1

11. Sinteza masnihkiselina

Sveučilište u SplituPrirodoslovno-matematički fakultet

odjel za kemiju

prof. dr. sc. Maja Pavela-Vrančič

2

8 acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH =

palmitat + 8 CoA + 6 H2O + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+

Sinteza masnih kiselina odvija se u CITOSOLU stanice u životinja, u

jetri masnom tkivu središnjem živčanom sustavu mliječnim žlijezdama za vrijeme laktacije

u biljaka, u plastidima

Odakle potječe citosolni acetil-CoA, iz kojega se sintetiziraju masne kiseline?

Preteča u sintezi masnih kiselina jeacetil-CoA

3

U sintezi palmitata 8 molekulaNADPH nastaje oksidativnom

dekarboksilacijommalata u piruvat

Preostalih 6 molekula NADPHdolazi iz PPP

oksaloacetat

CITRAT CITRAT

oksaloacetat

matriksmitohondrija

citosol

citrat-liaza

piruvat piruvat

malat

Mitohondrijski acetil-CoA prenosi seu citosol u obliku citrata

acetil-CoA

Acetil-CoA i oksaloacetatprenose se iz mitohondrija

u citosol na račun ATP

acetil-CoA

NADPH

U koju svrhu bi ovaj NADPH mogao poslužiti?

malat

4

acetil-CoA

malonil-CoA

Odlučujući korak u sintezi masnih kiselina jekarboksilacija (aktivacija) acetil-CoA u malonil-CoA

biotinil-enzim

karboksibiotinil-enzim

Lys

enzim: acetil-CoA karboksilaza kofaktor: BIOTIN

energijombogati spoj

5

PP

glukagon adrenalinglukagon adrenalin

inzulininzulin

acetil-CoAkarboksilaza

Regulacija acetil-CoA karboksilazefosforilacijom/defosforilacijom

aktivacija defosforilacijom inzulin stimulira sintezu masnih kiselina - potiče fosfatazom

kataliziranu defosforilaciju acetil-CoA karboksilaze inhibicija cAMP-zavisnom fosforilacijom

polimer(aktivan)

protomer(neaktivan)

cAMP

protein kinaza A

protein fosfataza

6

receptorreceptoradenilatciklaza adenilatciklaza

adenilatciklaza

GG

ATP cAMP

cAMP-zavisnaprotein kinaza

protein fosfataza

protein fosfataza

acetil-CoAkarboksilaza

P

adrenalin ili glukagonadrenalin ili glukagon

GG

acetil-CoAkarboksilaza

P

AMP-zavisna protein kinaza

cAMP-zavisnaprotein kinaza

Adrenalin i glukagon zaustavljaju sintezu masnih kiselina tako što sprječavaju defosforilaciju acetil-CoA karboksilaze

7

Inaktivnakarboksilaza

Aktivnakarboksilaza

AMP-zavisnaprotein kinaza

protein fosfataza 2A

ATP ADPADP

Pi H2OH2O

citratDjelomično

aktivnakarboksilaza

citrat

Pi Pi

palmitat inhibira acetil-CoA karboksilazu (inhibicija produktom)

niski energijski naboj stanice: aktivira AMP-zavisnu protein kinazu koja

fosforilacijom inaktivira acetil-CoA karboksilazu

Niski energijski naboj stanice obustavljasintezu masnih kiselina

visoka razina citrata signalizira izobilje acetil-CoA i ATP aktivira se

sinteza masnih kiselina

8

KONDENZACIJA

REDUKCIJA

DEHIDRACIJA

REDUKCIJA

SINTEZA

MASNIH

KISELINA

RAZGRADNJA

MASNIH

KISELINA

tioliza

oksidacija

hidracija

oksidacija

Biosinteza i biorazgradnja masnih kiselina odvijaju serazličitim potovima i u odvojenim staničnim odjeljcima

CITOSOL Matriks mitohondrija

Ciklus elongacijeCiklus elongacije

9

Enzim: sintaza masnih kiselina

Reduktivna snaga: NADPH

Nosač: protein – nosač acilne skupine Acyl Carrier Protein – ACP

Donor C2 jedinice: malonil-ACP

Produkt: palmitat (C16)

U eukariota, sintezu masnih kiselina kataliziraju sintaze masnih kiselina

10

Sintaza masnih kiselinaje multienzimski kompleks

multienzimski kompleksi sastoje se od multifunkcionalnih proteina, u kojima su različiti enzimi kovalentno povezani u jedan polipeptidni lanac

prednosti koordinirana

sinteza visoka

stabilnost

tioesteraza

reduktaza

reduktaza

dehidraza

transferaza sintaza

11

acetil-ACP malonil-ACP

acetil-CoA HSACP

HSCoA

malonil-CoA HSACP

HSCoA

+ +

U sintezi masnih kiselina, međuprodukti suvezani na acil-nosač protein (acyl carrier protein, ACP)

acetiltransacilaza

maloniltransacilaza

cisteamin

protein-nosač acilne skupine (ACP)

SH CH2 CH2 N

H

C

O

CH2 CH2 N

H

C

O

C

OH

H

C

CH3

CH3

CH2 O P

O

O

O

CH2 Ser ACP

12

1. KONDENZACIJA (elongacija)

4 C-atoma4 C-atoma

acetil-ACP malonil-ACP

acetoacetil-ACP

+

CO2

3 C-atoma2 C-atoma

reakciju kondenzacije pokreće ATP: karboksilacijom acetil-CoA nastao je energijom-bogati spoj, malonil-CoA

položaj ravnoteže je povoljan, jer dekarboksilacija dovodi do znatnog smanjenja slobodne energije

13

NADPH + H+NADPH + H+

NADP+NADP+

2. REDUKCIJA (reducens: NADPH)

CH3 C

O

CH2 C

O

SACP acetoacetil-ACP

β-hidroksibutiril-ACP

β-ketoacil-ACPREDUKTAZA

CH3 C

OH

CH2 C

O

SACP

H

14

H2OH2O

3. DEHIDRACIJA

β-hidroksibutiril-ACP

,β-trans-butenoil-ACP

β-ketoacil-ACPDEHIDRAZA

CH3 C C C

O

SACP

H

H

CH3 C

OH

CH2 C

O

SACP

H

15

4. REDUKCIJA (reducens: NADPH)

CH3 C C C

O

SACP

H

H

butiril-ACP

enoil-ACPREDUKTAZA

,β-trans-butenoil-ACP

NADPH + H+NADPH + H+

NADP+NADP+

CH3 CH2 CH2 C

O

SACP

16

dehidracija

redukcija

redukcija

CH3-(CH2)14-COO-

palmitat

Elongacija se zaustavlja stvaranjem palmitata

kondenzacija

Sintaza masnih kiselinaje dimerni enzim

17

pomoćni enzimski sustavi, “mikrosomski sustavi” vezani uz membranu ER, kataliziraju uvođenje dvostruke veze u položaj C-9

oksidaza

stearoil-CoA + NADH + H+ + O2 oleoil-CoA + NAD+ + 2 H2O

sisavci ne mogu uvesti dvostruku vezu iza položaja C-9 u lancu masne kiseline

zato su linoleat (9, 12) i linolenat (9, 12, 15) esencijalne masne kiseline

Dugolančane i nezasićene masne kiselinesintetiziraju se iz palmitata

malonil-CoA

palmitat

palmitat

stearatoleat

triacilglicerol

GlatkiER

sintaza masnihkiselina

18

glukoza

glukoza

glukoza-6-fosfat

piruvatacetil-CoA

citrat

citrat

oksaloacetat

malat

NADPHNADPHNADP+

acetil-CoA

malonil-CoA

palmitoil-CoA

oksaloacetatCLK

piruvat

CO2CO2

Kratkoročni regulator sinteze masnih kiselinaje koncentracija citrata u citosolu

Visoka koncentracija citrata signalizira da su C2-jedinicei ATP raspoloživi za sintezu masnih kiselina

plazma membrana

19

dihidroksiaceton fosfatdihidroksiaceton fosfat

glicerol-3-fosfatlizofosfatidna kiselinalizofosfatidna kiselina

fosfatidna kiselinafosfatidna kiselina

diacilgliceroldiacilglicerol

triacilglicerol

NADH

NAD+

acil-CoA

CoA

acil-CoA

CoA

Pi

acil-CoA

CoA

Masne kiseline se esterificirajuu triacilglicerol

glecerol-3-fosfat nastaje redukcijomdihidroksiaceton fosfata(intermedijer glikolize)

20

1. sinteza VLDL (very low density lipoprotein) lipoproteinskog kompleksa u jetri

2. prijenos triacilglicerola krvotokom u kompleksu s VLDL

3. lipoliza triacilglicerola iz VLDL

4. pohrana masnih kiselina u obliku triacilglicerola u masnom tkivu

stanicajetre

Triacilgliceroli iz jetre prenose se uobliku VLDL kompleksa

1

2

3

4

VLDL

IDL

LDL

masnestanice

kapilara

mišić

VLDLlipoliza

esterificirani kolesteroltriacilglicerol

21

masnekiseline

glicerol(u jetru)

lipoproteinlipaze

glicerol3-fosfat

masne kiseline

TRIACILGLICEROLI

plazmamasnotkivo

lipoproteini

U masnom tkivu masne kiseline se esterificirajuu triacilglicerol

glikoliza

acetil-CoA

piruvat

glukoza-6-fosfat

glukozaglukoza

22

dio masnih kiselina kruži u stanicama masnog tkiva, a dio između masnog tkiva i jetre

ponovna esterifikacija ovisi o razini glukoze u krvi

triacilgliceroli nastaju iz glicerol-3-fosfata

u masnim stanicama nedostaje kinaza za fosforilaciju endogenog glicerola

pri niskim koncentracijama glukoze u krvi endogeni glicerol i masne kiseline

odlaze u jetru

pri visokim koncentracijama glukoze u krvi glukoza ulazi u masne stanice iz intermedijera glikolize nastaje

glicerol-3-fosfat koji se koristi za sintezu triacilglicerola

glukoza(iz jetre)

VLDL(iz jetre)

triacilglicerol

glicerol masnekiseline

glicerol(u jetru)

masne kiseline(u jetru)

masnekiselineglukoza

glicerol-3-fosfat

hormon-osjetljivalipaza

Masno tkivo je metabolički vrlo aktivno: uskladištenitrigliceridi se stalno hidroliziraju i nanovo sintetiziraju

acil-CoA

23

karnitin

karnitinaciltransferaza I

HSCoA

acil-CoA

acil-karnitin

Inhibitor:malonil-CoA

Malonil-CoA regulira unos masnih kiselina umatriks mitohondrija inhibicijom karnitin aciltransferaze

citrat

acetil-CoA

malonil-CoA

palmitat

palmitatstearat

oleat

citrat

acetil-CoA

acil-CoA

acil-CoA

masna kiselinatriacilglicerol

ketonskatijela

CLK

LumenER

ketonskatijela

24

Pčelinji vosak: saće u koje pohranjuju med

Ptičji vosak: vodootpornost

Voskovi su smjese estera dugolančanih primarnih alkohola i masnih kiselina

Kitovi: tekući vosakUloga: izvor energije,uzgon i plovnost,toplinska izolacija

Biljni vosak: zaštita,sprječava isušivanje

25

rod Hoya carnosa, voštani cvijet biljka tropskih područja noću ispušta intenzivan miris na vosak

vosak na listovima lopoča: samočišćenje - kapljice vode ispiru nečistoće