COOH →

RCH2 -CH2-CO-COOH–> RCH2-CH2-COH + CO ₂

Pradinį a-hidroksilinimo etapą katalizuoja monooksigenazė, kuriai reikia 0, Fe2 ⁺ ir askorbo rūgšties arba tetrahidropteridino. A-hidroksi rūgšties konversiją į a-keto rūgštį sujungta su NAD-specifine dehidrogenaze. Galutinis dekarboksilinimas apima NAD, ATP ir askorbo rūgštį.

atty Riebalų rūgščių oksidavimas:

Vidutinės grandinės ilgio riebalų rūgštys ir mažesniu mastu ilgos grandinės riebalų rūgštys iš pradžių gali būti ɯ-oksiduojamos ɯ-hidroksi riebalų rūgštimis, kurios vėliau paverčiamos ɯ-dikarboksirūgštimis. Tai buvo pastebėta kepenų mikrosomose ir bakterijų tirpių fermentų preparatų fermentuose.

Kepenyse pradinę reakciją katalizuoja monooksigenazė, kuriai reikia O2, NADPH ₂ ir citochromo P ₄₅₀ . Ferrodoksinas pakeičia paskutinį junginį mikrobuose. Sukūrus dikarboksirūgštį gali būti sutrumpintas iš abiejų molekulės galų β-oksidacijos seka.

Riebalų kvėpavimo efektyvumas:

Nepaisant didesnio riebalų kiekio, riebalų kvėpavimo efektyvumas yra maždaug toks pat, kaip angliavandenių, ty apie 40 proc.

Riebalų rūgščių ir riebalų biosintezė:

Dauguma gyvų organizmų, įskaitant žmogų, gali sintezuoti beveik visas jų riebalų rūgštis iš ne lipidinių medžiagų. Statybinė medžiaga yra acetilo CoA. Kadangi angliavandeniai ir baltymai gali būti metabolizuojami į acetilo CoA, jie gali aiškiai suteikti riebalų rūgščių susidarymo prekursorius.

Sintezė vyksta endoplazminiame tinklelyje ir citoplazmoje, ir iš esmės apima acetilo CoA vienetų sujungimą, kad susidarytų ilgos anglies grandinės molekulės, išlaisvinus koenzimą.

Riebalų rūgščių iš acetilo CoA sintezei yra reikalingi daug įvairių fermentų, taip pat ATP, NADPH, koenzimo A, vitamino biotino ir vitamino B12. Taip susidariusios riebalų rūgštys reaguoja su glicerolio fosfatu, kuris susidaro redukuojant dihidroksi acetono fosfatą, arba tiesiogiai fosforilinant glicerolį su ATP, kai yra glicerokinazė.

Riebalų konversija į angliavandenius - glikoksilato ciklas:

Nors dažnai pastebima, kad angliavandeniai yra lengvai konvertuojami į riebalus gyvūnų audiniuose, nėra jokių įrodymų, kad atsiranda atvirkštinis, ty riebalų pavertimas angliavandeniais. Tačiau augaliniuose audiniuose didelės riebalų turinčios sėklos greitai sukaupia riebalų nuosėdas į sacharozę.

Iki šiol nebuvo žinomas riebalų pavertimo angliavandeniais mechanizmas. Haris Beeversas 50-ųjų pabaigoje ir 60-ųjų pradžioje nustatė, kad riebalų konversija į cukrų įvyko per glioksilato ciklą. Ciklą pirmą kartą pranešė HL Kornberg ir Krebs tam tikruose mikroorganizmuose, gyvenančiuose terpėje, kurioje yra acetatas, kaip vienintelis anglies šaltinis.

Šie mikroorganizmai atitiko visus savo energijos poreikius, suskirstydami acetatą į CO, ir vandenį per acetilo CoA ir naudodami tą acetilo CoA, kad sukurtų cukrų ir kitas ląstelių medžiagas.

Glikoksilato ciklas iš esmės yra apeiti iš Krebo ciklo. Šį kelią iš tikrųjų palengvina Krebo ciklo fermentai, nors šiame kelyje yra du fermentai, izocitratazė ir malato sintezė.

Šis ciklas vyksta per 5 etapus, o iš šių trijų yra Krebo ciklo reakcijos.

1 reakcija:

(Krebo ciklo reakcija). Acetilo CoA, gautas iš riebalų suskirstymo, patenka į Krebo ciklą, reaguojant su oksaloacto rūgštimi, kad susidarytų citrinų rūgštis. Citratas sysnetazė veikia šią reakciją.

2 reakcija:

(Krebso ciklo reakcija) Citrinų rūgštis izomerizuojama į izocitinę rūgštį akonitinės dehidratazės ir cis-akonito rūgšties pavidalu.

3 reakcija:

(Glikoksilato ciklo reakcija) Izocitrūgštis ir glikoksilo rūgštis išskiriamos izocitrato rūgšties pavidalu.

Izocitinė rūgštis → izocitatazė, glioksilo rūgštis + gintaro rūgštis

4 reakcija:

(Glikoksilato ciklo reakcija). Glioksilo rūgštis sujungia su kitu acetilo CoA ir sudaro obuolių rūgštį, kurią sukelia obuolių sintetazė.

5 reakcija:

(Krebo ciklo reakcija) Obuolių rūgštis paverčiama oksaloacto rūgštimi per obuolių dehidrogenazę.

Čia reakcijoje Nr. 1 reakcijoje 1 panaudota oksaloacto rūgštis grįžta į 5 reakciją. Taigi, vieną šio ciklo apsisukimą, dvi acetilo CoA molekulės paverčiamos dikarboksirūgštimi, pavyzdžiui, gintaro rūgštimi. Gintaro rūgštis užima svarbią vietą, nes ji gali būti naudojama porfirinų, amidų, pirimidinų ir, svarbiausia, cukrų gamybai.

Kai jis naudojamas cukrų gamybai, gintaro rūgštis pirmą kartą paverčiama oksaloacto rūgšties reakcija Krebso ciklo reakcijoje. Tuomet oksaloacto rūgštis dekarboksilinama į fosfololio piruvatą (PPP), kuris yra tarpinis glikolizis. Kadangi PEP kaip pradinis taškas yra glikolitinio kelio keitimas, ląstelės sintezuoja sacharozę.

Glikoksilato ciklas yra ląstelių mitochondrijose, kuriose yra labai mažai riebalų. Bet aliejinių augalų sėklose, pvz., Ratukuose, Beevers atrado glioksisomas, specialias organeles, kurios yra ciklo sėdynės. Gyvūnai neturi šio kelio. Štai kodėl; jie visiškai nesugeba konvertuoti riebalų ir angliavandenių. Kita vertus, mikroorganizmai, kurie gyvena ant acetato, turi šį ciklą kaip vienintelį cukraus gamybos mechanizmą.