آموزش صفر تا صد بیوشیمی در یوتیوب: کدینگ مهارکننده های
کمپلکس IV زنجیر انتقال الکترون
برای رفتن به کانال یوتیوب، روی تصویر زیر کلیک کن:
بیوسنتز اسید چرب
کبد محل اصلی سنتز اسیدهای چرب است اما غدد شیری در پستانداران و در مقادیر کمتر در آدیپوسیت ها و مغز هم سنتز اسیدهای چرب صورت می گیرد.
پالمیتات (اسید چرب 16 کربنه) معمول ترین اسید چربی که در بدن انسان سنتز می شود.
مراحل بیوسنتز پالمیتات در سیتوپلاسم
1-انتقال استیل کوآ از میتوکندری به سیتوزول
2-فعال سازی استیل کوآ به مالونیل کوآ
3-اتصال گروه های استیل و مالونیل به پروتئین حاملACP
4-چرخه طویل سازی زنجیر اسید چرب در حال رشد
5- آزاد سازی زنجیره پالمیتات
1-انتقال استیل کوآ از میتوکندری به سیتوزول
بعلت محدودیت در ذخیره گلیکوژن، اتم های کربن برای سنتز اسید چرب از مازاد کربوهیدرات غذائی یا گلوکز تأمین می شود. برای این منظور گلوکز در مسیر گلیکولیز به پیروات تبدیل شده و توسط حامل پیروات به میتوکندری منتقل می شود و در داخل میتوکندری توسط آنزیم پیروات دهیدروژناز به استیل کوا تبدیل می شود. استیل کوا تولید شده توسط استیل کوا کربوکسیلاز به اگزالواستات تبدیل می گردد. در اولین واکنش چرخه کربس اگزالواستات و استیل کوا با هم ترکیب شده و تولید سیترات می نمایند. سیترات تولید شده توسط ناقل تری کربوکسیلات به سیتوزول منتقل می شود. سپس سیترات با صرف 1 مولکول ATP بوسیله آنزیم ATP سیترات لیاز مجدداً به استیل کوا و اگزالواستات تبدیل می شود. استیل کوا در بیوسنتز اسیدهای چرب مصرف می شود و اگزالو استات در سیتوزول توسط مالات دهیدروژناز وابسته به NAD به مالات احیاء می شود. مالات توسط ناقل تری کربوکسیلات و در تبادل با سیترات وارد میتوکندری شده و در چرخه کربس مجدداً به اگزالواستات تبدیل می شود. همچنین مالات در سیتوزول می تواند توسط آنزیم مالیک یا مالات دهیدروژناز وابسته به NADP در اثر دکربوکسیلاسیون همراه با دهیدروژناسیون به پیروات تبدیل گردد و پیروات می تواند وارد میتوکندری شود.
2-فعال سازی استیل کوآ به مالونیل کوآ
اتصال واحدهای استیل به یکدیگر از طریق پیوند کووالان بین کربن انتهای متیلی استیل دهنده با کربن کربنیل گیرنده (استیل در اولین دور) ایجاد می شود.
برای ایجاد این پیوند لازم است کربن انتهای متیلی مولکولهای دهنده استیل فعال شود. این فعال سازی بوسیله آنزیم استیل کوا کربوکسیلاز انجام شده که در طی این واکنش کربوکسیلاسیون، دهنده CO2، یون بیکربنات بوده که بوسیله گروه پروستتیک بیوتین آنزیم انتقال می یابد. محصول واکنش مالونیل کوا می باشد که برای تولید آن 1 مولکول ATP نیاز است.
اولین مولکول استیل کوا بعنوان گیرنده عمل کرده و انتهای متیلی پالمیتات را میسازد (کربن شماره 15 و 16 در پالمیتات) و نیاز به فعال سازی ندارد.
7 مولکول دیگر استیل کوا باید بعنوان دهنده به مالونیل کوا تبدیل شده که برای هر مولکول به 1 مولکول ATP نیاز دارد.
3-اتصال گروه های استیل و مالونیل به پروتئین حامل آسیل ACP
در طی افزایش طول زنجیره در حال رشد به یک زنجیره پلی پپتیدی با 77 اسید آمینه متصل است که به آن پروتئین حامل آسیل یا ACP می گویند. به یکی از ریشه های سرین این پروتئین گروه پروستتیک 4 فسفو پانتتئین اتصال دارد که مشتق ویتامین B5 بوده و دارای یک گروه سولفیدریل برای ایجاد پیوند تیواستری با گروه کربوکسیل آسیل در حال رشد می باشد.
ریشه های آسیل و مالونیل توسط دو آنزیم استیل کوا ACP آسیل تراسفراز و مالونیل کوا ACPآسیل تراسفراز از COA به ACP منتقل می شوند.
4-چرخه طویل سازی زنجیر اسید چرب در حال رشد
این مرحله بصورت یک مسیر فنری است که برای اضافه شدن یک واحد دو کربنه یک چرخه چهار واکنشی در آن تکرار می شود. این چهار واکنش عبارتند از :
الف-متراکم شدن( β کتو آسیل سنتاز)
ب-احیاء شدن(β کتو آسیل ردوکتاز)
ج-دهیدراتاسیون(β هیدروکسی آسیل کوا دهیدراتاز)
د-احیاء شدن(انویل کوا ردوکتاز)
الف-متراکم شدن
توسط β کتو آسیل سنتاز یا آنزیم ترکیب کنده انجام می شود. در اثر این واکنش کربن استیل دهنده از مالونیل کوا به کربن کربونیل گیرنده (در اولین دور استیل) متصل شده و ایجاد β کتو آسیل کوا ( در اولین چرخه β کتو بوتیرات) را می نماید. این واکنش همراه است با دکربوکسیلاسیون مالونیل کوا و انرژی آن بطور غیر مستقیم از ATP تأمین می شود که در هنگام تولید مالونیل کوا مصرف شده است. ACP بعنوان یک بازوی متحرک β کتو آسیل تولید شده را به جایگاه های بعدی آنزیم ها در مرحله های بعدی می برد.
ب-احیاء شدن
توسط آنزیم β کتو آسیل ردوکتاز با مصرف NADPH گروه β کتو احیاء شده و به β هیدروکسی تبدیل می شود.
ج-دهیدراتاسیون
برداشت یک مولکول آب توسط β هیدروکسی آسیل کوا دهیدراتاز و تولید آسیل غیر اشباع (انویل)
د-احیاء شدن
بوسیله انویل کوا ردوکتاز با مصرف NADPH پیوند دو گانه احیاء می شود و آسیل اشباع تولید می شود( در اولین چرخه آسیل اشباع، بوتیرات است) در دور بعدی تولید آسیل 6 و بعد 8 و....... است.
5-آزاد سازی زنجیر پالمیتات
زمانیکه در آخرین دور (دور هفتم برای تولید پالمیتات) پالمیتیل –ACP تولید می شود آنزیم تیواستراز با هیدرولیز پیوند تیواستری پالمیتات را آزاد می کند.
آنزیم های شرکت کننده در واکنش بیو سنتز اسید چرب بصورت یک کمپلکس وجود دارند.
در پستانداران تمامی فعالیتهای بروی یک زنجیره پلی پپتیدی بلند به نام اسید چرب سنتاز انجام میگردد که توسط یک ژن کد می شود. از نظر فعالیت، بخشهای مختلف این زنجیره به سه ناحیه تقسیم میشود.
1-ناحیه ورودی شامل β کتو آسیل سنتاز ، استیل کوا ACPآسیل تراسفراز، مالونیل کوا ACPآسیل تراسفراز
2-ناحیه احیاء شامل پروتئین حامل آسیل یا ACP ، β کتوآسیل ردوکتاز ، β هیدروکسی آسیل دهیدراتاز ، انویل ردوکتاز
3-ناحیه خروج شامل تیواستراز
برای سنتز علاوه بر گروه سولفیدریل 4 فسفو پانتتئین ACP گروه سولفیدریل دیگری وجود دارد که مربوط به ریشه سیستئین آنزیم β کتو آسیل سنتاز است. هر کمپلکس اسید چرب سنتاز دیمری است که دو منومر آن بصورت قرینه روبروی یکدیگر قرار دارند. بطوریکه گروه سولفیدریل جزء ACP یک منومر در برابر گروه سولفیدریل جزء β کتو آسیل سنتاز منومر دیگر قرار می گیرد. این دو گروه برای سنتز ضروری هستند.
مراحل سنتز عبارتند از:
1-ابتدا استیل کوا ACPآسیل ترانسفراز ریشه استیل (گیرنده ابتدائی) را به گروه SH جزء ACP انتقال می دهد.
2-ریشه استیل (گیرنده) بلافاصله به SH جزء β کتوآسیل سنتاز (KS) منتقل می شود.
3-مالونیل کوا ACPآسیل ترانسفراز ریشه مالونیل را به به گروه SH جزء ACP اتصال می دهد.
4- β کتوآسیل سنتاز (KS) سبب اضافه شدن استیل به مالونیل کوا متصل به ACP می شود.
5-ACP مانند یک بازوی متحرک β کتوآسیل تولید شده را به جایگهای بعدی آنزیمهای β کتوآسیل ردوکتاز ، β هیدروکسی آسیل دهیدراتاز ، انویل ردوکتاز می برد تا احیاء گردد.
استوکیومتری بیوسنتز پالمیتات
برای بیوسنتزپالمیتات 16 کربنه نیاز به 8 مولکول ATP و 14 مولکول NADPH می باشد که از نظر میزان ATP و نحوه تأمین NADPH در حالتی که مالات در سیتوزول به پیروات تبدیل می شود.
1- 15مولکول ATP ( 8 مولکول آن برای انتقال 8 مولکول استیل کوا به سیتوزول و 7 مولکول دیگر برای سنتز مالونیل کوا)
2- 8 مولکول مالات حاصل از احیاء 8 مولکول اگزالواستات توسط آنزیم مالیک به پیروات تبدیل شده و 8 مولکول NADPH تولید می کند (نیاز به 14 مولکول NADPH است) 6 مولکول دیگر NADPH از مسیر پنتوز فسفات تأمین می شود.
3-تبدیل مجدد مولکول پیروات به 8 مولکول اگزالواستات نیاز به 8 مولکول ATP دارد.
8 Acetyl CoA + 14 NADPH + 14 H+ + 23 ATP® palmitate + 14 NADP+ + 8 CoA + 23 ADP + 23 Pi + 6 H2O
منابع لازم تولید NADPH برای بیوسنتز اسیدهای چرب
1-آنزیم گلوکز 6 فسفات دهیدروژناز و 6 فسفو گلوکونات دهیدروزژناز مسیر پنتوز فسفات
2-آنزیم مالیک یا مالات دهیدروژناز وابسته به NADP در سیتوزول
3- ایزوسیترات دهیدروژناز سیتوزولی
آموزش صفر تا صد بیوشیمی در یوتیوب
برای رفتن به کانال یوتیوب، روی تصویر زیر کلیک کن:
