ACETYL KOENZYM A: STRUKTURA, TVORBA A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Acetyl koenzym A, acetyl CoA zkráceně, je meziprodukt molekula rozhodující různých metabolických drah v obou lipidů a bílkovin a sacharidů. Mezi jeho hlavní funkce patří dodávání acetylové skupiny do Krebsova cyklu.

Původ molekuly acetyl koenzymu A může nastat různými cestami; Tato molekula se může tvořit uvnitř nebo vně mitochondrie v závislosti na tom, kolik glukózy je v prostředí. Další charakteristikou acetyl CoA je to, že energie je produkována jeho oxidací.

Struktura

Koenzym A je tvořen β-merkaptoethylaminovou skupinou vázanou vazbou na vitamin B5, nazývanou také kyselina pantothenová. Podobně je tato molekula navázána na 3'-fosforylovaný nukleotidový ADP. Skupina acetyl (-COCH ₃), je připojen k této struktury.

Chemický vzorec této molekuly je C ₂₃ H ₃₈ N ₇ O ₁₇ P ₃ S a má molekulovou hmotnost 809,5 g / mol.

Výcvik

Jak je uvedeno výše, tvorba acetyl CoA může probíhat uvnitř nebo vně mitochondrie a závisí na hladinách glukózy přítomné v médiu.

Intramitochondriální

Když jsou hladiny glukózy vysoké, tvoří se acetyl CoA následujícím způsobem: konečným produktem glykolýzy je pyruvát. Aby tato sloučenina vstoupila do Krebsova cyklu, musí být transformována na acetyl CoA.

Tento krok je zásadní pro spojení glykolýzy s ostatními procesy buněčného dýchání. Tento krok se vyskytuje v mitochondriální matrici (v prokaryotoch se vyskytuje v cytosolu). Reakce zahrnuje následující kroky:

- Aby tato reakce proběhla, musí molekula pyruvátu vstoupit do mitochondrií.

- Karboxylová skupina pyruvátu je odstraněna.

- Následně je tato molekula oxidována. Posledně jmenovaný pro zahrnuje přechod z NAD + na NADH díky elektronovým produktům oxidace.

- Oxidovaná molekula se váže na koenzym A.

Reakce nezbytné pro produkci acetyl koenzymu A jsou katalyzovány enzymovým komplexem významné velikosti nazývaným pyruvátdehydrogenáza. Tato reakce vyžaduje přítomnost skupiny kofaktorů.

Tento krok je rozhodující v procesu regulace buněk, protože zde se rozhoduje o množství acetyl CoA, které vstupuje do Krebsova cyklu.

Když jsou hladiny nízké, produkce acetyl koenzymu A se provádí p-oxidací mastných kyselin.

Extramitochondriální

Pokud jsou hladiny glukózy vysoké, zvyšuje se také množství citrátu. Citrát je transformován na acetyl coezym A a oxaloacetát enzymem ATP citrát lyáza.

Naopak, když jsou hladiny nízké, CoA je acetylována acetyl CoA syntetázou. Stejným způsobem slouží ethanol jako zdroj uhlíku pro acetylaci pomocí enzymu alkoholdehydrogenázy.

Funkce

Acetyl-CoA je přítomen v řadě různých metabolických cest. Některé z nich jsou následující:

Cyklus kyseliny citronové

Acetyl CoA je palivo potřebné k zahájení tohoto cyklu. Acetyl koenzym A se kondenzuje spolu s molekulou kyseliny oxalooctové na citrát, což je reakce katalyzovaná enzymem citrát syntáza.

Atomy této molekuly pokračovat v jejich oxidaci, aby se vytvořil CO ₂. Pro každou molekulu acetyl CoA, která vstupuje do cyklu, se vytvoří 12 molekul ATP.

Metabolismus lipidů

Acetyl CoA je důležitým produktem metabolismu lipidů. Aby se lipid stal molekulou acetyl koenzymu A, jsou nutné následující enzymatické kroky:

- Mastné kyseliny musí být „aktivovány“. Tento proces sestává z vazby mastných kyselin na CoA. Za tímto účelem se molekula ATP štěpí, aby poskytla energii, která umožňuje toto spojení.

- Oxidace acyl koenzymu A nastává, konkrétně mezi uhlíky α a β. Nyní se molekula nazývá acyl-enoyl CoA. Tento krok zahrnuje přeměnu FAD na FADH ₂ (vezme vodíky).

- Dvojitá vazba vytvořená v předchozím kroku přijímá H na alfa uhlíku a hydroxyl (-OH) na beta.

- dochází k β-oxidaci (β, protože proces probíhá na úrovni tohoto uhlíku). Hydroxylová skupina se transformuje na ketoskupinu.

- Molekula koenzymu A štěpí vazbu mezi uhlíky. Uvedená sloučenina se váže na zbývající mastnou kyselinu. Produkt je jedna molekula acetyl CoA a jedna se dvěma méně atomy uhlíku (délka poslední sloučeniny závisí na počáteční délce lipidu. Například, pokud měla 18 atomů uhlíku, výsledkem by bylo 16 konečných atomů uhlíku).

Tato čtyřfázová metabolická cesta: oxidace, hydratace, oxidace a thiolýza, která se opakuje, dokud nezůstanou jako konečný produkt dvě molekuly acetyl CoA. To znamená, že veškerá kyselina se stává acetyl CoA.

Je třeba si uvědomit, že tato molekula je hlavním palivem Krebsova cyklu a může do ní vstoupit. Energicky tento proces produkuje více ATP než metabolismus uhlohydrátů.

Syntéza ketonových těl

Ketonová tělíska se tvoří z molekuly acetyl koenzymu A, což je produkt oxidace lipidů. Tato cesta se nazývá ketogeneze a vyskytuje se v játrech; konkrétně se vyskytuje v mitochondriích jaterních buněk.

Ketonová tělíska jsou heterogenní skupinou sloučenin rozpustných ve vodě. Jsou to ve vodě rozpustné verze mastných kyselin.

Jeho základní úlohou je působit jako palivo pro určité tkáně. Zejména ve stadiu půstu může mozek přijímat ketonová těla jako zdroj energie. Za normálních podmínek mozek používá glukózu.

Glyoxylátový cyklus

Tato cesta se vyskytuje ve specializované organele zvané glyoxysom, která je přítomna pouze v rostlinách a jiných organismech, jako je protozoa. Acetyl koenzym A je přeměněn na sukcinát a může být znovu začleněn do Krebsova cyklu.

Jinými slovy, tato cesta umožňuje přeskočit určité reakce Krebsova cyklu. Tato molekula může být přeměněna na malát, který může být zase přeměněn na glukózu.

Zvířata nemají metabolismus nezbytný k provedení této reakce; proto nemohou provádět tuto syntézu cukrů. U zvířat jsou všechny acetyl CoA uhlíky oxiduje na CO ₂, který není vhodný pro biosyntetické cesty.

Konečným produktem degradace mastných kyselin je acetyl koenzym A. Proto u zvířat nelze tuto sloučeninu znovu zavést pro syntézu.

Reference

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biochemie. Obrátil jsem se.
2. Devlin, TM (2004). Biochemie: učebnice s klinickými aplikacemi. Obrátil jsem se.
3. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biochemie: text a atlas. Panamerican Medical Ed.
4. Peña, A., Arroyo, A., Gómez, A. a Tapia R. (2004). Biochemie. Redakční Limusa.
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemie. Panamerican Medical Ed.