Prima etapă – activarea AG – formarea complexului – AG-CoA (acil-CoA) Reacţii succesive → acetil-CoA + un acil-CoA mai scurt cu 2C Β-oxidarea se contiuă secvenţial → acetoacetil-CoA este descompus → 2 molecule de acetil-CoA
Beta-oxidarea acizilor graşi
Un ciclu al procesului conţine 4 reacţii:
2 dehidrogenări O hidratare O tioliză
Acil-CoA şi acil-carnitina
Sinteza acil-CoA – loc in citosol, participă un acid gras si CoA-SH. Se utilizeză ATP Acidul gras formează un tioester cu CoA-SH, produs macroergic (palmitil-CoA) Reactia este catalizată de o tiokinază
Acil-CoA se sitetizează în citosol, enzimele βoxidării se găsesc in membrana internă a mitocondriei. Transportul intramitocondrial al acil-CoA are loc sub actiunea carnitinei Carnitina preia acilul cu formare de acil-carnitină (carnitin-acil-transferaza) Acil-carnitina este transportată în mitocondrie de o proteină – translocaza Aceasta transportă acil-carnitina in mitocondrie şi carnitina in sens invers
Beta-oxidarea acizilor graşi
In mitocondrie sub actiunea carnitinacil-transferazei II se eliberează gruparea acil Acesta se regrupează cu CoA-SH cu formarea acil-CoA, care urmează calea β-oxidării Carnitina liberă părăseşte mitocondria
Beta-oxidarea acizilor graşi
Beta-oxidarea acizilor graşi
Prima reactie – dehidrogenare FADdependentă
FAD din forma oxidată → FADH2 (redusă) Produsul rezultat = β-enoil-CoA – are dublă legătură in structură
Reacţia a doua – sub actiunea unei hidrataze (enoil-CoA hidrataza) → βhidroxi-acil-CoA
Beta-oxidarea acizilor graşi
Reactia 3-a – are loc o oxidare, prin dehidrogenare, sub actiunea hidroxi-acilCoA-dehidrogenaza NAD dependentă → cetoacil-CoA. Reactia 4 – cetoacilul-CoA printr-o reacţie de tioliză cu participarea CoA-SH duce la eliminarea unui fragment de 2C respectiv acetil-CoA şi un acil cu 2C mai scurt Reacţiile se repetă de 7 ori până când in final se formează 2 molecule de acetil-CoA, sub formă de acetoacetil-CoA
Sinteza de ATP in β-oxidare
Fiecare spirala generează:
Acidul palmitic (16C) – 7 spirale
FADH2 → 2 ATP NADH + H+ → 3ATP 7 FADH2 →14 ATP 7 NADH + H+ → 21 ATP 8 acetil-CoA→ 96 ATP (12 ATP – ciclul citric)
Total ATP = 131 molecule In timpul activarii palmitatului se consuma 2 ATP →129 molecule de ATP
Oxidarea acizilor grasi nesaturaţi
Este mai complexa Atunci când un acid gras nesaturat este oxidat este nevoie de o reducere NADPH-dependenta pentru fiecare dublă legătură din molecula acidului Aceasta reduce productia de ATP cu 3 molecule pentru fiecare dublă legătură
Oxidarea acizilor grasi nesaturaţi
Oxidarea complexului linoleic-CoA, dublă legătură la C9 şi C12
Activarea acidului linoleic 3 cicluri de β-oxidare → acil-CoA 6C si 2 duble legături C3 şi C6 Sub actiunea unei enoil-CoA izomeraze → C3 →C2 Un ciclu de β-oxidare → acil cu 10C, si dublă legătură la C4
Oxidarea acizilor grasi nesaturaţi
Sub actiunea unei acil-coA dehidrogenaze FADdependente → FADH2, iar acil-CoA cu 10C are din nou 2 duble legături C2 şi C4 se reduce o dublă legătură sub actiunea 2-4 dienoil reductaze NADP+ dependente → C3 Are loc reducerea dublei legături la C2 sub actiunea unei enoil-coA izomeraze 4 cicluri de β-oxidare → 5 molecule de acetil-coA
Biosinteza acizilor graşi
Acetil-CoA – tioester bogat in energie – util in sinteza AG Acetil-coA – primer in sinteza de AG şi precursor – malonil-CoA Acetil-CoA provine din metabolismul glucozei
Biosinteza acizilor graşi
Biosinteza acizilor grasi cuprinde:
Biosinteza propriu-zisă “de novo” – legarea succesivă a câte 2 C la acetilCoA – are loc in citoplasmă Elongarea acizilor graşi exogeni sau endogeni – reticulul endoplasmatic
Biosinteza acizilor graşi
Etapele biosintezei (biosinteza palmitatului)
O moleculă de acetil CoA + 7 molecule de malonil-coA
Biosinteza acizilor graşi
Acetil-CoA furnizează C15, C16, restul atomilor de C provin din malonil-CoA In biosinteza AG mai avem nevoie si de NADPH
Biosinteza acizilor graşi
Formare malonil-CoA
Este derivat din acetil-CoA Cînd glucoza serveste la obţinerea acetil-CoA, piruvatul este transportat in mitocondrie şi transformat in acetil-CoA, sub actiunea piruvat dehidrogenazei Derivatii de CoA nu pot traversa membrana mitocondrială – acetil-CoA + oxalacetat → citrat – expotat din mitocondrie Citratul → acetil-coA + oxalacetat (ATP-citrat liaza) Oxalacetatul → malat (malat dehidrogenaze NADH) Malatul este traferat in mitocondrie
carier pentru un nou grup acetil Decarboxilare oxidativă – piruvat + NADPH+H+ NADPH+H+ utilizat in sinteza de lipide
Biosinteza acizilor graşi
Acetil-coA carboxilaza catalizează sinteza de malonil-coA Reactia de carboxilare a acetil-coA este reactie reglatoare o biosintezei de AG
Biosinteza acizilor graşi
Enzimele implicate in sinteza AG constituie un complex multienzimatic = acid gras sintetaza Acest complex conţine:
Fiecare unitate conţine o regiune ACP (acil carier protein) sau PTA (proteină transportoare de acil) Enzime care intervin in sinteză O tioesterază care eliberează acidul gras din complexul acilcoA
Biosinteza acizilor graşi
Cele 6 enzime sunt grupate in 2 domenii
Domeniul I : cetoacil sintetaza, acil transacilaza, malonil transacilaza Domeniul II: cetoacetil reductaza, deshidrataza, enoil reductaza + ACP
Biosinteza acizilor graşi
Domeniul enzimatic are 2 tipuri de grupări tiol. Unul apartine cisteinei din domeniul I Cea de a 2 tine de 4 fosfopanteteina din domeniul II In sinteza participă o sububitate functionala de la un domeniu si una de la celalat domeniu
Biosinteza acizilor graşi
De grupările SH din cele doua domenii se va lega malonil de SH de la panteteina şi acetilul de la SH din cisteină Urmează unirea acetatului cu malonilul cu formarea primei unităţi cu 4C care se fixează pe SH din cisteină In continuare urmează 4 reactii repetitive:
Condensare (sinteză) Reducere NAD dependenta Dehidratare sub actiunea unei dehidraze Reducere NAD-dependenta
Biosinteza acizilor graşi
Rezultă formarea butiril-ACP Ciclul II butirilul primeste un malonil şi lantul creste cu 2C Ca in final dupa 7 cicluri rezulta palmitoil-ACP Care prin hidroliză de acid palmitic
Biosinteza acizilor graşi
Biosinteza acizilor graşi
Elongarea acizilor grasi
Acidul oleic si stearic sunt constituienţi ai celulelor umane Sinteza de acizi grasi cu participarea acid gras sintetazei se opreste la palmitat Dar organismul uman poate sintetiza acizi grasi cu lant mai lung prin reactii de elongare
Elongarea acizilor grasi
Unitatea de 2C in elongare in mitocondrie provine de la acetil-coA iar in reticulul endoplasmatic provine de malonilcoA Substratul pentru elongare este un acil-coA, nu un acil-ACP La capatul carboxil al acilului care urmează a fi alungit se adauga 2C de la acetil-CoA sau malonil CoA şi urmează cele 4 reactii repetitive:
Condensare Reducere Dehidratare Reducere
Rezultatul – un acil cu 2C in plus
Elongarea acizilor grasi
La reactiile de reducere participă NADPH (forma fosforilată a coenzimei oxidoreducătoare)
