Биосинтез жирных кислот

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Биосинтез жирных кислот

Содержание

2. С пищей в организм поступают разнообразные жирные кислоты, в том числе и незаменимые. Значительная часть заменимых
3. Синтез жирных кислот происходит в абсорбтивный период. Активный гликолиз и последующее окислительное декарбоксилирование пирувата способствуют увеличению
4. Синтез жирных кислот происходит в цитозоле клеток, поэтому ацетил-КоА должен транспортироваться через внутреннюю мембрану митохондрий в
5. Перенос цитрата в цитоплазму происходит только при увеличении количества цитрата в митохондриях, когда изоцитратдегидрогеназа и α-кетоглутарат-дегидрогеназа
6. Ацетил-КоА в цитоплазме служит исходным субстратом для синтеза жирных кислот, а оксалоацетат в цитозоле подвергается следующим
7. Перенос ацетильных остатков из митохондрий в цитозоль 1 - цитратсинтаза; 2 - транслоказа; 3 - цитратлиаза;
8. Образование малонил-КоА из ацетил-КоА – это первая и регуляторная реакция в биосинтезе жирных кислот. Фермент, катализирующий
9. В первой стадии реакции СО2 ковалентно связывается с биотином за счёт энергии АТФ, во второй стадии
10. После образования малонил-КоА синтез жирных кислот продолжается на мультиферментном комплексе - синтазе жирных кислот. Этот фермент
14. Суммарная реакция : Ацетил-КоА+7 Малонил-КоА +14 НАДФН2 = ПК+7СО2+7 Н2О + 8 HSKoA +14 НАДФ+
18. Каждый мономер содержит все каталитические центры, функционально активен комплекс из 2 протомеров. Поэтому реально синтезируются одновременно
19. Этот комплекс последовательно удлиняет радикал жирной кислоты на 2 углеродных атома, донором которых служит малонил-КоА. Конечный
20. Первая реакция - перенос ацетильной группы ацетил-КоА на тиоловую группу цистеина ацетилтрансацилазным центром. Затем от малонил-КоА
21. Ацетильная группа конденсируется с остатком малонила по месту отделившегося СО2. Реакция катализируется кетоацилсинтазным центром.
22. Образовавшийся радикал ацетоацетила последовательно восстанавливается кетоацилредуктазой, затем дегидратируется и опять восстанавливается еноилредуктазой - активными центрами комплекса.
23. Перед вторым циклом радикал бутирила переносится туда, где находился ацетил в начале первого цикла реакций. Затем
24. Аналогичные циклы реакций повторяются до тех пор, пока не образуется радикал пальмитиновой кислоты. Под действием тиоэстеразного
25. Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты из ацетил-КоА и малонил-КоА: CH3-CO-SKoA + 7 HOOC-CH2-CO-SKoA + 14 (NADPH
27. Основные источники водорода для синтеза жирных кислот В каждом цикле биосинтеза пальмитиновой кислоты проходят 2 реакции
28. Общая схема реакций синтеза пальмитиновой кислоты
29. Регуляция синтеза жирных кислот Регуляторный фермент - ацетил-КоА-карбоксилаза. Ассоциация/диссоциация комплексов субъединиц фермента. В неактивной форме ацетил-КоА-карбоксилаза
30. Фосфорилирование/дефосфорилирование ацетил-КоА-карбоксилазы. В постабсорбтивном состоянии или при физической работе глюкагон/адреналин через аденилат-циклазную систему активируют протеинкиназу А
31. Длительное потребление богатой углеводами и бедной жирами пищи приводит к увеличению секреции инсулина, который стимулирует индукцию
35. Синтез жирных кислот из пальмитиновой кислоты В ЭР происходит удлинение пальмитиновой кислоты с участием малонил-КоА. Последовательность
36. Ферменты могут использовать в качестве субстратов не только пальмитиновую, но и другие жирные кислоты. Поэтому в
37. Основной продукт элонгации в печени - стеариновая кислота (С18:0), однако в ткани мозга образуется большое количество
38. Включение двойных связей в радикалы жирных кислот называется десатурацией. Основные жирные кислоты, образующиеся в организме человека
39. Для образования двойной связи в радикале жирной кислоты требуется молекулярный кислород, NADH, цитохром b5 и FAD-зависимая
41. Эйкозаноиды, включающие в себя простагландины - высокоактивные регуляторы клеточных функций. Эйкозаноиды - биологически активные вещества, синтезируемые
42. Эйкозаноиды участвуют во многих процессах: регулируют тонус ГМК и вследствие этого влияют на АД, состояние бронхов,
43. Такие признаки воспаления, как боль, отёк, лихорадка, в значительной мере обусловлены действием эйкозаноидов. Избыточная секреция эйкозаноидов
44. Реакции перекисного окисления липидов
45. Перекисное окисление липидов – свободнорадикальное окисление липидов, вызванное пероксидным ионом. При изучении процессов биологического окисления рассматривается
46. Перекисное окисление липидов – это цепные реакции, обеспечивающие расширенное воспроизводство свободных радикалов, частиц, имеющих неспаренный электрон,
47. Наиболее развита антиоксидантная система в клетках, больше подверженных окислению, где выше парциальное давление кислорода, например, эритроциты,
48. Общая схема реакций перекисного окисления липидов
49. Реакции перекисного окисления липидов: инициирование цепи
50. Реакции перекисного окисления липидов: продолжение цепи
51. Реакции перекисного окисления липидов: разветвление цепи
52. Реакции перекисного окисления липидов: обрыв цепи
54. БИОСИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА В синтезе холестерина можно выделить три основные стадии: I – превращение активного ацетата в
55. I стадия Начальным этапом синтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА является образование ацетоацетил-КоА посредством обратимой тиолазной реакции:
56. В результате конденсации ацетоацетил-КоА с 3-й молекулой ацетил-КоА при участии гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-КоА-синтаза) образуется β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА:
57. β-Гидрокси-β-метилглутарил-КоА под действием регуляторного фермента НАДФ-зависимой гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ГМГ-КоА- редуктаза) в результате восстановления одной из карбоксильных групп
59. II стадия Мевалоновая кислота превращается в сквален. Реакции II стадии начинаются с фосфорилирования мевалоновой кислоты с
60. Оба изомерных изопентенилпирофосфата (диметилаллилпирофосфат и изопентенилпирофосфат) конденсируются с высвобождением пирофосфата и образованием геранилпирофосфата:
61. К геранилпирофосфату вновь присоединяется изопентенилпирофосфат. В результате этой реакции образуется фарнезилпирофосфат Фарнезилдифосфат является также исходным соединением
63. В заключительной реакции данной стадии в результате НАДФН-зависимой восстановительной конденсации 2 молекул фарнезилпирофосфата образуется сквален:
65. III стадия Сквален, линейный изопреноид, под влиянием сквален-оксидоциклазы циклизируется с потреблением кислорода в ланостерин, С 30
69. ОБЩАЯ СХЕМА СИНТЕЗА ХОЛЕСТЕРИНА
71. Липолиз Распад липидов в тканях осуществляют гидролитические ферменты– липазы. Три-, ди- и моноглицеридлипазы действуют на нейтральные
72. Синтез триглицеридов.
74. Скачать презентацию

Слайд 2

С пищей в организм поступают разнообразные жирные кислоты, в том числе

и незаменимые. Значительная часть заменимых жирных кислот синтезируется в печени, в меньшей степени - в жировой ткани.
Источником углерода для синтеза жирных кислот служит ацетил-КоА, образующийся при распаде глюкозы в абсорбтивном периоде.
!!! Таким образом, избыток углеводов, поступающих в организм, трансформируется в жирные кислоты, а затем в жиры.

Слайд 3

Синтез жирных кислот происходит в абсорбтивный период.
Активный гликолиз и последующее

окислительное декарбоксилирование пирувата способствуют увеличению концентрации ацетил-КоА в матриксе митохондрий.

Слайд 4

Синтез жирных кислот происходит в цитозоле клеток, поэтому ацетил-КоА должен транспортироваться

через внутреннюю мембрану митохондрий в цитозоль.
Однако внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацетил-КоА, поэтому в матриксе митохондрий ацетил-КоА превращается в цитрат при участии цитратсинтазы:
Ацетил-КоА + Оксалоацетат Цитрат + HS-КоА

Слайд 5

Перенос цитрата в цитоплазму происходит только при увеличении количества цитрата в

митохондриях, когда изоцитратдегидрогеназа и α-кетоглутарат-дегидрогеназа ингибированы высокими концентрациями NADH и АТФ.
В цитоплазме цитрат расщепляется под действием фермента цитратлиазы:
Цитрат + HSKoA + АТФ → Ацетил-КоА + АДФ + Pi + Оксалоацетат

Слайд 6

Ацетил-КоА в цитоплазме служит исходным субстратом для синтеза жирных кислот, а

оксалоацетат
в цитозоле подвергается следующим превращениям.

Пируват транспортируется обратно в матрикс митохондрий.
Восстановленный в результате действия малик-фермента NADPH используется как донор водорода для последующих реакций синтеза жирных кислот. Другой источник NADPH - окислительные стадии пентозофосфатного пути катаболизма глюкозы.

Слайд 7

Перенос ацетильных остатков из митохондрий в цитозоль
1 - цитратсинтаза; 2

- транслоказа; 3 - цитратлиаза;
4 - малатдегидрогеназа; 5 - малик-фермент.

Слайд 8

Образование малонил-КоА из ацетил-КоА – это первая и регуляторная реакция в

биосинтезе жирных кислот.
Фермент, катализирующий эту реакцию - ацетил-КоА-карбоксилаза.
Он содержит ковалентно связанный биотин.

Слайд 9

В первой стадии реакции СО2 ковалентно связывается с биотином за счёт

энергии АТФ,
во второй стадии СОО- переносится на ацетил-КоА с образованием малонил-КоА.
Активность фермента ацетил-КоА-карбоксилазы определяет скорость всех последующих реакций синтеза жирных кислот.

Слайд 10

После образования малонил-КоА синтез жирных кислот продолжается на мультиферментном комплексе -

синтазе жирных кислот.
Этот фермент состоит из 2 идентичных субъединиц, каждая из которых содержит 7 протомеров, обладающих разными каталитическими активностями:
1.Ацетилтрансацилаза
2.Маланилтрансацилаза
3.b-кетоацил-АПБ – синтетаза
4. b-кетоацил-АПБ – редуктаза
5. b-оксиацил-АПБ – дегидрогеназа
6.Еноил-АПБ-редуктаза
7.ацилпереносящий белок (АПБ).

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Суммарная реакция :
Ацетил-КоА+7 Малонил-КоА +14 НАДФН2 = ПК+7СО2+7 Н2О + 8

HSKoA +14 НАДФ+

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Каждый мономер содержит все каталитические центры, функционально активен комплекс из 2

протомеров.
Поэтому реально синтезируются одновременно 2 жирных кислоты.
Для упрощения в схемах обычно изображают последовательность реакций при синтезе одной молекулы кислоты.

Слайд 19

Этот комплекс последовательно удлиняет радикал жирной кислоты на 2 углеродных атома,

донором которых служит малонил-КоА.
Конечный продукт работы этого комплекса - пальмитиновая кислота.

Слайд 20

Первая реакция - перенос ацетильной группы ацетил-КоА на тиоловую группу цистеина

ацетилтрансацилазным центром.
Затем от малонил-КоА остаток малонила переносится на сульфгидрильную группу ацилпереносящего белка малонилтрансацилаз-ным центром.
После этого комплекс готов к первому циклу синтеза.

Слайд 21

Ацетильная группа конденсируется с остатком малонила по месту отделившегося СО2.
Реакция

катализируется кетоацилсинтазным центром.

Слайд 22

Образовавшийся радикал ацетоацетила последовательно восстанавливается кетоацилредуктазой, затем дегидратируется и опять восстанавливается

еноилредуктазой - активными центрами комплекса.
В результате первого цикла реакций образуется радикал бутирила, связанный с субъединицей синтазы жирных кислот.

Слайд 23

Перед вторым циклом радикал бутирила переносится туда, где находился ацетил в

начале первого цикла реакций.
Затем остаток бутирила подвергается тем же превращениям и удлиняется на 2 углеродных атома, происходящих из малонил-КоА.

Слайд 24

Аналогичные циклы реакций повторяются до тех пор, пока не образуется радикал

пальмитиновой кислоты.
Под действием тиоэстеразного центра радикал пальмитиновой кислоты гидролитически отделяется от ферментного комплекса, превращаясь в свободную пальмитиновую кислоту.

Слайд 25

Суммарное уравнение синтеза пальмитиновой кислоты из ацетил-КоА и малонил-КоА:
CH3-CO-SKoA +

7 HOOC-CH2-CO-SKoA + 14 (NADPH + H+) C15H31COOH + 7 СО2 + 6 Н2О +
8 HSKoA + 14 NADP+

Слайд 26

Слайд 27

Основные источники водорода для синтеза жирных кислот
В каждом цикле биосинтеза

пальмитиновой кислоты проходят 2 реакции восстановления,
донором водорода в которых служит кофермент NADPH.
Восстановление NADP+ происходит в реакциях:
дегидрирования в окислительных стадиях пентозофосфатного пути катаболизма глюкозы;
дегидрирования малата малик-ферментом;
дегидрирования изоцитрата цитозольной NADP-зависимой дегидрогеназой.

Слайд 28

Общая схема реакций синтеза
пальмитиновой кислоты

Слайд 29

Регуляция синтеза жирных кислот
Регуляторный фермент - ацетил-КоА-карбоксилаза.
Ассоциация/диссоциация комплексов субъединиц

фермента. В неактивной форме ацетил-КоА-карбоксилаза представляет собой отдельные комплексы, каждый из которых состоит из 4 субъединиц. Активатор фермента - цитрат стимулирует объединение комплексов, в результате чего активность фермента увеличивается. Ингибитор - пальмитоил-КоА вызывает диссоциацию комплекса и снижение активности фермента.

Слайд 30

Фосфорилирование/дефосфорилирование ацетил-КоА-карбоксилазы.
В постабсорбтивном состоянии или при физической работе глюкагон/адреналин через

аденилат-циклазную систему активируют протеинкиназу А и стимулируют фосфорилирование субъединиц ацетил-КоА карбоксилазы. Фосфорилированный фермент неактивен, и синтез жирных кислот останавливается.
В абсорбтивный период инсулин активирует фосфатазу, и ацетил-КоА карбоксилаза переходит в дефосфорилированное состояние.

Слайд 31

Длительное потребление богатой углеводами и бедной жирами пищи приводит к увеличению

секреции инсулина, который стимулирует индукцию синтеза ферментов: ацетил-КоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитратлиазы, изоцитратдегидро-геназы.
!!! Следовательно, избыточное потребление углеводов приводит к ускорению превращения продуктов катаболизма глюкозы в жиры. Голодание или богатая жирами пища приводит к снижению синтеза ферментов и, соответственно, жиров.

Слайд 32

Слайд 33

Слайд 34

Слайд 35

Синтез жирных кислот из пальмитиновой кислоты
В ЭР происходит удлинение пальмитиновой

кислоты с участием малонил-КоА.
Последовательность реакций сходна с той, что происходит при синтезе пальмитиновой кислоты, однако в данном случае жирные кислоты связаны не с синтазой жирных кислот, а с КоА.

Слайд 36

Ферменты могут использовать в качестве субстратов не только пальмитиновую, но и

другие жирные кислоты.
Поэтому в организме могут синтезироваться не только стеариновая кислота, но и жирные кислоты с большим числом атомов углерода.

Слайд 37

Основной продукт элонгации в печени - стеариновая кислота (С18:0), однако

в ткани мозга образуется большое количество жирных кислот с более длинной цепью - от С20 до С24, которые необходимы для
образования сфинголипидов и гликолипидов.
В нервной ткани происходит синтез и других жирных кислот - α-гидроксикислот.

Слайд 38

Включение двойных связей в радикалы жирных кислот называется десатурацией.
Основные жирные

кислоты, образующиеся в организме человека в результате десатурации, - пальмитоолеиновая (С16:1Δ9) и олеиновая (С18:1Δ9).

Слайд 39

Для образования двойной связи в радикале жирной кислоты требуется молекулярный кислород,

NADH, цитохром b5 и FAD-зависимая редуктаза цитохрома b5.
Атомы водорода, отщепляемые от насыщенной кислоты, выделяются в виде воды.
Один атом молекулярного кислорода включается в молекулу воды, а другой также восстанавливается до воды с участием электронов NADH, которые передаются через FADH2 и цитохром b5.

Слайд 40

Слайд 41

Эйкозаноиды, включающие в себя простагландины - высокоактивные регуляторы клеточных функций.
Эйкозаноиды

- биологически активные вещества, синтезируемые большинством клеток из полиеновых жирных кислот, содержащих 20 углеродных атомов (слово "эйкоза" по - гречески означает 20).

Слайд 42

Эйкозаноиды участвуют во многих процессах: регулируют тонус ГМК и вследствие этого

влияют на АД, состояние бронхов, кишечника, матки.
Эйкозаноиды регулируют секрецию воды и натрия почками, влияют на образование тромбов. Участвуют в развитии воспалительного процесса, происходящего после повреждения тканей или инфекции.

Слайд 43

Такие признаки воспаления, как боль, отёк, лихорадка, в значительной мере обусловлены

действием эйкозаноидов. Избыточная секреция эйкозаноидов приводит к ряду заболеваний, например бронхиальной астме и аллергическим реакциям.
Главный субстрат для синтеза эйкозаноидов у человека - арахидоновая кислота.

Слайд 44

Реакции перекисного окисления липидов

Слайд 45

Перекисное окисление липидов – свободнорадикальное окисление липидов, вызванное пероксидным ионом. При

изучении процессов биологического окисления рассматривается вариант короткой цепи окисления – перекисное окисление. Кроме полезного действия (например разрушение мембран фагоцитированных микробов в лейкоцитах) при спонтанном образовании перекиси, образовавшийся пероксидный ион способен вступать в реакцию со многими молекулами. В белках окисляются некоторые аминокислоты, активные формы кислорода легко нарушают и структуру ДНК.

Слайд 46

Перекисное окисление липидов
– это цепные реакции, обеспечивающие расширенное воспроизводство свободных радикалов,

частиц, имеющих неспаренный электрон, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления. В клетке присутствует довольно развитая система защиты от перекисного окисления (антиоксидантная система), включающая ферменты, нейтрализующие перекиси и свободные радикалы (каталаза, глютатионредуктаза) и молекулы «ловушки» свободных радикалов и активных ионов (мембранная система витамина Е и селена, глютатион, аскорбиновая кислота).

Слайд 47

Наиболее развита антиоксидантная система в клетках, больше подверженных окислению, где выше

парциальное давление кислорода, например, эритроциты, лейкоциты, эпителиальные клетки дыхательных путей. При несостоятельности антиоксидантной системы перекисное повреждение липидов приводит к повреждению мембранных структур клетки, что нарушает функционирование клетки и является основным механизмом гибели клетки.

Слайд 48

Общая схема реакций перекисного окисления липидов

Слайд 49

Реакции перекисного окисления липидов: инициирование цепи

Слайд 50

Реакции перекисного окисления липидов: продолжение цепи

Слайд 51

Реакции перекисного окисления липидов: разветвление цепи

Слайд 52

Реакции перекисного окисления липидов: обрыв цепи

Слайд 53

Слайд 54

БИОСИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА
В синтезе холестерина можно выделить три основные стадии:
I

– превращение активного ацетата в мевалоновую кислоту,
II – образование сквалена из мевалоновой кислоты,
III – циклизация сквалена в холестерин

Слайд 55

I стадия
Начальным этапом синтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА является образование

ацетоацетил-КоА посредством обратимой тиолазной реакции:

Слайд 56

В результате конденсации ацетоацетил-КоА с 3-й молекулой ацетил-КоА при участии гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы

(ГМГ-КоА-синтаза) образуется β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА:

Слайд 57

β-Гидрокси-β-метилглутарил-КоА под действием регуляторного фермента НАДФ-зависимой гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ГМГ-КоА- редуктаза) в результате

восстановления одной из карбоксильных групп и отщепления HS-KoA превращается в мевалоновую кислоту:
ГМГ-КоА-редуктазная реакция – первая практически необратимая реакция в цепи биосинтеза холестерина.
Активность ГМГ-редуктазы возрастает при введении инсулина и тиреоидных гормонов. Это приводит к усилению синтеза холестерина и повышению его уровня в крови. При голодании, тиреоидэктомии, введение глюкагона и глюкокортикоидов, напротив, отмечается угнетение синтеза холестерина, что прежде всего связано со снижением активности ГМГ-КоА-редуктазы.

Слайд 58

Слайд 59

II стадия
Мевалоновая кислота превращается в сквален.
Реакции II стадии начинаются

с фосфорилирования мевалоновой кислоты с помощью АТФ. В результате образуется 5-фосфорный эфир, затем 5-пирофосфорный эфир мевалоновой кислоты.
Мевалонат за счет декарбоксилирования с потреблением АТФ превращается в изопентенилдифосфат, который и является тем структурным элементом, из которого строятся все изопреноиды

Слайд 60

Оба изомерных изопентенилпирофосфата (диметилаллилпирофосфат и изопентенилпирофосфат) конденсируются с высвобождением пирофосфата и

образованием геранилпирофосфата:

Слайд 61

К геранилпирофосфату вновь присоединяется изопентенилпирофосфат. В результате этой реакции образуется фарнезилпирофосфат
Фарнезилдифосфат

является также исходным соединением для синтеза других полиизопреноидов, например, убихинонаубихинон

Слайд 62

Слайд 63

В заключительной реакции данной стадии в результате НАДФН-зависимой восстановительной конденсации 2

молекул фарнезилпирофосфата образуется сквален:

Слайд 64

Слайд 65

III стадия
Сквален, линейный изопреноид, под влиянием сквален-оксидоциклазы циклизируется с потреблением кислорода

в ланостерин, С 30 -стерин, от которого на последующих стадиях, катализируемых цитохромом Р450, отщепляются три метильные группы, далее насыщением двойной связи в боковой цепи и перемещением двойной связи в кольце В из положения 8, 9 в положение 5, 6 вследствие чего образуется конечный продукт холестерин

Слайд 66

Слайд 67

Слайд 68

Слайд 69

ОБЩАЯ СХЕМА СИНТЕЗА ХОЛЕСТЕРИНА

Слайд 70

Слайд 71

Липолиз
Распад липидов в тканях осуществляют гидролитические ферменты– липазы. Три-, ди-

и моноглицеридлипазы действуют на нейтральные жиры. Фосфолипазы А1, А2, С и Д (лизосомные) расщепляют кислые фосфолипиды. В результате липолиза образуются энергетические субстраты: жирные кислоты и глицерин.
Глицерин в реакциях окисления (дегидрирования) и фосфорилирования (фосфокиназные) превращается в глицероальдегидфосфат. Далее путем глюнеогенеза из него синтезируются запасные энергетические субстраты (глюкоза, гликоген) или при гликолитическом окислении образуется энергия в виде молекул АТФ. Глицерол-3-фосфат может использоваться для синтеза собственных липидов.

Слайд 72