متابولیسم واسطه ای
اسید پانتوتنیک، به شکل کوآنزیم A ، در واکنش های چندگانه در متابولیسم واسطه نقش دارد. این شامل متابولیسم انرژی ، کربوهیدرات ، چربی و اسیدهای آمینه است. مشخصه آن مسیرهای متابولیکی است که در رابط های متابولیسم آنابولیک و کاتابولیک اتفاق می افتد. فرآیندهای آنابولیک - ساخت - شامل سنتز آنزیمی اجزای سلول با مولکول بزرگ ، مانند کربوهیدرات ها, پروتئین ها و چربی ها ، از کوچکترها مولکول ها با کمک ATP. واکنش های کاتابولیکی - تجزیه کننده با تجزیه اکسیداتیو ماده مغذی بزرگ مشخص می شوند مولکول ها، از جمله کربوهیدرات ها، چربی ها ، و پروتئین ها، به کوچکتر ساده تر مولکول ها، مانند پنتوز یا هگزوز ، اسیدهای چرب, اسیدهای آمینه, کربن دی اکسید ، و آب. آزادسازی انرژی به صورت ATP همراه با کاتابولیسم است. عملکرد اساسی کوآنزیم A انتقال گروههای آسیل است. در این فرایند ، CoA از یک سو اتصال به باقی مانده آسیل را که باید منتقل شود و از طرف دیگر اتصال به مهم آنزیم ها متابولیسم واسطه به این ترتیب ، هم گروههای آسیل و هم گروههای آنزیم ها فعال می شوند ، و آنها را قادر می سازد تا با سرعت کافی در بدن واکنش های شیمیایی خاصی داشته باشند. بدون کوآنزیم A ، شرکای اتصال بسیار واکنش پذیرتر خواهند بود. انتقال گروه آسیل توسط کوآنزیم A به شرح زیر انجام می شود. در اولین گام ، کوآنزیم A ، که به آرامی به یک آنزیم متصل می شود - بخشی از پروتئین آنزیم - یک گروه آسیل را از یک اهدا کننده مناسب ، مانند پیروات، آلکان یا اسیدهای چرب. پیوند بین CoA و آسیل بین گروه SH (گروه تیول) باقیمانده سیستامین مولکول کوآنزیم A و گروه کربوکسیل (COOH) آسیل اتفاق می افتد. به این پیوند پیوند thioester گفته می شود. از نظر انرژی بسیار بالا است و پتانسیل انتقال گروه بالایی دارد. پیوندهای تی استر شناخته شده ، به عنوان مثال ، استیل- ، پروپیونیل- و مالونیل-CoA و همچنین تیوستر اسید چرب-CoA است. در نهایت ، گروه SH کوآنزیم A نشان دهنده گروه واکنشی آن است ، به همین دلیل کوآنزیم A اغلب به عنوان CoA مخفف می شود -SH در مرحله دوم ، کوآنزیم A از یک آپوآنزیم در ارتباط با باقیمانده آسیل به عنوان acyl-CoA جدا شده و به آپوآنزیم دیگر منتقل می شود. در مرحله آخر ، CoA متصل به آنزیم ، گروه آسیل را به یک گیرنده مناسب مانند اگزالو استات یا اسید چرب سنتاز منتقل می کند. همچنین چندین واکنش کاتالیز شده با آنزیم بیشتر نیز می تواند بین به دست آوردن و آزاد شدن گروه آسیل توسط CoA رخ دهد. به عنوان مثال ، ممکن است ساختار گروه آسیل در هنگام اتصال به کوآنزیم A تغییر کند ، به عنوان مثال ، تبدیل آنزیمی اسید پروپیونیک به سوکسینات. سهم پانتوتنیک اسید به عنوان کوآنزیم A به متابولیسم اسید آمینه سنتز آنزیمی:
تخریب آنزیمی:
- ایزولوسین ، لوسین و تریپتوفان به استیل-CoA.
- والین به متیل مالونیل-CoA
- ایزولوسین به پروپیونیل-CoA
- فنیل آلانین ، تیروزین ، لیزین و تریپتوفان به استواستیل-CoA
- لوسین به 3-هیدروکسی-3-متیل گلوتاریل-CoA
اسید پانتوتنیک همچنان نقشی اساسی در
اصلاح سلولی پروتئین ها. واکنش های استیل و استیل به ترتیب می توانند به شدت بر فعالیت ، ساختار و محلی سازی پروتئین ها تأثیر بگذارند. متداول ترین تغییر ، انتقال گروه استیل توسط CoA به انتهای انتهای N یک زنجیره پپتیدی است ، معمولاً به متیونین, آلانین یا سرین. به عنوان یک عملکرد احتمالی این استیلاسیون ، حفاظت از پروتئین های سلولی در برابر تخریب پروتئولیتیک مورد بحث است. علاوه بر این استیل کولین, اسید پانتوتنیک برای تشکیل ثوری و به ترتیب اسید 2-آمینو اتیل سولفونیک. ثوری یک محصول نهایی پایدار در سوخت و ساز بدن است گوگرد-انتقال اسیدهای آمینه سیستئین و متیونین. این ترکیب مانند اسید آمینه از یک طرف به عنوان یک عمل می کند انتقال دهنده عصبی (ماده پیام رسان) و از طرف دیگر برای ایجاد ثبات در مایع عمل می کند تعادل در سلولها علاوه بر این، ثوری در نگهداری از شرکت می کند سیستم ایمنی بدن و از التهاب جلوگیری می کند.
استیل کوآنزیم A
برای متابولیسم متوسط ، مهمترین استر کوآنزیم A فعال می شود استیک اسید، استیل- CoA. این محصول نهایی متابولیسم کربوهیدرات کاتابولیک ، چربی و اسید آمینه یا پروتئین است. استیل-CoA از تشکیل شده است کربوهیدرات ها، چربی ها و پروتئین ها را می توان با انتقال گروه استیل به اگزالواستات توسط سیترات سنتاز وابسته به CoA برای تشکیل سیترات به چرخه سیترات وارد کرد ، جایی که می توان آن را به طور کامل تخریب کرد کربن دی اکسید و آب برای تولید انرژی به شکل ATP. مشتق اصلی CoA در چرخه سیترات اسید سوکسینیک ، سوکسینیل-CoA فعال است. از آلفا-کتوگلوتارات به عنوان یک نتیجه از واکنش دکربوکسیلاسیون توسط آلفا-کتوگلوتارات دهیدروژناز وابسته به CoA تشکیل می شود. با عملکرد آنزیم وابسته به CoA دیگر ، واکنش سوکسینیل-CoA با گلیسین منجر به تشکیل اسید دلتا-آمینولولینک می شود. دومی پیش ماده حلقه کورین در است ویتامین B12 و حلقه پورفیرین در سیتوکروم ها و همچنین پروتئین های هم ، مانند هموگلوبین. به اسید پانتوتنیک کمبود، کم خونی (کم خونی) در آزمایشات حیوانی به دلیل کمبود هموگلوبینعلاوه بر فرآیندهای متابولیکی کاتابولیک ، استیل-CoA در سنتزهای زیر نقش دارد:
- اسیدهای چرب, تری گلیسیریدو فسفولیپیدها.
- بدن کتون - استواستات ، استون و اسید بتا-هیدروکسی بوتیریک.
- استروئیدها ، مانند کلسترول, اسیدهای صفراوی، ارگوسترول - به ترتیب ، پیش ماده ارگوکالسیفرول و ویتامین D2 ، کلیه و جنس هورمون.
- تمام اجزای تشکیل شده از واحدهای ایزوپرونوئید ، مانند یوبی کوینون و کوآنزیم Q ، به ترتیب با زنجیره جانبی ایزوپرونئید لیپوفیلیک - اسید موالونیک پیش ماده ایزوپروئید است و با چگالش سه مولکول استیل-CoA تشکیل می شود.
- Heme - یک مجموعه پورفیرین حاوی آهن است که به عنوان یک گروه پروتز در پروتئین های معروف به سیتوکروم یافت می شود. هموپروتئین های اصلی مشتق شده شامل هموگلوبین (رنگدانه خون) ، میوگلوبین و سیتوکروم های زنجیره تنفسی میتوکندری و سیستم های تجزیه کننده دارو - P450
- استیل کولین، یکی از مهمترین انتقال دهنده های عصبی در مغز - به عنوان مثال ، واسطه انتقال تحریک بین عصب و عضله در انتهای صفحه عصبی عضلانی و انتقال از سلول اول به دوم از دو سلول عصبی متصل به صورت سری در اتونوم است سیستم عصبی، یعنی در هر دو سیستم عصبی دلسوز و پاراسمپاتیک
- تشکیل قندهای اجزای مهم گلیکوپروتئین ها و گلیکولیپیدها ، مانند N-acetylglucosamine ، N-acetylgalactosamine و N-acetylneuroamic acid - گلیکوپروتئین ها به عنوان مثال به عنوان اجزای ساختاری غشاهای سلولی ، مخاط (مخاط) از غشاهای مخاطی ، هورمون هایی مانند تیروتروپین ، ایمونوگلوبولین ها و اینترفرون ها و برای تعامل سلول از طریق پروتئین های غشایی. گلیکولیپیدها در ساخت غشای سلولی نیز نقش دارند
علاوه بر این ، استیل-CoA با واکنش نشان می دهد داروهای، از جمله سولفونامیدها، که باید برای دفع آنها در استیل شود کبد. بنابراین ، استیل-CoA به کمک می کند دفع مسمومیت of داروهای.استیلاسیون پپتید هورمون در طول بریدگی آنها از پیش ماده پلی پپتیدی به روش های مختلف بر فعالیت آنها تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، اپی نفرین در نتیجه انتقال یک گروه استیل به انتهای انتهای N زنجیره پپتید در فعالیت خود مهار می شود ، در حالی که هورمون تحریک کننده ملانوسیت-MHS با استیلاسیون فعال می شود. نمونه هایی از آنزیم های وابسته به CoA واسطه متابولیسم در تشکیل و تخریب استیل-CoA نقش دارد:
- پیروات دهیدروژناز - به دنبال گلیکولیز (گلوکز تجزیه) ، این مجموعه آنزیمی منجر به دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو پیروات به استیل-CoA می شود.
- استیل-کوآ کربوکسیلاز - تبدیل استیل-کوآ به مالونیل-کوآ برای سنتز اسیدهای چرب.
- آسیل-CoA دهیدروژناز ، t-enol-CoA هیدراتاز ، بتا-هیدروکسیاسیل-CoA دهیدروژناز ، تیولاز - تخریب اسیدهای چرب اشباع شده در چارچوب اکسیداسیون بتا به استیل CoA ؛ در اکسیداسیون بتا ، دو اتم کربن همیشه از یک اسید چرب به طور متوالی به شکل استیل-CoA جدا می شوند - به عنوان مثال ، تخریب اسید پالمیتیک اشباع شده - C16: 0 - هشت مولکول استیل-CoA تشکیل می شود
- ردوکتاز تیولواز ، 3-هیدروکسی-3-متیل گلوتاریل-CoA - HMG ردوکتاز - آنزیم قبلی منجر به تبدیل استیل-CoA به 3-هیدروکسی-3-متیل گلوتاریل-CoA می شود که می تواند واکنش بیشتری در تشکیل اجسام کتون ایجاد کند. HMG ردوکتاز باعث کاهش HMG-CoA به mevalonate برای سنتز استروئیدهای متعلق به می شود لیپیدها، از جمله کلسترول.
آنزیم کوآنزیم A
Acyl-CoA نام باقی مانده اسیدهای چرب فعال است. از آنجا که چرب است اسیدها نسبتاً بی اثر هستند ، قبل از اینکه واکنش نشان دهند باید ابتدا توسط CoA فعال شوند. آنزیمی که برای فعال سازی حیاتی است ، آسیل-CoA سنتتاز است که به آن تیوكیناز نیز می گویند ، یك آنزیم وابسته به CoA است. تیوكیناز با تجزیه دو منجر به تشكیل آسیل آدنیلات با افزودن ATP به گروه كربوكسیل اسید چرب می شود. فسفات باقی مانده از ATP. در این فرایند ، آدنوزین تری فسفات به آدنوزین مونوفسفات تبدیل می شود - AMP. پس از آن ، AMP از آسیل آدنیلات شکافته شده و انرژی آزاد شده در این فرآیند برای استری شدن بخش آسیل با کوآنزیم A استفاده می شود. این مرحله نیز توسط تیوکیناز کاتالیز می شود. اسیدها قادر به واکنش هستند ، مانند اکسیداسیون بتا ، فقط به صورت یک ترکیب غنی از انرژی با CoA. برای اکسیداسیون بتا - تخریب چربی اشباع اسیدها - آسیل-CoA باید به ماتریس میتوکندری منتقل شود. اسیدهای چرب با زنجیره بلند فقط با کمک مولکول حمل و نقل ال کارنیتین می توانند از غشای داخلی میتوکندری عبور کنند. CoA گروه اسیل را به کارنیتین منتقل می کند ، که بقایای اسید چرب را به ماتریس میتوکندری منتقل می کند. در آنجا ، گروه آسیل به کوآنزیم A متصل می شود ، به طوری که آسیل-CoA دوباره وجود دارد. در ماتریس میتوکندری ، اکسیداسیون بتا واقعی آغاز می شود. این به صورت مرحله ای و در توالی تکراری چهار واکنش فردی رخ می دهد. محصولات یک توالی از چهار واکنش فردی شامل یک مولکول اسید چرب است که دو است کربن اتمهای کوتاهتر به شکل آسیل CoA و باقیمانده استیل متصل به کوآنزیم A ، که از دو اتم C اسید چرب جدا شده تشکیل شده است. اسید چرب ، که دو اتم C کوچکتر است ، به اولین مرحله اکسیداسیون بتا و دوباره کوتاه می شود. این توالی واکنش تکرار می شود تا دو مولکول استیل-CoA در انتها باقی بماند. اینها می توانند برای تخریب بیشتر وارد چرخه سیترات شوند یا برای سنتز اجسام کتون یا اسیدهای چرب استفاده شوند. علاوه بر انتقال گروه های استیل ، انتقال باقی مانده های آسیل توسط کوآنزیم A نیز مهم است. اکیلاسیون با اسید چرب اشباع C14 میریستیک غالباً رخ می دهد ، باقیمانده آسیل به یک باقیمانده گلیسین ترمینال N از یک پروتئین ، مانند سیتوکروم ردوکتاز و پروتئین کیناز متصل می شود. CoA همچنین آسیل را از اسید چرب C16 اسید پالمیتیک به یک سرین یا سیستئین باقیمانده پروتئین ها ، مانند اهن ترانسفرین گیرنده ، انسولین گیرنده و گلیکوپروتئینهای غشایی سلولهای سیستم ایمنی بدناحتمالاً ، این اکیلاسیون ها به پروتئین اجازه می دهند تا به غشا biهای زیستی متصل شود. علاوه بر این ، بحث شده است که انتقال گروه اسیل بر توانایی پروتئین برای شرکت در مراحل نظارتی انتقال سیگنال تأثیر می گذارد.
4́-فسفوپانتنتئین به عنوان کوآنزیم سنتاز اسیدهای چرب
اسید پانتوتنیک علاوه بر اهمیت آن به عنوان یک عنصر سازنده کوآنزیم A ، به عنوان یک گروه پروتز پروتئین حامل آسیل (ACP) سنتاز اسید چرب عملکرد مهمی دارد. اسیدهای چرب سنتاز نشان دهنده یک پروتئین چند منظوره است که با جمع شدن به بخشهای مختلف فضایی تقسیم می شود. هر یک از این بخشها دارای یکی از مجموع هفت فعالیت آنزیمی است. یکی از این بخشها شامل پروتئین حامل اسیل است که حاوی یک گروه SH محیطی است که توسط یک پسماند سیستینیل و یک گروه SH مرکزی تشکیل شده است. 4́-فسفوپانتهئین با پیوند کووالانسی با آن ، گروه SH مرکزی را تشکیل می دهد فسفات گروه به باقیمانده سرین ACP. بیوسنتز اسیدهای چرب اشباع در یک توالی حلقوی منظم پیش می رود ، در حالی که اسید چرب سنتز می شود و به نوبه خود به بخشهای آنزیمی فرد از سنتاز اسیدهای چرب ارائه می شود. در طول سنتز ، گروه SH ترمینال 4'-فسفوپانتهئین نقش پذیرنده برای باقی مانده مالونیل را دارد که باید در طول هر دست زدن گرفته شود. علاوه بر این ، به عنوان یک حامل برای رشد اسید چرب عمل می کند. کوآنزیم A همچنین در تشکیل اسیدهای چرب و ترکیب آنها در ، به عنوان مثال ، اسفنگولیپیدها یا فسفولیپیدها [4 ، 10. اسفنگوليپيدها عناصر سازنده ميلين هستند (غلاف میلین از یک نورون ، به عنوان مثال ، یک سلول عصبی) و بنابراین برای انتقال سیگنال عصبی مهم هستند. فسفولیپیدها به خانواده لیپیدهای غشایی تعلق دارند و جز component اصلی لایه دو لایه لیپیدی یک غشای زیستی را تشکیل می دهند. برای شروع بیوسنتز اسیدهای چرب ، CoA یک گروه استیل را به یک گروه SH آنزیمی و همچنین باقی مانده مالونیل را به آنزیم منتقل می کند 4-- فسفوپانتهئین از سنتاز اسیدهای چرب. تراکم بین رادیکالهای استیل و مالونیل رخ می دهد ، و منجر به تشکیل یک بتا-کتواسیل تیوستر با حذف of دی اکسید کربن. کاهش ، حذف of آبو یک کاهش دیگر منجر به یک آسیل تیوستر اشباع می شود. با هر چرخه چرخه ای ، زنجیره اسیدهای چرب توسط دو اتم کربن طولانی می شود. برای سنتز یک مول اسید چرب C16 یا C18 ، یک مول استیل-CoA به عنوان شروع کننده و هفت مورد نیاز است. یا هشت مول مالونیل-CoA به عنوان تأمین کننده واحدهای C2 اضافی.
