Ацетил коензим А: структура, обучение и функции

Ацетил коензим А, съкратено като ацетил СоА, е важна междинна молекула за различни метаболитни пътища както на липидите, така и на протеините и въглехидратите. Сред основните му функции е доставянето на ацетилната група в цикъла на Кребс.

Произходът на молекулата ацетилкоензим А може да се осъществи по различни пътища; Тази молекула може да се образува във или извън митохондриите, в зависимост от това колко глюкоза е в околната среда. Друга характеристика на ацетил СоА е, че с неговото окисление се произвежда енергия.

структура

Коензим А се образува от групата на β-меркаптоетиламин, свързана с връзка с витамин В5, наричана още пантотенова киселина. По същия начин, тази молекула е свързана с 3'-фосфорилиран ADP нуклеотид. Към тази структура е прикрепена ацетилна група (-СОСНЗ).

Химичната формула на тази молекула е C23H38N7O17P3S и има молекулно тегло 809.5 g / mol.

обучение

Както е споменато по-горе, образуването на ацетил СоА може да се извърши вътре или извън митохондриите и зависи от нивата на глюкоза, налични в средата.

интрамитохондриален

Когато нивата на глюкозата са високи, ацетил СоА се образува по следния начин: крайният продукт на гликолизата е пируват. За да влезе в цикъла на Кребс, това съединение трябва да се трансформира в ацетил СоА.

Тази стъпка е от решаващо значение за свързване на гликолизата с другите клетъчни дихателни процеси. Тази стъпка се появява в митохондриалната матрица (при прокариот се среща в цитозола). Реакцията включва следните стъпки:

- За да се осъществи тази реакция, молекулата на пирувата трябва да навлезе в митохондриите.

- Карбоксилната група на пирувата се елиминира.

- Впоследствие тази молекула се окислява. Последното включва преминаването на NAD + към NADH благодарение на електроните, получени чрез окисление.

- Окислената молекула се свързва с коензим А.

Реакциите, необходими за производството на ацетил коензим А, се катализират от ензимен комплекс със значителен размер, наречен пируват дехидрогеназа. Тази реакция изисква присъствието на група кофактори.

Тази стъпка е критична в процеса на клетъчно регулиране, тъй като тук се определя количеството на ацетил СоА, което влиза в цикъла на Кребс.

Когато нивата са ниски, производството на ацетил коензим А се осъществява чрез бета-оксидиране на мастните киселини.

extramitochondrial

Когато нивата на глюкозата са високи, количеството на цитрата също се увеличава. Цитратът се трансформира в ацетил коезим А и в оксалацетат с АТР цитрат лиаза.

Обратно, когато нивата са ниски, CoA е ацетилиран с ацетил СоА синтетаза. По същия начин, етанолът служи като източник на въглерод за ацетилиране посредством ензима алкохол дехидрогеназа.

функции

Ацетил-CoA присъства в серия от различни метаболитни пътища. Някои от тях са следните:

Цикъл на лимонена киселина

Ацетил СоА е горивото, необходимо за започване на този цикъл. Ацетил коензим А се кондензира заедно с молекула оксалоцетна киселина в цитрат, реакция, катализирана от ензима цитрат синтаза.

Атомите на тази молекула продължават своето окисление до образуване на СО2. За всяка молекула ацетил СоА, която влиза в цикъла, се генерират 12 молекули АТР.

Липиден метаболизъм

Ацетил СоА е важен продукт на липидния метаболизъм. За да стане липид молекула на ацетил коензим А, се изискват следните ензимни стъпки:

- Мастните киселини трябва да бъдат "активирани". Този процес се състои от свързването на мастната киселина към CoA. За тази цел, АТР молекулата се разцепва, за да се осигури енергията, която позволява такова свързване.

- Настъпва окисляването на ацил коензим А, по-специално между α и β въглероди. Сега молекулата се нарича ацил-еноил CoA. Този етап включва превръщане на FAD в FADH ₂ (взема водородите).

- Двойната връзка, образувана в предишната стъпка, получава Н в алфа въглерода и хидроксил (-ОН) в бета.

- настъпва β-окисляване (β, тъй като процесът се извършва при това ниво на въглерод). Хидроксилната група се трансформира в кето група.

- Молекула от коензим А разцепва връзката между въглеродите. Споменатото съединение се свързва с останалата мастна киселина. Продуктът е молекула на ацетил СоА и друга с два по-малко въглеродни атома (дължината на последното съединение зависи от началната дължина на липида, например, ако има 18 въглерода, резултатът ще бъде 16 окончателни въглерода).

Този четириетапен метаболитен път: окисление, хидратация, окисление и тиолиза, който се повтаря, докато две ацетил СоА молекули останат като краен продукт. Това означава, че цялото съдържание на киселини отива към ацетил СоА.

Струва си да си припомним, че тази молекула е основното гориво на цикъла на Кребс и може да влезе в нея. Енергично този процес произвежда повече АТФ, отколкото метаболизма на въглехидратите.

Синтез на кетонни тела

Образуването на кетонни тела възниква от молекула ацетилкоензим А, продукт на окисление на липидите. Този път се нарича кетогенеза и се появява в черния дроб; по-специално, то се появява в митохондриите на чернодробните клетки.

Кетоновите тела са хетерогенна група от водоразтворими съединения. Те са водоразтворимата версия на мастни киселини.

Неговата основна роля е да действа като гориво за определени тъкани. Особено на гладно, мозъкът може да поеме кетоновите тела като енергиен източник. При нормални условия мозъкът се превръща в глюкоза.

Глиоксилатен цикъл

Този път се среща в специализирана органела, наречена глиоксизома, присъстваща само в растения и други организми, като протозои. Ацетил коензим А се трансформира в сукцинат и може отново да се включи в киселинния цикъл на Кребс.

С други думи, този път позволява някои реакции на цикъла на Кребс да бъдат прескочени. Тази молекула може да се превърне в малат, което от своя страна може да се превърне в глюкоза.

Животните не притежават метаболизма, необходим за провеждане на тази реакция; следователно те не са в състояние да извършат този синтез на захари. При животните всички въглени на ацетил СоА се окисляват до СО2, което не е полезно за биосинтетичен път.

Разграждането на мастни киселини има ацетил коензим А като краен продукт, поради което при животни това съединение не може да се въведе отново в пътища на синтез.