Razgradnja masnih kiselina Flashcards
U kojem obliku se skladište masne kiseline u stanicama?
Masne kiseline se u stanicama skladište u formi traicilglicerola.
Koja je uloga masnih kiselina u stanicama?
Masne kiseline su važan pohrambeni oblik
energije, prekursori su za sintezu fosfolipida i glikolipida koji izgrađuju stanične membrane, sudjeluju u posttranslacijskim kovalentnim modifikacijama proteina (što omogućuje vezanje i ugradnju membranskih proteina u membrane) te služe kao prekursori nekih hormona i intracelularnih signalnih molekula.
Zašto su masne kiseline bogatiji pohrambeni oblik energije od ugljikohidrata?
Masne kiseline predstavljaju znatno bogatiji i koncentriraniji pohrambeni oblik energije nego ugljikohidrati jer se nalaze u više reduciranom obliku, pa se oksidacijom masnih kiselina oslobađa
veća količina energije nego oksidacijom iste mase ugljikohidrata. Osim toga, masne kiseline su hidrofobne i u staničnoj citoplazmi se nalaze uskladišene u obliku bezvodnih lipidnih kapljica okruženih membranama građenim od lipoproteina perilipina A, dok je na glikogen (hidrofilni pohrambeni oblik ugljikohidrata) vezana velika količina vode. Stoga bi za skladištenje jednake količine energije stanica trebala pohraniti oko 6 puta veću masu glikogena nego triacilglicerola.
Kako se pokreće razgradnja triacilglicerola?
Razgradnja triacilglicerola se pokreće hormonalnom kaskadom koju aktiviraju glukagon i epinefrin. Protein kinaza A koja se aktivira ovom kaskadom fosforilira perilipin A koji izgrađuje ovojnicu na površini lipidnih kapljica. Uslijed toga dolazi do promjene strukture ovojnice što omogućuje pristup enzima triacilglicerol lipaze molekulama triacilglicerola u lipidnoj kapljici.
Protein kinaza A također fosforilacijom aktivira i djelovanje triacilglicerol lipaze
Objasni i nacrtaj tijek razgradnje glicerola nakon lipolize.
Lipolizom se iz triacilglicerola oslobađaju masne kiseline i glicerol. Glicerol se fosforilira djelovanjem enzima glicerol kinaze u glicerol-3-fosfat uz utrošak ATP-a. Glicerol-3-fosfat se zatim oksidira u dihidroksiacetonfosfat uz NAD+ kao oksidans i enzim glicerol-fosfat dehidrogenazu. Lipoliza i reakcije kojima se glicerol prevodi u dihidroksiacetonfosfat se odvijaju u citosolu. Dihidriksiacetonfosfat se dalje razgrađuje glikolizom.
Što je lipoliza? Nacrtaj reakciju
Hidroliza esterske veze između glicerola i masnih kiselina. Reakciju katalizira enzim triacilglicerol lipaza.
Ukratko objasni tijek razgradnje masnih kiselina nakon lipolize.
Masne kiseline razgrađuju se procesom β-oksidacije koji se odvija u mitohondrijima. Masne kiseline zato nakon lipolize moraju transportirati iz citosola u mitohondrij. Transportu u
mitohondrij prethodi još i aktivacija masnih kiselina u reakciji koju katalizira enzim acil-CoA sintetaza.
Objasni i nacrtaj proces aktivacije masnih kiselina.
Masne kiseline se aktiviraju u reakciji sa ATP-om, pri čemu dolazi do nukleofilnog napada karboksilne grupe masne kiseline na α-fosfat u molekuli ATP-a. Uslijed toga puca anhidridna veza u ATP-u i otpušta se pirofosfat, a nastaje nova anhidridna veza između fosfatne grupe AMP-a i karboksilne grupe masne kiseline. U acil-adenilatu koji nastaje na ovaj način je energija anhidridne veze ATP-a sačuvana u novonastaloj anhidridnoj vezi pa kažemo da je masna kiselina aktivirana tj. vezana visokoenergetskom vezom na AMP.
U drugom koraku ove reakcije, koji katalizira isti enzim, aktivirana masna kiselina se prebacuje na CoA (univerzalni nosač aktiviranih acilnih grupa). Pri tome se energija anhidridne veze iz acil-adenilata prenosi u tioestersku vezu između karboksilne skupine masne kiseline i –SH grupe CoA. Ovom reakcijom nastaje acil-CoA, a iz reakcije kao drugi produkt izlazi AMP. Energetski gledano za aktivaciju masne kiseline se potroši jedna molekula ATP-a , ali dvije visokoenergetske veze (budući da kao produkt reakcije iz ATP-a nastaje AMP). Pirofosfat koji nastaje u prvom koraku reakcije se dalje razgrađuje na dva ortofosfata (spontano ili djelovanjem enzima pirofosfataze), što pokreće reakciju u smjeru nastajanja acil-adenilata i dalje acil-CoA.
Objasni transport aktivirane masne kiseline u mitohondrij.
Transport aktivirane masne kiseline u mitohondrij se kroz membranu mitohondrija odvija uz pomoć alkohola karnitina. Enzim karnitin-aciltransferaza I, smješten na vanjskoj membrani mitohondrija, katalizira reakciju prijenosa masne kiseline iz acil-CoA na karnitin, pri čemu nastaje slobodni CoA i acil-karnitin u kojem je masna kiselina na karnitin vezana esterskom vezom na OH grupu karnitina. Acil-karnitin se zatim posebnim transporterom prenosi kroz unutarnju membranu mitohondrija u matriks. Karnitin-aciltransferaza II, koja se nalazi vezana na unutarnju membranu mitohondrija, prebacuje masnu kiselinu iz acil-karnitina ponovno na CoA u matriksu mitohondrija, a oslobođeni karnitin se vraća u citosol uz pomoć istog transportnog proteina
Koje reakcije čine ciklus β-oksidacije? Nabroji enzime koji kataliziraje te reakcije.
Četiri reakcije koje čine ciklus β-oksidacije su oksidacija (uz FAD), hidratacija, oksidacija (uz NAD+) i tioliza. . Prvu reakciju katalizira enzim acil-CoA dehidrogenaza, drugu enoil-CoA hidrataza, treću β-hidroksiacil-CoA dehidrogenaza i zadnju β-ketotiolaza.
Objasni i nacrtaj tijek ciklusa β-oksidacije.
Prvu reakciju katalizira enzim acil-CoA dehidrogenaza uz FAD kao oksidans. U ovoj reakciji kao produkt nastaje enoil-CoA sa trans dvostrukom vezom između C2 i C3 masne kiseline. Slijedi reakcija hidratacije trans Δ2-enoil-CoA u L-β-hidroksiacil-CoA katalizirana enzimom enoil-CoA hidratazom. Enoil-CoA hidrataza može kao supstrat koristiti trans Δ2-enoil- ili cis Δ2- enoil-CoA. Međutim, u slučaju kada je supstrat cis Δ2- enoil-CoA kao produkt nastaje D-izomer β-hidroksiacil-CoA koji nije supstrat za sljedeći enzim u nizu, β-hidroksiacil-CoA dehidrogenazu. β-hidroksiacil-CoA dehidrogenaza je strogo stereospecifična i kao supstrat može koristiti samo L-β-hidroksiacil-CoA, stoga je važno da je produkt prve reakcije trans Δ2- enoil-CoA iz kojeg će u drugoj reakciji hidratacijom nastati L-β-hidroksiacil-CoA. Oksidacijom L-β-hidroksiacil-CoA uz NAD+ kao oksidans nastaje β-ketoacil-CoA, tj. dolazi do oksidacije hidroksilne skupine na C3 u keto skupinu. U zadnjoj reakciji dolazi do tiolize β-ketoacil-CoA djelovanjem CoA-SH i odcjepljuje se acetil-CoA.
Na ovaj način se lanac masne kiseline skraćuje za 2 C atoma i ostaje vezan za CoA koji je ušao u reakciju. Reakciju katalizira enzim β-ketotiolaza. Skraćeni lanac aktivirane masne kiseline zatim ponovno ulazi u prvu reakciju procesa β-oksidacije i ciklus se ponavlja sve dok se masna kiselina potpuno ne razgradi do acetil-CoA. U svakom krugu β-oksidacije kao produkti reakcije nastaju FADH2, NADH, acetil-CoA i aktivirana masna kiselina kraća za dva C-atoma. U zadnjem krugu β-oksidacije nastaju FADH2, NADH i dvije molekule acetil-CoA. Međutim, ukoliko se radi o masnoj kiselini sa neparnim brojem C-atoma u zadnjem krugu β-oksidacije nastaju kao produkti FADH2, NADH, acetil-CoA i propionil-CoA.
Što se dešava sa molekulama acetil-CoA ili propionil-CoA koje nastaju razgradnjom masnih kiselina?
Molekule acetil-CoA se dalje razgrađuju u citratnom ciklusu, međutim propionil-CoA koji nastaje razgradnjom masnih kiselina sa neparnim brojem C-atoma, ne može ući direktno u citratni ciklus već se prvo mora prevesti u sukcinil-CoA.
Što se dešava sa FADH2 koji nastaje u reakciji kataliziranom enzimom acil-CoA dehidratazom?
Enzim acil-CoA dehidrogenaza je vezan za unutarnju membranu mitohondrija pa FADH2 koji nastaje ovom reakcijom predaje elektrone direktno u proces oksidativne fosforilacije na CoQ.
Što se dešava tijekom razgradnje masne kiseline ako se dvostruka veza nezasićene masne kiseline nalazi na neparnom C atomu? Nacrtaj reakciju.
U slučaju kada je dvostruka veza nezasićene masne kiseline na neparnom C-atomu, skraćivanjem lanca dolazi do nastajanja cis-Δ
3-enoil-CoA u kojem je dvostruka veza položena između 3C i 4C
atoma enoil-CoA. Kako cis-Δ3-enoil-CoA nije odgovarajući supstat za acil-CoA dehidrogenazu (jer se ne može uvesti dvostruka veza između C2 i C3 kada već postoji dvostruka veza između C3 i C4
atoma) potrebna je aktivnost dodatnog ezima cis-Δ3-enoil-CoA izomeraze. Ovaj enzim izomerizira cis-Δ 3-enoil-CoA u trans-Δ2-enoil-CoA, koji je susptrat za enoil-CoA hidratazu i reakcije razgradnje mogu dalje teći.
Objasni i nacrtaj reakcije koje prethode uključivanju propionil-CoA u citratni ciklus.
Propionil-CoA se najprije karboksilira uz utrošak ATP-a u D-metilmalonil-CoA u reakciji koju katalizira enzim propionil-CoA karboksilaza uz prostetsku skupinu biotin. D-metilmalonil-CoA se zatim epimerizira u L-metilmalonil-CoA u reakciji koju katalizira metilmalonil-CoA epimeraza. Slijedi intramolekulska pregradnja L-metilmalonil-CoA u sukcinil-CoA koju katalizira enzim metilmalonilCoA mutaza. Sukcinil-CoA zatim ulazi u citratni ciklus i dalje se u njemu metabolizira do oksaloacetata.
