acetil coa Flashcards
zakaj je acetil-coa pomemben
- poleg ACP je najpomembnejši prenašalec acilnih skupin (uporabimo pri sintezi maščobnih kislin)
- neposredni prekurzor za Krebsov cikel
- prekurzor za sintezo maščobnih kislin in holesterola
- prekurzor za nastanek ketonskih teles (acetoacetat, hidroksibutirat)
- prekurzor pri fermentacijskih produktih
- sodeluje pri glioksilatnem ciklu (omogoča da sploh uporabimo acetil-CoA v krebsovem cikla)
Acetil-CoA nastaja ko prehajamo iz glikolize v Krebsov cikel 🡪 prenašalec aciletilnih skupin (uporabljamopri sintezi MŠK)
Uporabimo za sintezo holesterola, in vseh molekul ki so vezane preko holesterola.
Zgradba
Del prihaja iz purinskega nt, del pride iz ATP (ohranimo samo 2 fosfata), pantotensko moramo znati narediti, mercaptoetilamin in acetil (ključna funkcionalnost te molekule)
Zelo velika molekula, prepozna jo specifičen encim.
Žveplo je zelo pomembna komponenta, imamo tioesterska povezavo med acilno skupino
Najbolj zanimiv je acetil: lahko gre gor ali dol iz molekule
reaktivnost acilnih derivatov
Acetil je eden od acilov. Poznamo bolj ali manj aktivne:
- Karboksilat je najmanj aktiven (če hocčemo -COOH spravit v biosintezo rabimo uporabimo ATP).
- Amid najdemo v amidih, dosti nereaktiven
- Ester je že bolj aktiven, v vodi razpade
- Tioesterski acilni derivat sodi v bolj reaktivne molekule – energijska molekula. Običajno aktiviramo karboksilat z ATP, včasih tudi adenoMet (uporablja se za aktivacijo manj aktivnih oblik)
- Najbolj reaktiven je acilni fosfa (ko skušamo molekulo aktivirat, jo aktiviramo z dodatkom P)
biosinteza maščobnih kislin
Potrebujemo acetil-CoA in protein na katerem bo vse potekalo. Lahko imamo kratke molekule kot je npr acetil-CoA (samo 2 C atoma). Podaljšanje v MŠK poteka preko acetil-CoA. Ta prenaša 2C atoma (npr. folat in B12 za 2C atoma?)
Dogaja se na velikem proteinskem kompleksu = ACP (acil carrying protein). Eden od teh acilov je acetil-CoA. Protein ima 2 glavni mesti, kamor je vezana -SH/tionla skupina. Ena je iz cisteina, druga je iz pantoenata (srednji linkerski del acetil-CoA)
Mehanizem – 1. koraks
Najprej vežemo oz prenesemo iz acetil-CoA na cistein preko SH skupine = TRANSTIOESTERIFIKACIJA
- Žveplo na cisteinu?? je nukleofil, napade karbonil acilnega estra. Dobimo kovalentno vezan substrat na encim preko tioesterske povezave (HS in acetil)
- Dobimo encim vezan preko žvepla na acetilcoa – tioesterska povezava (ostalo vržemo ven, funkcija acetil-Coa se tu ne konča??)
- Iz ene tioesterske povezave naredimo drugo tioestersko povezavo, prenesemo acil na eno izmed 2 mest na encimu
Mehanizem- 2. korak (nastanek malonila-CoA)
Kako pridemo do malonila?
Na acetil-CoA vežemo CO2 (v obliki karbonata)
- Da vežemo CO2 (karboskilni del, zelo neaktivna molekula), rabimo uporabit ATP
- začasno aktivirano molekulo odložimo na biotin (B7) – eden od dušikov deluje kot nukleofil (fosfat izpade)
- potem pripeljemo nov acetil-CoA in z karboanionom izbijemo začasno vezan CO2 na acetil-CoA
- Dobimo malonil-CoA (za 1C atom podaljšana molekula)
- tudi druga molekula, ki je vezana na drugo atkivno mesto je predelan acetil-CoA.
Na enem mestu (na cisteinu) imamo vezan ostanek aceti-CoA (2C atoma preko tioesterske pvoezave). Vežemo malonil-CoA na drugo aktivno mesto (pantetonsko SH mesto), molekula ima 3C atome 🡪 združimo obe molekule, prenesemo na pantetonski del
- na malonilu-CoA imamo od prej vezan CO2 (lahko relativno hitro odpade dol)
- CO2 odstranimo z ß-dekarboksilacijo pri malonil-CoA, dobimo enol
- Z enolom napademo sosednjo molekulo (acetil – modra molekula).
- Retroaldolno odstranimo CO2, sledi Clainsova kondenzacija z modrim delom, izbijemo iz tioestra (ni močna povezava)
- Tako povežemo molekuli med seboj, dobimo 4C atome. Podaljševanje je možno po 2C.
Rabimo najmanj 1 ATP za podaljževanje (vezava anorganskega Co2)
Karbonil v modrem okvirčku lahko še kaj anredimo, tale del je vezan na encim z tioestrom
Drugi okvirček modri
Podaljšamo verigo za 2C in jo prestavimo na pantotensko mesto. Cisteinsko mesto se sprosti in ga lahko uporabimo za ponovno podaljšanje verige
- problematičen je karbonil (ne najdemo v MŠK, nimamo take polarne skupine – ne moremo uporabit v membranah)
- naredimo redukcijo s pomočjo NADPH (ne gre z NADH), iz karbonila naredimo alkohol
- v naslednjem koraku naredimo dvojno vez z dehidracijo (nas ne moti pri MŠK, ampak so običajno saturirane, včasi se lahko ohrani).
- odstranimo dvojno verigo z redukcijo, dobimo verigo, ki se lahko nahaja v membrani
Naredili smo nekaj z 4C-atomi, vezano je na eno aktivno mesto, drugo je prazno.
- Preden regeneriramo encim, bomo prenesli nastalo molekulo na drugo aktivno mesto – transtioestrifikacija.
- Drugo mesto je prazno, lahko vežemo malonil-CoA s to razliko da tuki samo podaljšamo za 2C-atoma
- iz malonil retroaldono odstranimo CO2,
- z Clasinovo kondenzacijo napademo žveplo in prenesemo preostanek molekule, imamo 6C
- prenesemo iz cisteina mesta na pantetonsko aktivno mesto
- ponavljamo n-krat, vsakič dodamo 2C atoma (večina MŠK ima sodo število)
razlika med aldolno kondenzacijo in claisenovo
pri aldolni kondenzaciji gre za vezavo enola na karbonil (ni odhajajoče skupine), pri Claisenovi kondenzaciji po vezavi enola na karbonil izpade odhajajoča skupina
biosinteza in biorazgradnja mšk
Sinteza:
združevanje acetilne in malonilne skupine v sintezi MŠK
Dobimo aktivirano acetilno skupino, ki jo shranjujemo kot rezervo.
Uporabljamo NADPH
Razgradnja:
Energijo pridobivamo z ß-oksidacijo, peljemo v nasprostni smeri, na koncu dobimo acetil-CoA (lahko uporabljamo za energijo)
Uporabljamo FAD
Redoks ekvivalenti: omogočajo kontrolo kdaj se gradi in kdaj se razgradjuje.
nomenklatura mšk
Večino MŠK je sodih in nasičenih.
Če so nenasičene kisline moramo povedati, uporabljamo nenasičene
Moramo prepoznat vse 4 sisteme, moramo prepoznati c atome
biosinteza nenasičenih mšk
Neansičene MŠK so pomembne, saj omogočajo da je membrana dosti bolj fluidna
- Uporabljamo DEHIDROGENAZE: med sintezo spustijo določene stvari na določenih mestih
- Ko je veriga dovolj dolga, lahko uporabimo IZOMERAZO in zamenjamo pozicijo preko dvojne vezi (še ne reduciramo, ampak zamenjamo pozicijo)
- Prepreči redukcijo eniolaz NADPH
- Nekatera mesta so bolj pogosta, kjer se to zaustavi (9,11)
Uporaba DESATURAZ
- V MŠK vnašamo nenanisčenost – kompleksen proces
- Rabimo več elektronskih prenašalcev, rabimo tudi nekega reducenta, da lahko kisik reduciramo in vnesemo v MŠK
- Energetsko zelo potratno, ne delamo če res ne potrebujemo
Mraz spremeni celino strukturo membrane pri bakterijah.
biosinteza različnih maščobnih kislin
Pri nenasičenih naredimo molekulo fiksno (dvojna vez, večji volumen)
Sinteza MŠK
- združimo acetil-CoaA in malonik-CoA, vsakograt ko gremo skozi cikel povečamo molekulo za 2C
- kadarkoli lahko vzamemo ven (različno št C atomov), največkrat gremo do 16/18, včasih tudi 14.
Sinteza ostalih maščobnih komponent
- V tem ciklu gremo lahko tudi prej ven in uporabimo pri sintezi fosfolipidov, lipida A, homoserinlaktonov,…
- Lahko poberemo tudi druge intermediate ven (molekule z drugačnimi lastnostnostmi)
- Lahko naredimo oxo-homoserin lakton (smo pustili karbonil) 🡪 signalne molekule bakterij.
- Lahko jemljemo ven molekule, ki imajo različne funckcionalne skupine in dolžino 🡪 »različni jeziki pogovarjanja«
POLIKETIDNA SINTEZA
- MO delajo dobro antibiotike, te so vezani na poliketidno sintezo
- Sistem ki dela MŠK, lahko uporabimo za sistem delanja Ab
- Imamo nosilni portein ACP, na katerem gradimo MŠK ki jo vmes malo modificiriamo (kakšen korak spusitmo, dobimo novo funkcionalno skupino)
- Imamo retroaldono cepirev, claisnovo kondenzacijo, dobimo poldajšanje verige,…
Acetil-CoA je glavna oz prva (dobimo iz prehoda glikolize v krebsov cikel) - To so dražje molekule, ne moremo masovno sintetizirat (najprej moremo pridi iz acetil-CoA v druge starterske enote)
- Ne rabimo toliko Ab kot rabimo lipidov, zato si lahko privoščimo modifikiacije
- Namesto malonil-CoA lahko uporabimo drugo enoto za podaljševanje (lahko anredimo več različnih molekul).
- Imamo nekaj esencialni MŠK, rabimo imunski odgovor? (lipid imiunsko prepoznavat je tećko)
SINTEZA ERITROMICINA
- Imamo proteinski kompleks, ki je setsavljen iz večih modulov.
- Moduli diktirajo katero molekulo dobimo na koncu (srečamo tudi pri lipidih)
- Moduli podajajo rastočo molekulo, podaljšamo MŠK
- Npr ne vršimo dehidracije (modul, ki nima dehidraze), verigo podaljšujemo ampak ne naredimo do konca
- Kje ohranimo tudi kakšen keton, gradimo verigo po podobnem prinicpu vendar vgradimo »napake« v primerjavi z sintezo lipidov
- Pri lipidih imamo nasičeno molekulo, tu imamo -OH skupine (ala cuker) lahko spravimo nazaj v obroč
- Na obroč lahko dodamo veliko stvari (npr še en slakdor na laktonski obroč)
- Lahko še kaj spremenimo npr metiliramo
- Kakroli naredimo bo še bolj nenavadna in jo MO prepoznajo kot tujo, lahko interferira z znamimi reakcijami encimov.
- Je slakdor, veliko OH skupin da se zalepi
- To je optimizaijca, ni radikali izum (tisti ki znajo naredi lipide)
NASTANEK ACETOACETILA
Omogoča gradnjo MŠK/antibiotikov
Lahko uporabimo tudi za nekaj z radikali
Omogoča da direktno povežemo dva acetil-CoA med seboj (rabimo poseben encim)
Iz 2 acetil-CoA dobimoobimo acetoacetil
SINTEZA KETONSKIH TELES
V prvi vrsti je acetil-CoA rezervna snov za bakterijo, kar je viška gre v sintezo ketonskih teles
Imamo 2 acetila-CoA, dobimo 4C atome
- Ena možnost: združimo dva acetil-CoA, dobimo 4C atome, še enkrat ponovimo in dobimo 6C (delamo molekule s sodim C številom, vmes dodajamo dodatne molekule).
- V naslednjem koraku lahko z encimom liazo odstranimo acetil-CoA in dobimo acetoacetat = ketonsko telo
- Iz acetoacetata lahko delamo ostala ketonska telesca: aceto, hidroksibutirat,…
SINTEZA POLIHIDROKSIBUTIRATA- BIOPLASTIKA
Acetil-coa reduciramo, dobimo hidroksibutirl. Ta povežemo z drugim hidroskibutirilom in gradimo verigo. Če se skriva acetil-COA lahko v teroiji dobimo nazaj (energijska rezerva)
N-krat ponovimo (pri lipidih je do max cca 34C, dobimo večjo molekulo). Naredimo preko hidroksibutirila, razgradimo in pridemo do acetil-CoA.
Dolga polimerna molekula, se lahko zvije v klobčič (še kar polarna molekula zaradi karbonilnih skupin, shranimo v klopčič in v celici)
Iz acetoacetila kjer lahko nareidmo ketonska telesa, polihidroksialkanoat- butirat v tem primeru. V splošnem polihidroksialkanoati. Acetoacetil rabimo pri sintezi sterolov…
SINTEZA FARNEZILA
Moramo narediit holesterol, ni enostavna reakcija (dolgotrajna sinteza)
Če nimamo celične stene moramo to kompenzirati z holestoeroli 🡪 naredijo membrano bolj rigidno in fluidno, kar omogoča da lahko živalskacelica funckionera brez celične stene
Mehanizem sinteze
- Začnemo z acetoacetilom (združimo 2 acetil-coa, vežemo še en acetil-CoA), vežemo še en acetil-CoA
- Dobimo molekulo povezano z 3 acetili (6C) – hidroksimetilglutaril-CoA 🡪 lahko gremo v sintezo ketonskih teles ali gremo v sintezo holesterola
- Ko imamo hidroksimetilglutaril-CoA, ga najprej reduciramo, dobimo mevalonat (ena od pomembnih intermediatnih molekul, ki nastane pri sintezi holesterola)
- Iz mevalonata z aktivacijo s ATP (pirofosfat) dobimo pirofosfatevalonat (5C). Fosfat uporabimo, da izbijemo CO2 (deluje kot akceptor ionov), dobimo IZOPENTIL PIROFOSFAT (tisto kar štrli ven iz molekule – izoprenska enota)
Druga opcija:
- Izopentil fosfat se lahko tudi izomerira v dimetilil pirofosfat (nekaj kar štrli ven? – razvejana molekula)
- Ko gradimo novomolekulo uporabimo oba izomera (5C atomov in aktiviran)
- Uporabimo eno enoto enega in drugega (5+5=10)
- Povečujemo za 5 ali če združimo več osnovnih enot (npr 10 + 10), gradimo zelo dolge verige
SINTEZA HOLESTEROLA
Iz sinteze poeberemo farnezil in gernail 🡪 oba dobro sidrata proteine v membrano, združimo in dobimo holesterol
Začnemo pri acetil-CoA, peljemo do geranil-PP (tu pridemo do karotenov), če peljemo še naprej do farnezil-PP in do holesterola
Rumen okvirček: molekula, ki ima dobro sidro, da se veže v membrani. To moramo vezat na protein in tako se protein veže v membrano.
EPOKSIDNI SUKALEN KOT PREKURZOR ZA SINTEZO HOLESTEROLA
- Iz farnezila po redukciji dobimo squalen, v 3D prostoru lahko preuiredimo.
- Pomemben je oksid (epoksid, obroč narejen iz 3C atomov, zelo nestabilen), ki ga rabimo vgraditi.
- Encim uredi tako da imamo utsrezne dele blizu, razbijemo epoksidni obroč, prehajajo elektroni (preskakujejo iz enega na drug del molekule) in urejamo dokler ne dobimo obroče.
- Dobimo 4 pomembne obroče z različnimi funkcionalnimi obroči, dobimo lanosterol (mother -sterol za vse holesterole)
Če preurejamo še naprej dobimo celo skupino holesterolov in hormonov
