Acetyl Coenzyme A: โครงสร้างการฝึกอบรมและฟังก์ชั่น

Acetyl coenzyme A ย่อมาจาก acetyl CoA เป็นโมเลกุลตัวกลางสำคัญสำหรับเส้นทางเมตาบอลิซึมต่าง ๆ ของทั้งไขมันและโปรตีนและคาร์โบไฮเดรต หน้าที่หลักของมันคือการส่งมอบกลุ่ม acetyl ไปยังวงจร Krebs

ต้นกำเนิดของโมเลกุล acetyl โคเอนไซม์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ผ่านทางเดินที่แตกต่างกัน โมเลกุลนี้สามารถเกิดขึ้นภายในหรือภายนอกไมโตคอนเดรียขึ้นอยู่กับปริมาณกลูโคสในสิ่งแวดล้อม คุณสมบัติอีกประการของ acetyl CoA ก็คือเมื่อมีการออกซิเดชั่นพลังงานจะถูกผลิตขึ้น

โครงสร้าง

Coenzyme A เกิดขึ้นจากกลุ่ม merc-mercaptoethylamine ซึ่งถูกเชื่อมโยงกับวิตามินบี 5 หรือที่เรียกว่ากรด pantothenic ในทำนองเดียวกันโมเลกุลนี้เชื่อมโยงกับนิวคลีโอไทด์ ADP 3'-phosphorylated กลุ่ม acetyl (-COCH 3 ) แนบมากับโครงสร้างนี้

สูตรทางเคมีของโมเลกุลนี้คือ C 23 H 38 N 7 O 17 P 3 S และมีน้ำหนักโมเลกุล 809.5 g / mol

การอบรม

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วการก่อตัวของ acetyl CoA สามารถทำได้ทั้งในและนอกไมโตคอนเดรียและขึ้นอยู่กับระดับกลูโคสที่มีอยู่ในอาหาร

intramitochondrial

เมื่อระดับกลูโคสอยู่ในระดับสูง acetyl CoA จะเกิดขึ้นในวิธีต่อไปนี้: ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของ glycolysis คือ pyruvate สำหรับสารประกอบนี้เพื่อเข้าสู่วงจร Krebs จะต้องถูกเปลี่ยนเป็น acetyl CoA

ขั้นตอนนี้เป็นสิ่งสำคัญในการเชื่อมต่อ glycolysis กับกระบวนการหายใจของเซลล์อื่น ๆ ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นในเมทริกซ์ยล (ในโปรคาริโอตมันเกิดขึ้นในไซโตทอล) ปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้:

- สำหรับปฏิกิริยานี้ที่จะเกิดขึ้นโมเลกุล pyruvate จะต้องเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย

- กลุ่มคาร์บอกซิลของไพรูเวตถูกกำจัด

- ต่อจากนั้นโมเลกุลนี้จะถูกออกซิไดซ์ หลังเกี่ยวข้องกับเนื้อเรื่องของ NAD + ถึง NADH เนื่องจากอิเล็กตรอนที่เกิดจากการออกซิเดชั่น

- โมเลกุลออกซิไดซ์จับกับโคเอนไซม์

ปฏิกิริยาที่จำเป็นสำหรับการผลิต acetyl coenzyme A นั้นถูกเร่งโดยเอนไซม์ที่มีขนาดใหญ่ที่เรียกว่า pyruvate dehydrogenase ปฏิกิริยานี้ต้องมีกลุ่มของปัจจัยร่วม

ขั้นตอนนี้มีความสำคัญในกระบวนการควบคุมของเซลล์เนื่องจากปริมาณของ acetyl CoA ที่เข้าสู่วงจร Krebs ได้รับการตัดสินที่นี่

เมื่อระดับต่ำการผลิต acetyl โคเอนไซม์ที่ดำเนินการโดย oxid-oxidation ของกรดไขมัน

extramitochondrial

เมื่อระดับกลูโคสสูงปริมาณซิเตรตก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ซิเตรตจะถูกเปลี่ยนเป็น acetyl coezyme A และออกซาเลตโดย ATP citrate lyase

ในทางตรงกันข้ามเมื่อระดับต่ำ CoA จะถูก acetylated โดย acetyl CoA synthetase ในทำนองเดียวกันเอทานอลทำหน้าที่เป็นแหล่งคาร์บอนสำหรับ acetylation โดยเอนไซม์แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนส

ฟังก์ชั่น

Acetyl-CoA มีอยู่ในชุดเส้นทางการเผาผลาญที่หลากหลาย บางส่วนของสิ่งเหล่านี้มีดังต่อไปนี้:

วงจรกรดซิตริก

Acetyl CoA เป็นเชื้อเพลิงที่จำเป็นในการเริ่มรอบนี้ Acetyl coenzyme A ถูกควบแน่นพร้อมกับโมเลกุลของกรดออกซาเซติคในซิเตรตปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ซิเตรตซิเตรต

อะตอมของโมเลกุลนี้จะยังคงออกซิเดชั่นเพื่อสร้าง CO 2 สำหรับแต่ละโมเลกุลของ acetyl CoA ที่เข้าสู่วงจร 12 โมเลกุลของ ATP ถูกสร้างขึ้น

การเผาผลาญไขมัน

Acetyl CoA เป็นผลิตภัณฑ์ที่สำคัญของการเผาผลาญไขมัน เพื่อให้ไขมันกลายเป็นโมเลกุลของ acetyl coenzyme A จำเป็นต้องมีขั้นตอนของเอนไซม์ดังต่อไปนี้:

- กรดไขมันจะต้อง "เปิดใช้งาน" กระบวนการนี้ประกอบด้วยการรวมตัวกันของกรดไขมันกับ CoA สำหรับเรื่องนี้โมเลกุล ATP นั้นถูกยึดติดไว้เพื่อให้พลังงานที่ทำให้เกิดการจับเช่นนั้น

- ออกซิเดชันของ acyl coenzyme A เกิดขึ้นโดยเฉพาะระหว่างαและβคาร์บอน ตอนนี้โมเลกุลเรียกว่า acyl-a enoyl CoA ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการแปลง FAD เป็น FADH 2 (รับไฮโดรเจน)

- พันธะคู่ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนก่อนหน้าจะได้รับ H ในคาร์บอนอัลฟ่าและไฮดรอกซิล (-OH) ในเบต้า

- β-oxidation เกิดขึ้น (βเนื่องจากกระบวนการเกิดขึ้นที่ระดับคาร์บอนนั้น) กลุ่มไฮดรอกซิลถูกแปรสภาพเป็นกลุ่มคีโต

- โมเลกุลของโคเอ็นไซม์ A จะเกาะติดพันธะระหว่างคาร์บอน สารประกอบดังกล่าวนั้นถูกผูกไว้กับกรดไขมันที่เหลืออยู่ ผลิตภัณฑ์เป็นโมเลกุลของ acetyl CoA และอีกอะตอมหนึ่งที่มีคาร์บอนน้อยกว่าสองอะตอม (ความยาวของสารประกอบสุดท้ายขึ้นอยู่กับความยาวเริ่มต้นของไขมันตัวอย่างเช่นถ้ามี 18 คาร์บอนผลที่ได้คือ 16 อะตอมสุดท้าย)

เส้นทางการเผาผลาญสี่ขั้นตอนนี้: ออกซิเดชัน, ไฮเดรชั่, ออกซิเดชั่นและ thiolysis ซึ่งทำซ้ำจนกระทั่งสองโมเลกุล acetyl CoA ยังคงเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย นั่นคือเกรดกรดทั้งหมดไปที่ acetyl CoA

เป็นที่น่าจดจำว่าโมเลกุลนี้เป็นเชื้อเพลิงหลักของวัฏจักร Krebs และสามารถเข้าไปได้ กระบวนการนี้จะสร้าง ATP ได้มากกว่ากระบวนการเมตาบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต

การสังเคราะห์คีโตน

การก่อตัวของคีโตนเกิดขึ้นจากโมเลกุลของ acetyl coenzyme A ซึ่งเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันของไขมัน เส้นทางนี้เรียกว่าคีโตจีเนซิสและเกิดขึ้นในตับ โดยเฉพาะมันเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียของเซลล์ตับ

คีโตนเป็นกลุ่มของสารประกอบที่ละลายน้ำได้ต่างกัน พวกเขาเป็นกรดไขมันรุ่นที่ละลายน้ำได้

บทบาทพื้นฐานของมันคือการทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเนื้อเยื่อบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะอดอาหารสมองสามารถนำคีโตนไปเป็นแหล่งพลังงาน ภายใต้สภาวะปกติสมองจะเปลี่ยนเป็นกลูโคส

วงจร Glyoxylate

เส้นทางนี้เกิดขึ้นในอวัยวะพิเศษที่เรียกว่า glyoxisome มีเฉพาะในพืชและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ เช่นโปรโตซัว Acetyl coenzyme A ถูกแปลงเป็น succinate และสามารถรวมเข้ากับวงจรกรด Krebs อีกครั้ง

ในคำอื่น ๆ เส้นทางนี้ช่วยให้ปฏิกิริยาบางอย่างของวงจร Krebs ถูกข้ามไป โมเลกุลนี้สามารถเปลี่ยนเป็น malate ซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นกลูโคสได้

สัตว์ไม่มีการเผาผลาญอาหารที่จำเป็นในการทำปฏิกิริยานี้ ดังนั้นพวกเขาจึงไม่สามารถทำการสังเคราะห์น้ำตาลนี้ได้ ในสัตว์คาร์บอนทั้งหมดของ acetyl CoA จะถูกออกซิไดซ์ไปยัง CO 2 ซึ่งไม่เป็นประโยชน์สำหรับเส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพ

การสลายตัวของกรดไขมันมี acetyl coenzyme A เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายดังนั้นในสัตว์สารประกอบนี้ไม่สามารถนำกลับคืนสู่เส้นทางการสังเคราะห์ได้