Predavanja Sinteza Masnih Kiselina

1

Sinteza masnih kiselina

� Uloga masnih kiselina:

– Gradivni blokovi za fosfolipide i glikolipide

– Za izgradnju plazma membrana

– Izvor energije

– Za sintezu hormona i intracelularnih glasnika

� U jetri i u manjem procentu u mlečnim žlezdama, masnom tkivu i bubrezima

2

ATP

NADPH

Acetil KoA(početak)

Malonil KoA(nastavak sinteze)

Mitohondrije Citoplazma

ATP- zavisna karboksilacija.

Tokom kondenzacije dolazi do gubitka CO2(spontana dekarboksilacija)

Prevoñenje acetil-KoA, karboksilacijom do malonil-KoA.

H3C C S CoA

O

CH2 C S CoA

O

−OOC

acetil -KoA

malonil -KoA

3

Enzim sadrži prostetičnu grupu biotin.ATP- zavisna karboksilacija biotina ostvaruje se preko aktivnog mesta 1, a transfer karboksilnegrupe na acetil-Ko ostvaruje se preko aktivnog mesta 2.

Acetil-KoAKarboksilazakatalizujedvostepenureakciju u kojoj se acetil-KoAkarboksiliše do malonil-KoA. ll

Enzim-biotinHCO3

- + ATP

ADP + Pi

Enzim-biotin-CO 2-

O

CH3-C-SCoAacetil-KoA

O-O2C-CH2-C-SKoA

malonil -KoA

ll

Enzim-biotin

1

2

Biotin je vezan za enzim amidskom vezom. Terminalna karboksilna grupa (na biotinu) i ε-amino grupa na lizinskom ostatku (na enzimu). Veza se ponaša kao duga fleksibilna ruka koja omogućava biotinskom prstenu da se pomera izmeñu dva aktiva mesta.

CHCH

H2CS

CH

NHC

N

O

( CH2)4 C NH ( CH2)4 CH

CO

NH

O

CO

O−

Karboksibiotin lizinskarezidua

4

HCO3−−−− + ATP + acetil-KoA � ADP + Pi + malonil-KoA

ll

Enzim-biotinHCO3

- + ATP

ADP + Pi

Enzim-biotin-CO 2-

O

CH3-C-SCoAacetil-KoA

O-O2C-CH2-C-SKoA

malonil -KoA

ll

Enzim-biotin

1

2

5

� Acetil – KoA dobija se u rekcijama– sa piruvat dehidrogenazom– beta oksidacije masnih kiselina

� iz mitohondrija prelazi u citoplazmutrikarboksilat – citrat šatl sistemom

citrat-sintazaATP

citrat-liaza

malat-dehidrogenaza

NADP-malat-dehidrogenaza

6

12

– Malonil KoA i Acetil KoA prenose se na acilprenosni protein (ACP)

• nosilac acil-ostataka u biosintezi masnih kiselna

– Malonil ACP i Acetil ACP se preko 6 enzimskikatalizovanih reakcija prevode u butiril ACP.

– U sedmoj reakciji se sintetiše palmitinskakiselina (16 C).

– Multienzimski kompleks sintaza masnih kiselina.

• 7 različitih enzima


7

13








10 kDa

Cisteamin

Fosfopantoteonska grupa

HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-P-O-CH2

O O O

OH H

H

HO CH3

H

O

OO Adenine

O-P-OO

OH

OHH

Koenzim A

Acil Prenosni Protein - ACPAcil Prenosni Protein - ACP

HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-CH2-Ser-O O O

OH H

H

HO CH3

H

ACP

8

Sintaza masnih kiselinaI i II enzim

16







Sintaza masnih kiselina

9

17

� β ketoacil-ACP-sintaza (enzimkondenzacije)

18

� Sledeće tri reakcije su obrnute u odnosu na degradaciju masnih kiselina, sa izuzetkom:– NADPH se koristi umesto NADH i FADH2

– Stvara se D–enantiomer hidroksibutirata umesto L–enantiomera

Novi krug kondenzacijesa malonil-KoA (6x) do palmitoil -ACP

αααα,ββββ trans-butenolil-ACP

10

Enzim – sintaza masnih kiselina

� Dimer– svaki

monomer 7 domena sa različitim enzimima

– VIII domen vezuje ACP

Reakcija kondezacije (korak 3) uključuje dekarboksilaciju malonil grupe.

Pant

SH

Ci s

SH

Pant

SH

Ci s

S

C

CH3

O

Pant

S

Ci s

S

C

CH3

OC

CH2

COO−

O

Pant

S

Ci s

SH

C

CH2

C

O

CH3

O

aceti l-S-KoA HS-KoA maloni l-S-KoA HS-KoA CO2

1 2 3

1 Malonil /acetil -KoA-ACP Transacilaza2 Malonil /acetil -KoA-ACP Transacilaza

3 Enzim kondenzacije (β-Ketoacil Sintaza)

11

4. β-keton je redukovan do alkohola (trnsfer e− saNADPH).

5. Dehidratacija nastaje trans dvoguba veza. 6. Redukcija sa NADPH nastaje zasićen lanac.

Pant

S

Ci s

SH

C

CH2

C

O

CH3

O

Pant

S

Ci s

SH

C

CH2

HC

O

CH3

Pant

S

Ci s

SH

Pant

S

Ci s

SH

NADPH NADP+NADPH NADP+

C

CH

HC

O

CH3

C

CH2

CH2

O

CH3

OH

H2O

4 5 6

4 β-Ketoacil -ACP Reduktaza5 β-Hidroksiacil -ACP Dehidrataza6 Enol -ACP Reduktaza

Pant

S

Ci s

SH

C

CH2

CH2

O

CH3

Pant

SH

Ci s

S

C

CH2

O

CH2

CH3

Pant

S

Ci s

S

C

CH2

O

CH2

CH3

C

CH2

COO−

O

Maloni l-S-KoA HS-KoA

7 2

7 Enzim kondenzacije2 Malonil/acetil -CoA-ACP Transacilaze

12

Oslobañanje proizvoda:

Kada se nagradi masna kiselina od 16 C atoma, Tioesteraza katalizuje hidrolizu tioestarske veze i oslobaña se masna kiselina od C16 - palmitat

16-C zasićena masna kiselina je krajnji produkt sintaze masnih kiselina.

1. a. Koliko se acetil-KoA koristi u reakciji sa sintazom masnih kiselina? _____

b. Kliko se acetil-KoA koristi za sintezu malonil KoA? ____

c. Koliko se potroši malonil KoA u sintezi palmitata 16-C? ________d. Ukupna količina acetil-CoA za sintezu palmitata,

a + b(c): ________

2. a. Koliko se ATP koristi za sintezu malonil KoA? ________b. Ukupna količina ATP za sintezu 16-C palmitata,

2a(1c): ________

3. a. Koliko se NADPH potroši po jednom ciklusu? __________

b. Ukupna količina NADPH za sintezu 16-C palmitata, 3a(1c):

_________

1

1

7

8

1

7

2

14

13

25

� Sinteza palmitata:

� Sinteza malonil KoA iz Acetil KoA

� Zbirna reakcija

Energetika sinteze masnih kiselina

8

β-oksidacija & Sinteza masnih kiselina

ββββ oksidacija Sinteza MK

Lokalizacija mitohondrije citoplazma

Acil nosači(tioli )

Koenzim -A(ACP) i cistein

e−−−− akceptori/donori FAD i NAD + NADPH

-OH intermedijeri L D

2-C produkti/donori acetil -KoAmalonil -KoA

(i acetil -KoA)

14

Regulacija sinteze masnih kiselina:Acetil KoA karboksilaze

� Alosterna regulacija� stimulisana citratom

� inhibirana palmitoil KoA, malonil KoA– B-oksidacija (gladovanje)

� Hormonska regulacija– Stimulisana insulinom– Inhibirana glukagonom

28

� Regulacija– Dugoročna

• + insulin• - glukagon• - adrenalin

– Lokalna, kratkoročna• + Citrate• - Palmitoil–CoA• -Malonil CoA


protomer polimer

15


Elongacija i desaturacija

� Palmitinska kiselina se konvertuje u palmitolilKoA

� Pod dejstvom enzimskih sistema (mitohondrije i endoplazmatični retikulumu)

� Enzimski sistem - elongaze� Dodatak 2-C sa malonil KoA� Nezasićene masne kiseline se stvaraju pod

dejstvom enzima - KoA desaturaze� One su specifične za odreñena mesta

dvogubih veza

16

Desaturacija stvaranje dvogubih veza na odreñenom mestu u lancu masne kiseline.

Ćelije sisara nisu sposobne da stvaraju dvogubu vezu na odreñenim mestima npr ∆12 i 15.

Zato su neke polinezasićene kiseline esencijalne i unose se samo putem hrane.

C

O

OH910

oleate 18:1 cis ∆9

Uključeni su membranski proteini endoplazmatskog retikuluma :

� NADH-cyt b5 Reduktaza, a flavoprotein saFAD prostetičnom grupom.

� Citohrom b5

� Desaturaze, sadrži dva atoma Fe u kompleksu sa histidinom

C

O

OH910

oleate 18:1 cis ∆9

17

Desaturaza

Cyt b5

reduktaza

Cit b5

C18-stearoly-CoA+ O2 + 2H+

C18 ∆∆∆∆9-oleyl-CoA+ 2H2O

2 cit b5 Fe2+ 2 cit b5 Fe3+

2H+ + cit b5 reduktazaFAD

cit b5 reduktazaFADH2

NADH + H+NAD+

Desaturacioni enzimiDesaturacioni enzimi

Desaturaza

stearat + NADH + 3H+ + O2 � oleat + NAD+ + 2H2O

Documents

Predavanja Sinteza Masnih Kiselina