Szerkesztő:Labancko/próbalap

Zsírsavak bioszintézise

Bevezetés

A zsírok szervezetünk számára nélkülözhetetlen anyagok. Anyagcseréjében, morfológiai és strukturális felépítésében egyaránt szerepet játszanak. Feladatuk többek között az energiaraktározás, hőszigetelés, mechanikai védelem nem fehérje jellegű hormonok (szteroidok) kiindulási anyagai.

0. Ábra Malát enzim által katalizált reakció. NADPH nyerő reakció.

A zsírok kémiai definíciója szerint a glicerin zsírsavakkal alkotott észtere. A zsírsavak szintézise NADPH és Acetil - KoA igényes. A NADPH a pentózfoszfát-út reakcióiból (G6PD; 6-foszfoglukonát dehidrogenáz) ill. a ,,malát enzim" által katalizált reakcióból származik.

Acetil-csoport transzportja

1. Ábra Az ábra a citrát-szintáz enzim által katalizált reakciót mutatja, minek során az acetil-KoA citrát formájában szállíthatóvá válik a mitokondrium membránján keresztül a citoplazmába.

Étkezések után (jóllakott állapotban) a felvett glükóz egy része glikogén formájában raktározódik el, míg más része a glikolízis folyamatában piruváttá, majd acetil-KoA-vá alakul.

• Az acetil-KoA az a biológiailag fontos molekula ami képes zsírsavvá alakulni. A zsírsavak bioszintézise a sejt citoplazmájában zajlik, így az Acetil-Koa-nak ki kell jutnia a mitokondriumból. Ez viszont több okból sem lehetséges ilyen formában, így egy kerülő úton citráttá alakulva történik meg az Acetil-csoport transzportja. A reakcióban oxálacetát illetve maga az Ac-KoA vesz részt és a ,,citrát-szintáz" nevű enzim katalizálja. A keletkezett termék citráttranszporteren keresztül ki jut az intermembrán térbe, majd a mitokondrium külső membránján át a sejtplazmába.

2. Ábra ATP-citrát-liáz enzim által katalizált reakció, minek során az Acetil-csoport felszabadul.

• A következő lépésben fel kell szabadítani a citrátból az Acetil-csoportot. Ehhez az ,,ATP-citrát-liáz" nevű enzimre van szükség. A reakció 1 ATP-t és 1 KoA belépését igényli. Termékek: Acetil-Koa + Oxálacetát. Utóbbi a ,,malát dehidrogenáz" enzimmel maláttá alakul és visszajut a mitokondriumba. Minden egyes Acetil-KoA kihozatala 1 ATP-be kerül.

A zsírsav szintézise

A citoplazmába kijutott Acetil-KoA első lépésként CO2 felvételével karboxilálódik és Malonil-KoA-vá alakul. A reakciót az anyagcserefolyamat sebességének meghatározó enzime a ,,Acetil-KoA-karboxiláz" végzi.

A folyamat ATP-t használ. Utóbbi reakció a zsírsav-szintézis elköteleződő lépése, ha ez végbement, akkor a teljes folyamat lejátszódik.

A bioszintézis a FAS1 (Fatty acid synthase 1) enzimkomplexen történik, ami egy hét alegységből álló rendszer, mely dimer formájában van jelen. A komplexek egyik tagjához kapcsolt növekvő zsírsavlánc a másik komplex enzimeinek segítségével redukálódik. Így egyszerre két zsírsavlánc növekedhet párhuzamosan. A komplex egyik polipeptid-láncához, a kondenzáló enzimhez hozzákapcsolódik (tioészter kötéssel) a citoszólba került Acetil - csoport, KoA felszabadulásával. A vele szemben elhelyezkedő enzimrendszeren lévő acil-carrier protein (ACP) alegységhez, pedig a malonil-KoA kapcsolódik (szintén tioészter kötéssel). Előbbit az acetil-transzaciláz, utóbbit a malonil-transzaciláz enzim katalizálja.

1.Lépés: Az ACP alegységen elhelyezkedő Malonil-ACP és az Acetil-csoport kondenzációja. A reakciót maga a kondenzáló enzim, a ,,β-ketoacil-ACP-szintáz" végzi. A folyamat során CO2 szabadul fel és β-Ketoacil-ACP keletkezik.

2.Lépés: A termék ,,β-ketoacil-ACP-reduktáz" enzim segítségével, NADPH felhasználásával redukálódik, és β-hidroxiacil-ACP keletkezik.

3. Lépés: A következő reakciót a ,,β-hidroxiacil-ACP-dehidratáz" enzim végzi. Víz kilépésével, transz kettős kötésű enoil-ACP keletkezik.

4. Lépés: Újabb redukció. Az ,,enoil-ACP-reduktáz" segítségével újabb hidrogéneket vesz fel a NADPH-ról, így keletkezik egy Acil-ACP.

Ebben a reakcióban keletkeződött Acil-ACP már két C atommal hosszabb, mint a kiindulási anyagunk. Ezt követően az acil-csoport visszakerül az első komplex kondenzáló enzimére, a második komplex ACP-je pedig újabb malonilcsoport-ot tud felvenni. A ciklus újra indulhat, csak a malonil-csoporthoz már két C lánccal hosszabb egység fog kapcsolódni. A körforgás mindaddig folytatódik, míg a zsírsavlánc el nem éri a 16C-atomos állapotot (palmitinsav), majd leválik a komplexről.

Zsírsavak további sorsa

Mivel nem csak palmitinsavra van szükségünk, így a levált termék továbbalakulhat az endoplazmás retikulumban és a mitokondriumban:

• Elongáció: 16C atomnál hosszabb zsírsavak szintézise.
• Deszaturáció: Kettős kötések létrejöttével telítettlen zsírsavak szintetizálódnak.

Források

2016-2017, PTE ÁOK Biokémiai és Orvosi Kémiai Intézet - Minimumegyenletek megoldásokkal a „Biokémia” és „Orvosi Biokémia” tantárgyak vizsgáihoz

2004, Ádám Veronika - Biokémia