फैटी एसिड के संश्लेषण प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोशिकाओं में सबसे महत्वपूर्ण लिपिड के मौलिक घटक (फैटी एसिड) का उत्पादन किया जाता है, जो कई बहुत महत्वपूर्ण सेलुलर कार्यों में भाग लेते हैं।
फैटी एसिड एलिफैटिक अणु होते हैं, अर्थात्, वे अनिवार्य रूप से कम या अधिक रैखिक तरीके से एक दूसरे से जुड़े कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं से बने होते हैं। उनके एक सिरे पर मिथाइल समूह है और दूसरे पर एक अम्लीय कार्बोक्जिलिक समूह है, जिसके लिए उन्हें "एसिड एसिड" कहा जाता है।
फैटी एसिड संश्लेषण का सारांश (स्रोत: Mephisto स्पा / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)
लिपिड अन्य विभिन्न जटिल अणुओं के गठन के लिए विभिन्न सेलुलर बायोसिंथेटिक सिस्टम द्वारा उपयोग किए जाने वाले अणु हैं:
- झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स
- ऊर्जा भंडारण के लिए ट्राइग्लिसराइड्स और
- कई प्रकार की कोशिकाओं (यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक) की सतह पर पाए जाने वाले कुछ विशेष अणुओं के लंगर
ये यौगिक रैखिक अणुओं के रूप में मौजूद हो सकते हैं (हाइड्रोजन अणुओं के साथ संतृप्त सभी कार्बन परमाणुओं के साथ), लेकिन एक सीधी श्रृंखला और कुछ संतृप्ति वाले लोग भी देखे जा सकते हैं, अर्थात् उनके कार्बन परमाणुओं के बीच दोहरे बंधन के साथ।
संतृप्त फैटी एसिड को शाखित श्रृंखलाओं के साथ भी पाया जा सकता है, जिनकी संरचना थोड़ी अधिक जटिल है।
फैटी एसिड की आणविक विशेषताएं उनके कार्य के लिए महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि उनके द्वारा गठित अणुओं के भौतिक-रासायनिक गुणों में से कई उन पर निर्भर करते हैं, विशेष रूप से उनके पिघलने बिंदु, पैकेजिंग की उनकी डिग्री और bilayers बनाने की उनकी क्षमता।
इस प्रकार, फैटी एसिड का संश्लेषण एक उच्च विनियमित पदार्थ है, क्योंकि यह कई बिंदुओं से सेल के लिए महत्वपूर्ण अनुक्रमिक घटनाओं की एक श्रृंखला है।
फैटी एसिड संश्लेषण कहाँ होता है?
अधिकांश जीवित जीवों में, फैटी एसिड का संश्लेषण साइटोसोलिक डिब्बे में होता है, जबकि उनका क्षरण मुख्य रूप से साइटोसोल और मिटोकोंड्रिया के बीच होता है।
प्रक्रिया एटीपी बॉन्ड्स में निहित ऊर्जा, एनएडीपीएच की कम करने की शक्ति (आमतौर पर पेंटोस फॉस्फेट मार्ग से प्राप्त), बायोटिन कॉफ़ेक्टर, बाइकार्बोनेट आयनों (एचसीओ 3-) और मैंगनीज आयनों पर निर्भर करती है।
स्तनधारी जानवरों में, फैटी एसिड के संश्लेषण के लिए मुख्य अंग यकृत, गुर्दे, मस्तिष्क, फेफड़े, स्तन ग्रंथियां और वसा ऊतक हैं।
फैटी एसिड के डे नोवो संश्लेषण के लिए तत्काल सब्सट्रेट एसिटाइल-सीओए है और अंतिम उत्पाद पामिटेट का एक अणु है।
एसिटाइल-सीओए सीधे ग्लाइकोलाइटिक मध्यवर्ती के प्रसंस्करण से निकलता है, यही कारण है कि कार्बोहाइड्रेट में उच्च आहार लिपिड (लिपोजेनेसिस) के संश्लेषण को बढ़ावा देता है, फैटी एसिड का भी।
एंजाइम शामिल हैं
एसिटाइल-सीओए दो-कार्बन संश्लेषण ब्लॉक है जो फैटी एसिड के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है, क्योंकि इनमें से कई अणु एक एसिटाइल-सीओए के कार्बोक्जिलाइज़ेशन द्वारा गठित एक मैलोनल-सीओए अणु से लगातार जुड़े हुए हैं।
मार्ग में पहला एंजाइम, और इसके विनियमन के दृष्टिकोण से सबसे महत्वपूर्ण, एसिटाइल-सीओए के कार्बोक्जिलाइज़ेशन का प्रभारी है, जिसे एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज (एसीसी) के रूप में जाना जाता है, जो एक जटिल है एक एंजाइमैटिक यौगिक 4 प्रोटीन से बना है और बायोटिन का उपयोग एक कोफ़ेक्टर के रूप में करता है।
हालांकि, और विभिन्न प्रजातियों के बीच संरचनात्मक अंतर के बावजूद, मुख्य जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं के लिए फैटी एसिड सिंथेज़ एंजाइम जिम्मेदार है।
यह एंजाइम वास्तव में, मोनोमर्स से बना एक एंजाइम कॉम्प्लेक्स है, जिसमें 7 अलग-अलग एंजाइमी गतिविधियां हैं, जो "जन्म" में फैटी एसिड के बढ़ाव के लिए आवश्यक हैं।
इस एंजाइम की 7 गतिविधियों को इस प्रकार सूचीबद्ध किया जा सकता है:
- एसीपी: एसाइल समूह वाहक प्रोटीन
- एसिटाइल-सीओए-एसीपी ट्रांसएसेटाइलस (एटी)
- eto-केटोएसिल-एसीपी सिंथेज़ (KS)
- मालोनील-सीओए-एसीपी ट्रांसफरेज़ (एमटी)
- --केटोएसिल-एसीपी रिडक्टेस (केआर)
- --हाइड्रॉक्सीसिल-एसीपी डिहाइड्रैटेज़ (एचडी)
- एनॉयल-एसीपी रिडक्टेस (ईआर)
उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया जैसे कुछ जीवों में, फैटी एसिड सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स स्वतंत्र प्रोटीन से बना होता है जो एक-दूसरे के साथ जुड़ते हैं, लेकिन विभिन्न जीनों से टाइप होते हैं (टाइप II फैटी एसिड सिंथेज़ सिस्टम)।
खमीर फैटी एसिड सिंथेज़ एंजाइम (स्रोत: Xiong, Y., Lomakin, IB, Steitz, TA / Public डोमेन, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)
हालाँकि, कई यूकेरियोट्स और कुछ बैक्टीरिया में मल्टीएन्ज़ाइम में कई उत्प्रेरक गतिविधियाँ होती हैं, जिन्हें एक या एक से अधिक पॉलीपेप्टाइड्स में अलग-अलग कार्यात्मक डोमेन में अलग किया जाता है, लेकिन इसे एक ही जीन (प्रकार I फैटी एसिड सिंथेज़ सिस्टम) द्वारा एन्कोड किया जा सकता है।
चरणों और प्रतिक्रियाओं
फैटी एसिड के संश्लेषण के बारे में किए गए अधिकांश अध्ययनों में बैक्टीरिया मॉडल में किए गए निष्कर्ष शामिल हैं, हालांकि, यूकेरियोटिक जीवों के संश्लेषण तंत्र का भी कुछ गहराई से अध्ययन किया गया है।
यह उल्लेख करना महत्वपूर्ण है कि टाइप II फैटी एसिड सिंथेज़ सिस्टम की विशेषता है कि सभी फैटी एसाइल मध्यवर्ती एक छोटे अम्लीय प्रोटीन के रूप में जाने जाते हैं जो एसाइल ट्रांसपोर्टर प्रोटीन (एसीपी) के रूप में जाना जाता है, जो उन्हें एक एंजाइम से दूसरे में स्थानांतरित करता है।
यूकेरियोट्स में, इसके विपरीत, एसीपी गतिविधि एक ही अणु का हिस्सा है, यह समझा जा रहा है कि एक ही एंजाइम में मध्यवर्ती के बंधन और विभिन्न उत्प्रेरक डोमेन के माध्यम से उनके परिवहन के लिए एक विशेष साइट है।
प्रोटीन या एसीपी भाग और फैटी एसाइल समूहों के बीच का संघटन इन अणुओं के बीच थियोसेस्टर बांड और एसीपी के प्रोस्थेटिक समूह 4'-फॉस्फोपेंटेटाइन (पैंटोथेनिक एसिड) के माध्यम से होता है, जो फैटी एसाइल के कार्बोक्सिल समूह के साथ जुड़ा हुआ है।
- प्रारंभ में, एंजाइम एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज (एसीसी) फैटी एसिड के संश्लेषण में "प्रतिबद्धता" के पहले चरण को उत्प्रेरित करने के लिए जिम्मेदार है, जैसा कि उल्लेख किया गया है, 3 के मध्यवर्ती बनाने के लिए एक एसिटाइल-सीओए अणु के कार्बोक्जिलाइज़ेशन को शामिल करता है। कार्बन परमाणुओं को मैलोनल-सीओए के रूप में जाना जाता है।
फैटी एसिड सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स एसिटाइल और मैलोनील समूहों को प्राप्त करता है, जिसे सही ढंग से "थिओल" में इसे भरना चाहिए।
यह शुरू में एसिटाइल-सीओए के एसई समूह में सिस्टीन के एसएच समूह में स्थानांतरित होता है, A-केटोएसिल-एसीपी सिंथेज़, एसिटाइल-सीओए-एसीपी ट्रांसकैसिनेस द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया।
मैलोनील-सीओए से एसएचसी प्रोटीन के एसएच समूह में मैलोनील-सीओए को एसएच समूह में स्थानांतरित किया जाता है, जो मैलोनील-सीओए-एसीपी ट्रांसफरेज़ एंजाइम द्वारा मध्यस्थता करता है, जो कि मैलोनील-एसीपी बनता है।
- जन्म के समय फैटी एसिड के बढ़ाव की दीक्षा में एसिटाइल-सीओए अणु के साथ मैलोनील-एसीपी का संक्षेपण होता है, एक प्रतिक्रिया जिसे β-ketoacyl-ACP सिंथेज़ गतिविधि वाले एंजाइम द्वारा निर्देशित किया जाता है। इस प्रतिक्रिया में, एसिटोसेटाइल-एसीपी तब बनता है और एक सीओ 2 अणु निकलता है।
- बढ़ाव प्रतिक्रियाएं उन चक्रों में होती हैं जहां एक समय में 2 कार्बन परमाणु जोड़े जाते हैं, जिसमें प्रत्येक चक्र में एक संघनन, एक कमी, एक निर्जलीकरण और एक दूसरी कमी घटना होती है:
- संघनन: एसिटाइल और मैलोनील समूह एसिटोसेटाइल-एसीपी बनाने के लिए संघनन करते हैं
- कार्बोनिल समूह की कमी: एसिटोसेटाइल-एसीपी के कार्बन 3 के कार्बोनिल समूह को कम किया जाता है, जिससे डी-hyd-हाइड्रॉक्सीब्यूटिल-एसीपी बनता है, जो एक प्रतिक्रिया है जो β-केटोएसिल-एसीपी-रिडक्टेस द्वारा उत्प्रेरित होता है, जो एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में एनएडीपीएच का उपयोग करता है।
- निर्जलीकरण: कार्बोन 2 और 3 के बीच पिछले अणु के हाइड्रोजन्स को हटा दिया जाता है, जिससे एक डबल बॉन्ड बनता है जो ट्रांस -∆2-ब्यूटेनॉयल-एसीपी के उत्पादन के साथ समाप्त होता है। प्रतिक्रिया β-hydroxyacyl-ACP dehydratase द्वारा उत्प्रेरित होती है।
- डबल बॉन्ड में कमी: ट्रांस-डेल 2-ब्यूटेनएल-एसीपी डबल बॉन्ड को एनॉयल-एसीपी रिडक्टेस की कार्रवाई द्वारा ब्यूटिरल-एसीपी बनाने के लिए कम किया जाता है, जो एक कम करने वाले एजेंट के रूप में एनएडीपीएच का भी उपयोग करता है।
बढ़ाव जारी रखने के लिए, एक नए मैलोनल अणु को फैटी एसिड सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स के एसीपी हिस्से में फिर से बाँधना चाहिए और इसके संश्लेषण के साथ शुरू होता है ब्यूटिरिल समूह जो पहले संश्लेषण चक्र में बनता है।
पैलमिट की संरचना (स्रोत: Edgar181 / सार्वजनिक डोमेन, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)
प्रत्येक बढ़ाव के कदम पर, एक नया मैलोनल-सीओए अणु का उपयोग 2 कार्बन परमाणुओं पर श्रृंखला को विकसित करने के लिए किया जाता है और इन प्रतिक्रियाओं को उचित लंबाई (16 कार्बन परमाणुओं) तक पहुंचने तक दोहराया जाता है, जिसके बाद एक थिओसेस्टरेज़ एंजाइम रिलीज होता है हाइड्रेशन द्वारा पूरा फैटी एसिड।
पैलमीट को विभिन्न प्रकार के एंजाइमों द्वारा संसाधित किया जा सकता है जो इसकी रासायनिक विशेषताओं को संशोधित करते हैं, अर्थात, वे असंतृप्तता का परिचय दे सकते हैं, इसकी लंबाई को लम्बा खींच सकते हैं, आदि।
विनियमन
कई बायोसिंथेटिक या गिरावट मार्ग की तरह, फैटी एसिड संश्लेषण को विभिन्न कारकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है:
- बाइकार्बोनेट आयनों की उपस्थिति पर निर्भर करता है (HCO3-), विटामिन बी (बायोटिन) और एसिटाइल-सीओए (मार्ग के प्रारंभिक चरण के दौरान, जिसमें एक कार्बोक्जाइलेटेड मध्यवर्ती के माध्यम से एसिटाइल-सीओए अणु का कार्बोक्सीकरण शामिल होता है बायोटिन बनाने के लिए malonyl-CoA)।
- यह एक पथ है जो सेलुलर ऊर्जा विशेषताओं के जवाब में होता है, क्योंकि जब पर्याप्त मात्रा में "चयापचय ईंधन" होता है, तो अतिरिक्त को फैटी एसिड में बदल दिया जाता है जो ऊर्जा घाटे के समय में बाद के ऑक्सीकरण के लिए संग्रहीत होते हैं।
एंजाइम एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज के विनियमन के संदर्भ में, जो पूरे मार्ग के सीमित चरण का प्रतिनिधित्व करता है, यह संश्लेषण के मुख्य उत्पाद, पामिटॉयल-सीओए द्वारा बाधित है।
दूसरी ओर, इसका ऑलस्टेरिक सक्रियक साइट्रेट होता है, जो भंडारण के लिए ऑक्सीकरण से चयापचय को निर्देशित करता है।
जब माइटोकॉन्ड्रियल एसिटाइल-सीओए और एटीपी सांद्रता में वृद्धि होती है, तो साइट्रेट को साइटोसोल में ले जाया जाता है, जहां यह साइटोसोलिक एसिटाइल-सीओए संश्लेषण के लिए एक अग्रदूत साबित होता है और एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज के लिए एक ऑलस्टोरिक सक्रियण संकेत होता है।
इस एंजाइम को फॉस्फोराइलेशन द्वारा भी नियंत्रित किया जा सकता है, जो ग्लूकागन और एपिफेन्रिन के हार्मोनल क्रिया द्वारा उत्पन्न एक घटना है।
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