लिपिड का संश्लेषण: प्रकार और उनके मुख्य तंत्र - जीवविज्ञान - 2025

लिपिड के संश्लेषण तरह से एंजाइमी प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो की छोटी श्रृंखला हाइड्रोकार्बन लंबी श्रृंखला अणुओं है कि बाद में विभिन्न रासायनिक संशोधनों से गुजरना कर सकते हैं बनाने के लिए सघन कर रहे हैं के होते हैं।

लिपिड सभी जीवित कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित अत्यधिक विविध बायोमोलेक्यूल्स का एक वर्ग है और जो सेलुलर जीवन के रखरखाव के लिए आवश्यक कई कार्यों में विशिष्ट हैं।

आम लिपिड के कुछ उदाहरण: ग्लिसरॉस्फॉस्फोलिपिड, स्टेरोल्स, ग्लिसरॉलिपिड्स, फैटी एसिड, स्फिंगोलिपिड्स और प्रेनोल्स (स्रोत: मूल अपलोडर अंग्रेजी विकिपीडिया पर Lmaps था। / GFDL 1.2 (http://www.gnu.org/licenses/old-licenses)। fdl-1.2.html) कॉमन्स के माध्यम से, Raquel Parada द्वारा अनुकूलित)

लिपिड जैविक झिल्ली के मुख्य घटक हैं, एक तथ्य जो उन्हें कोशिकाओं के अस्तित्व के लिए मौलिक अणु बनाता है क्योंकि उनके पर्यावरण से पृथक संस्थाएं हैं।

कुछ लिपिड में विशेष कार्य भी होते हैं जैसे पिगमेंट, कॉफ़ैक्टर्स, ट्रांसपोर्टर्स, डिटर्जेंट, हार्मोन, इंट्रा- और एक्स्ट्रासेलुलर मैसेंजर, झिल्ली प्रोटीन के लिए सहसंयोजक एंकर आदि। इसलिए, सभी जीवित जीवों के अस्तित्व के लिए विभिन्न प्रकार के लिपिड को संश्लेषित करने की क्षमता महत्वपूर्ण है।

यौगिकों के इस बड़े समूह को पारंपरिक रूप से कई श्रेणियों या उपसमूहों में वर्गीकृत किया गया है: फैटी एसिड (संतृप्त और असंतृप्त), ग्लिसराइड (फॉस्फोग्लाइसराइड्स और तटस्थ ग्लिसराइड्स), गैर-ग्लिसराइड लिपिड (स्फिंगोमीपिड्स (ग्लिंगोमीलिड्स और ग्लाइकोलिपिड्स), स्टेरॉयड और वैक्स), और। जटिल लिपिड (लिपोप्रोटीन)।

लिपिड के प्रकार और उनके मुख्य संश्लेषण तंत्र

लिपिड बायोसिंथेसिस मार्ग के सभी प्रतिक्रिया क्रम एंडर्जिक और रिडक्टिव हैं। दूसरे शब्दों में, वे सभी एटीपी को एक ऊर्जा स्रोत और एक कम इलेक्ट्रॉन वाहक, जैसे कि एनएडीपीएच, को कम करने वाली शक्ति के रूप में उपयोग करते हैं।

अगला, मुख्य प्रकार के लिपिड के बायोसिंथेटिक मार्गों की मुख्य प्रतिक्रियाएं हैं, अर्थात्, फैटी एसिड और ईकोसैनोइड्स की, ट्राईसिलेग्लिसरॉल्स और फॉस्फोलिपिड्स की, और स्टेरोल (कोलेस्ट्रॉल) का वर्णन किया जाएगा।

- फैटी एसिड का संश्लेषण

फैटी एसिड एक लिपिड बिंदु से अत्यंत महत्वपूर्ण अणु होते हैं, क्योंकि वे कोशिकाओं में सबसे अधिक प्रासंगिक लिपिड का हिस्सा होते हैं। इसका संश्लेषण, इस संबंध में पहले अध्ययनों के दौरान कई वैज्ञानिकों ने जो सोचा था, उसके विपरीत, इसके rary-ऑक्सीकरण के रिवर्स मार्ग से मिलकर नहीं बनता है।

वास्तव में, यह चयापचय पथ विभिन्न सेल डिब्बों में होता है और इसमें तीन-कार्बन मध्यवर्ती की भागीदारी की आवश्यकता होती है जिसे मैलोनील-सीओए के रूप में जाना जाता है, जो ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक नहीं है।

Malonyl सीओए। NEUROtiker / सार्वजनिक डोमेन

इसके अलावा, यह एसाइल वाहक प्रोटीन (अंग्रेजी एसील कैरियर प्रोटीन से एसीपी) के रूप में जाना जाने वाले प्रोटीन के सल्फहाइड्रील समूहों से निकटता से संबंधित है।

सामान्य लाइनों में, फैटी एसिड के संश्लेषण, विशेष रूप से लंबी श्रृंखला के, एक अनुक्रमिक प्रक्रिया है जहां प्रत्येक "टर्न" में चार चरण दोहराए जाते हैं, और प्रत्येक मोड़ के दौरान एक संतृप्त एसाइल समूह उत्पन्न होता है जो अगले के लिए सब्सट्रेट होता है।, जिसमें एक नया malonyl-CoA अणु के साथ एक और संक्षेपण शामिल है।

प्रतिक्रिया के प्रत्येक मोड़ या चक्र में फैटी एसिड की श्रृंखला दो कार्बन का विस्तार करती है, जब तक कि यह 16 परमाणुओं (पामिटेट) की लंबाई तक नहीं पहुंच जाती है, जिसके बाद यह चक्र को छोड़ देता है।

मैलोनल-सीओए का गठन

तीन कार्बन परमाणुओं का यह मध्यवर्ती अपरिवर्तनीय रूप से एसिटाइल-सीओए से बनता है जो एक एंजाइम एसिटाइल-सीओए कार्बोक्सिलेज की कार्रवाई के लिए धन्यवाद होता है, जिसमें बायोटिन का एक कृत्रिम समूह होता है जो सहसंयोजक एंजाइम से बंधा होता है और इस उत्प्रेरक में भाग लेता है दो कदम।

इस प्रतिक्रिया में, एक कार्बोक्सिल समूह एक बाइकार्बोनेट अणु (HCO3-) से व्युत्पन्न एक एटीपी-निर्भर तरीके से बायोटिन में स्थानांतरित किया जाता है, जहां बायोटिनिल समूह एसिटाइल-कोए को स्थानांतरित करते हुए अणु के "अस्थायी ट्रांसपोर्टर" के रूप में कार्य करता है।, मालोनी-सीओए का उत्पादन कर रहे हैं।

फैटी एसिड संश्लेषण अनुक्रम में, उपयोग किया जाने वाला कम करने वाला एजेंट एनएडीपीएच है और सक्रिय समूह दो थियोल समूह (-एसएच) हैं जो फैटी एसिड सिंथेज़ नामक एक बहु-एंजाइम परिसर का हिस्सा हैं, जो कि केटिसिस में सबसे महत्वपूर्ण है सिंथेटिक।

कशेरुक में, फैटी एसिड सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स एक बड़ी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का हिस्सा है, जिसमें संश्लेषण मार्ग के 7 विशेषता एंजाइमी गतिविधियों का प्रतिनिधित्व किया जाता है, साथ ही साथ अंत में मध्यवर्ती को जारी करने के लिए आवश्यक हाइड्रोलाइटिक गतिविधि। संश्लेषण।

फैटी एसिड सिंथेज़ एंजाइम की संरचना (स्रोत: Boehringer Ingelheim / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

इस परिसर की 7 एंजाइमी गतिविधियाँ हैं: एसाइल समूह ट्रांसपोर्टर प्रोटीन (एसीपी), एसिटाइल-सीओए-एसीपी ट्रांसएसेटाइलएज़ (एटी), β-केटोएसिल-एसीपी सिंथेज़ (केएस), मैटल-सीओए-एसीपी ट्रांसफ़ेज़ (एमटी), β- केटोएसिल-एसीपी रिडक्टेस (केआर), hyd-हाइड्रॉक्सीसिल-एसीपी डिहाइड्रैटेज (एचडी), और एनॉयल-एसीपी रिडक्टेस (ईआर)।

फैटी एसिड श्रृंखला को इकट्ठा करने के लिए संक्षेपण प्रतिक्रियाएं होने से पहले, एंजाइम कॉम्प्लेक्स में दो थियोल समूह एसाइल समूहों के साथ "चार्ज" हो जाते हैं: पहले, एक एसिटाइल-सीओए को -एस के समूह में स्थानांतरित किया जाता है। जटिल के yl-ketoacyl-ACP सिंथेज़ भाग में सिस्टीन, एंजाइम एसिटाइल-सीओए-एसीपी ट्रांसएसेटाइलस (एटी) द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया।

इसके बाद, एक malonyl- समूह को एक malonyl-CoA अणु से एंजाइम समूह के एसाइल समूह ट्रांसपोर्टर भाग (ACP) के-समूह में स्थानांतरित किया जाता है, एक प्रतिक्रिया जो एक malonyl-CoA-ACP ट्रांसजेस (MT) एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है, जो कि यह फैटी एसिड सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स का हिस्सा है।

प्रतिक्रिया चक्र के प्रत्येक "मोड़" के लिए चार प्रतिक्रियाओं का क्रम निम्नानुसार है:

1. संक्षेपण: एंजाइम पर घनीभूत "एसिटाइल और मैलोनील समूह" एक एसिटोसेटाइल-एसीपी अणु का निर्माण करता है, जो एसीपी मॉइस्चर से जुड़ा होता है। इस चरण में, एक CO2 अणु का उत्पादन और उत्प्रेरित किया जाता है--ketoacyl-ACP सिंथेज़ (एसिटाइल समूह acetoacetyl-ACP कॉम्प्लेक्स के "टर्मिनल मिथाइल" स्थिति पर कब्जा करता है)।
2. कार्बोनिल समूह की कमी: एसिटोसेटाइल-एसीपी की सी 3 स्थिति में कार्बोनिल समूह को डी-β-हाइड्रॉक्सीब्यूट्रीएल-एसीपी बनाने के लिए कम किया जाता है, एक प्रतिक्रिया जो β-ketoacyl-ACP रिडक्टेस द्वारा उत्प्रेरित होती है, जो NADPH का उपयोग इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में करती है।
3. निर्जलीकरण: D-rox-hydroxybutyryl-ACP के C2 और C3 कार्बोन पानी के अणुओं से रहित होते हैं, एक डबल बॉन्ड बनाते हैं जो नए यौगिक ट्रांस -∆2-ब्यूटेनोएल-एसीपी के उत्पादन के साथ समाप्त होता है। इस प्रक्रिया की मध्यस्थता एक β-hydroxyacyl-ACP dehydratase (HD) एंजाइम द्वारा की जाती है।
4. डबल बॉन्ड में कमी: निर्जलीकरण चरण में बने यौगिक का डबल बॉन्ड संतृप्त (कम) होता है, जो एंजाइम एनॉयल-एसीपी रिडक्टेस (ईआर) द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के माध्यम से ब्यूटिरल-एसीपी देता है, जो एनएडीपीएच को कम करने वाले एजेंट के रूप में भी उपयोग करता है। ।

संश्लेषण प्रतिक्रियाएं तब तक होती हैं जब तक कि पामिटेट (16 कार्बन परमाणुओं) के एक अणु का गठन नहीं हो जाता है, जो एंजाइमेटिक कॉम्प्लेक्स से हाइड्रोलाइज्ड होता है और लंबी श्रृंखलाओं के फैटी एसिड के लिए संभावित अग्रदूत के रूप में जारी किया जाता है, जो बढ़ाव प्रणालियों द्वारा उत्पादित होते हैं। फैटी एसिड एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के चिकने हिस्से में और माइटोकॉन्ड्रिया में स्थित होता है।

अन्य अणु जो इन अणुओं से गुजर सकते हैं, जैसे कि असंतृप्ति, उदाहरण के लिए, विभिन्न एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होते हैं, जो आम तौर पर चिकनी एंडोप्लाज़मिक रेटिकुलम में होते हैं।

- इकोसैनोइड्स का संश्लेषण

Eicosanoids सेलुलर लिपिड हैं जो "शॉर्ट-रेंज" मैसेंजर अणुओं के रूप में कार्य करते हैं, जो कुछ ऊतकों द्वारा अपने पड़ोसी ऊतकों में कोशिकाओं के साथ संचार करने के लिए निर्मित होते हैं। इन अणुओं को 20 कार्बन परमाणुओं के पॉलीअनसेचुरेटेड फैटी एसिड से संश्लेषित किया जाता है।

prostaglandins

हार्मोनल उत्तेजना के जवाब में, एंजाइम फॉस्फोलिपेज़ ए हमला झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स और 2-कार्बन ग्लिसरॉल से एराकिडोनेट जारी करता है। इस यौगिक को प्रोस्टाग्लैंडिंस में परिवर्तित किया जाता है, जो बाइफंक्शनल गतिविधि के साथ चिकनी एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के एक एंजाइम के कारण होता है: साइक्लोऑक्सीजिनेज (COX) या प्रोस्टाग्लैंडीन H2 सिंथेज़।

थ्राम्बाक्सेनों

प्रोस्टाग्लैंडिंस को रक्त प्लेटलेट्स (थ्रोम्बोसाइट्स) में मौजूद थ्रोम्बोक्सेन सिंटेज के कारण थ्रोम्बोक्सेन में परिवर्तित किया जा सकता है। ये अणु रक्त के थक्के के प्रारंभिक चरणों में भाग लेते हैं।

- ट्राईसाइलग्लिसरॉल्स का संश्लेषण

फैटी एसिड कोशिकाओं में अन्य अधिक जटिल यौगिकों के संश्लेषण के लिए आवश्यक अणु होते हैं, जैसे कि ट्राईसिलेग्लिसरॉल्स या झिल्ली लिपिड ग्लिसरोफॉस्फोलिपिड्स (प्रक्रियाएं जो सेलुलर चयापचय आवश्यकताओं पर निर्भर करती हैं)।

पशु दो सामान्य अग्रदूतों: फैटी एसाइल-सीओए और एल-ग्लिसरॉल 3-फॉस्फेट से ट्राईसिलेग्लिसरॉल्स और ग्लिसरॉफोस्फोलिपिड्स का उत्पादन करते हैं। फैटी एसाइल-कोए एसाइल-सीओए सिंथेटेस द्वारा उत्पादित होते हैं जो β-ऑक्सीकरण में भाग लेते हैं, जबकि एल-ग्लिसरॉल 3-फॉस्फेट ग्लाइकोलाइसिस से प्राप्त होता है और दो वैकल्पिक एंजाइमों की कार्रवाई से होता है: ग्लिसरॉल 3-फॉस्फेट। डिहाइड्रोजनेज और ग्लिसरॉल किनसे।

Triacylglycerols फैटी एसाइल-सीओए के दो अणुओं के बीच प्रतिक्रिया और डायक्लिग्लिसरॉल 3-फॉस्फेट के एक अणु के बीच बनते हैं; ये स्थानांतरण प्रतिक्रियाएँ विशिष्ट एसाइल ट्रांसफ़ेसेस द्वारा उत्प्रेरित होती हैं।

इस प्रतिक्रिया में, फॉस्फेटिडिक एसिड का उत्पादन शुरू में किया जाता है, जो 1,2-डायसेलिग्लिसरॉल का उत्पादन करने के लिए एक एंजाइम फॉस्फेटिडिक एसिड फॉस्फेट द्वारा dephosphorylated होता है, जो फिर से फैटी एसाइल-सीओए के तीसरे अणु को स्वीकार करने में सक्षम होता है, जो ट्राईसिलिग्लिसरॉल का उत्पादन करता है।

- फॉस्फोलिपिड संश्लेषण

फॉस्फोलिपिड अत्यधिक परिवर्तनशील अणु होते हैं, क्योंकि कई अलग-अलग फैटी एसिड और ग्लिसरॉल (ग्लिसरॉफोस्फोलिपिड) या स्फिंगोसाइन (स्फिंगोलिपिड्स) कंकाल के साथ अलग "सिर" समूहों के संयोजन से बन सकते हैं जो उन्हें चिह्नित करते हैं।

इन अणुओं की सामान्य सभा को ग्लिसरॉल या स्फिंगोसिन रीढ़ की हड्डी के संश्लेषण की आवश्यकता होती है, जो संबंधित फैटी एसिड के साथ संघ होता है, या तो एस्टरिफिकेशन या एमिडेशन द्वारा, फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड के माध्यम से हाइड्रोफिलिक "हेड" समूह के अतिरिक्त और। यदि आवश्यक हो, तो बाद के समूहों का परिवर्तन या विनिमय।

यूकेरियोट्स में यह प्रक्रिया चिकनी एंडोप्लाज़मिक रेटिकुलम में और आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में भी होती है, जहां वे अनिश्चित काल तक रह सकते हैं या जहां से उन्हें अन्य स्थानों पर स्थानांतरित किया जा सकता है।

प्रतिक्रिया के कदम

ग्लिसरॉफोस्फोलिपिड संश्लेषण प्रतिक्रिया का पहला चरण ट्राईसिलेग्लिसरॉल के उत्पादन के बराबर होता है, क्योंकि ग्लिसरॉल 3-फॉस्फेट के एक अणु में कार्बन 1 और 2 पर दो फैटी एसिड अणुओं को एस्टरॉफाइड किया जाता है, जो फॉस्फेटिडिक एसिड बनाता है। फास्फोलिपिड्स का पता लगाना आम बात है, जिसमें फैटी एसिड C1 में संतृप्त होते हैं और ग्लाइकोल के C2 में असंतृप्त होते हैं।

फॉस्फेटिडिक एसिड का निर्माण पहले से ही संश्लेषित या "पुनर्नवीनीकरण" डायसाइलग्लिसरॉल अणु के फॉस्फोराइलेशन द्वारा भी किया जा सकता है।

इन अणुओं के ध्रुवीय "सिर" समूह फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड के माध्यम से बनते हैं। इस प्रक्रिया को सही ढंग से करने के लिए पहली चीज जो होनी चाहिए, वह है हाइड्रॉक्सिल समूहों में से एक का "सक्रियण" जो न्यूक्लियोटाइड जैसे साइटाइडिन डाइफॉस्फेट (सीडीपी) से बंधकर इस प्रक्रिया में भाग लेता है, जो कि दूसरे समूह द्वारा विस्थापित न्यूक्लियोफिलिट है। हाइड्रॉक्सिल जो प्रतिक्रिया में भाग लेता है।

यदि यह अणु डायसेलिग्लिसरॉल को बांधता है, तो सीडीपी-डायसाइलग्लिसरॉल (फॉस्फेटिक एसिड का "सक्रिय" रूप बनता है), लेकिन यह "सिर" समूह के हाइड्रॉक्सिल समूह पर भी हो सकता है।

फॉस्फेटिडिलसेरिन के मामले में, उदाहरण के लिए, डायसीलग्लिसरॉल एक साइटिडिन ट्राइफॉस्फेट (CTP) अणु के साथ फॉस्फेटिडिक एसिड अणु के संघनन द्वारा सक्रिय होता है, जो CDP-diacylglycerol का गठन करता है और एक पाइरोफॉस्फेट को नष्ट करता है।

यदि ग्लिसरॉल 3-फॉस्फेट, फॉस्फेटिडाइलेसेरिलीन 3 या फॉस्फेटिडाइलेस्लेरसोल 3-फॉस्फेट के 1-कार्बन पर सीरम के हाइड्रॉक्सिल या हाइड्रॉक्सिल के न्यूक्लियोफिलिक हमले से सीएमपी (साइटीडीन मोनोफॉस्फेट) का एक अणु विस्थापित हो जाता है, जिससे फॉस्फोरस और फॉस्फेटिडाइलोसेरोलीन 3-फॉस्फेट निकल सकता है, जिससे फॉस्फेट फॉस्फेटिडिलग्लिसरॉल का उत्पादन करें।

इस तरह से उत्पादित दोनों अणु अन्य झिल्ली वाले लिपिड के लिए अग्रदूत के रूप में काम करते हैं, जो अक्सर एक दूसरे के साथ बायोसिंथेटिक रास्ते साझा करते हैं।

- कोलेस्ट्रॉल का संश्लेषण

कोलेस्ट्रॉल जानवरों के लिए एक आवश्यक अणु है जो उनकी कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है, इसलिए यह दैनिक आहार में आवश्यक नहीं है। 27 कार्बन परमाणुओं का यह अणु एक अग्रदूत: एसीटेट से निर्मित होता है।

यह जटिल अणु एसिटाइल-सीओए से चार मुख्य चरणों में बनता है:

1. तीन एसीटेट इकाइयों का संघनन, मेवलोनेट बनाने के लिए, एक 6-कार्बन इंटरमीडिएट अणु (पहले एसिटोसेटिल-सीओए का एक अणु दो एसिटाइल-सीओए (थिओलेज एंजाइम) के साथ बनता है और फिर एक अन्य rox-हाइड्रॉक्सी-h-मेथाइलग्लियारिल-सीओए का निर्माण करता है) HMG-CoA) (HMG-CoA सिंथेटेज़ एंजाइम) Mevalonate HMG-CoA से बना है और एंजाइम HMG-CoA रिडक्टेस के लिए धन्यवाद है।
2. आइसोप्रिन इकाइयों में मेवलोनेट का रूपांतरण। पहले 3 फॉस्फेट समूहों को 3 एटीपी अणुओं से मेवलोनेट में स्थानांतरित किया जाता है। फॉस्फेट में से एक आसन्न कार्बोनिल समूह के साथ खो जाता है और ph3-आइसोपेंटेनिल पायरोफ़ॉस्फेट बनता है, जो डाइमिथाइलॉली पायरोफ़ॉस्फेट का उत्पादन करने के लिए आइसोमराइज़्ड है
3. पॉलीमराइज़ेशन या 6 C 5 आइसोप्रीन इकाइयों का संघनन C 30 स्क्वालेन (एक रैखिक अणु) बनाने के लिए।
4. कोलेस्ट्रॉल के स्टेरॉयड नाभिक और उसके बाद के रासायनिक परिवर्तनों के 4 छल्ले बनाने के लिए स्क्वैलिन का चक्रण: मिथाइल समूहों के ऑक्सीकरण, प्रवास और उन्मूलन, आदि, जो कोलेस्ट्रॉल पैदा करता है।

संदर्भ

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