ACETYL CO-ENZYM A: STRUCTUUR, VORMING EN FUNCTIES - BIOLOGIE - 2024

Het acetylco-enzym A , afgekort acetyl CoA, is een tussenmolecuul dat cruciaal is voor verschillende metabole routes van zowel lipiden als eiwitten en koolhydraten. De belangrijkste functies zijn onder meer het leveren van de acetylgroep aan de Krebs-cyclus.

De oorsprong van het acetyl co-enzym A-molecuul kan via verschillende routes plaatsvinden; Dit molecuul kan zich binnen of buiten de mitochondriën vormen, afhankelijk van hoeveel glucose er in de omgeving zit. Een ander kenmerk van acetyl-CoA is dat energie wordt geproduceerd door oxidatie.

Structuur

Co-enzym A bestaat uit een β-mercaptoethylaminegroep die door een binding met vitamine B5 is verbonden, ook wel pantotheenzuur genoemd. Evenzo is dit molecuul gekoppeld aan een 3'-gefosforyleerd nucleotide ADP. Een acetylgroep (-COCH ₃ ) wordt deze structuur verbonden.

De chemische formule van dit molecuul is C ₂₃ H ₃₈ N ₇ O ₁₇ P ₃ S en het heeft een molecuulgewicht van 809,5 g / mol.

Opleiding

Zoals hierboven vermeld, kan de vorming van acetyl-CoA plaatsvinden binnen of buiten de mitochondriën, en hangt af van de glucosespiegels die in het medium aanwezig zijn.

Intramitochondriaal

Bij hoge glucosespiegels wordt acetyl-CoA als volgt gevormd: het eindproduct van glycolyse is pyruvaat. Om deze verbinding in de Krebs-cyclus te laten komen, moet deze worden omgezet in acetyl-CoA.

Deze stap is cruciaal om glycolyse te verbinden met de andere processen van cellulaire ademhaling. Deze stap vindt plaats in de mitochondriale matrix (bij prokaryoten komt het voor in het cytosol). De reactie omvat de volgende stappen:

- Om deze reactie te laten plaatsvinden, moet het pyruvaatmolecuul de mitochondriën binnendringen.

- De carboxylgroep van pyruvaat wordt verwijderd.

- Vervolgens wordt dit molecuul geoxideerd. Dit laatste omvat de overgang van NAD + naar NADH dankzij het elektronenproduct van oxidatie.

- Het geoxideerde molecuul bindt zich aan co-enzym A.

De reacties die nodig zijn voor de productie van acetylco-enzym A worden gekatalyseerd door een enzymcomplex van aanzienlijke omvang, pyruvaatdehydrogenase genaamd. Deze reactie vereist de aanwezigheid van een groep cofactoren.

Deze stap is van cruciaal belang in het proces van celregulatie, aangezien hier de hoeveelheid acetyl CoA die de Krebs-cyclus binnenkomt, wordt bepaald.

Wanneer de niveaus laag zijn, wordt de productie van acetylco-enzym A uitgevoerd door de β-oxidatie van vetzuren.

Extramitochondriaal

Bij hoge glucosespiegels neemt ook de hoeveelheid citraat toe. Citraat wordt omgezet in acetyl-co-enzym A en oxaalacetaat door het enzym ATP-citraatlyase.

Als de niveaus daarentegen laag zijn, wordt CoA geacetyleerd door acetyl-CoA-synthetase. Op dezelfde manier dient ethanol als een bron van koolstofatomen voor acetylering door middel van het enzym alcoholdehydrogenase.

Kenmerken

Acetyl-CoA is aanwezig in een aantal gevarieerde metabolische routes. Enkele hiervan zijn als volgt:

Citroenzuur cyclus

Acetyl CoA is de brandstof die nodig is om deze cyclus te starten. Acetylco-enzym A wordt samen met een molecuul oxaalazijnzuur gecondenseerd tot citraat, een reactie die wordt gekatalyseerd door het enzym citraatsynthase.

De atomen van dit molecuul gaan door met hun oxidatie totdat ze CO _{2 vormen} . Voor elk molecuul acetyl CoA dat in de cyclus komt, worden 12 moleculen ATP gegenereerd.

Lipidenmetabolisme

Acetyl CoA is een belangrijk product van het vetmetabolisme. Om een ​​lipide een acetylco-enzym A-molecuul te laten worden, zijn de volgende enzymatische stappen vereist:

- Vetzuren moeten worden “geactiveerd”. Dit proces bestaat uit het binden van het vetzuur aan CoA. Om dit te doen, wordt een ATP-molecuul gekliefd om de energie te leveren die deze vereniging mogelijk maakt.

- Oxidatie van acylco-enzym A treedt op, met name tussen de α- en β-koolstofatomen. Nu wordt het molecuul acyl-a enoyl CoA genoemd. Deze stap omvat de omzetting van FAD naar FADH ₂ (neemt de waterstofatomen).

- De dubbele binding gevormd in de vorige stap krijgt een H op de alfakoolstof en een hydroxyl (-OH) op de bèta.

- β-oxidatie treedt op (β omdat het proces plaatsvindt op het niveau van die koolstof). De hydroxylgroep verandert in een ketogroep.

- Een molecuul van co-enzym A splitst de binding tussen de koolstofatomen. Deze verbinding is gebonden aan het resterende vetzuur. Het product is één molecuul acetyl-CoA en een ander met twee koolstofatomen minder (de lengte van de laatste verbinding hangt af van de oorspronkelijke lengte van het lipide. Als het bijvoorbeeld 18 koolstofatomen had, zou het resultaat 16 uiteindelijke koolstofatomen zijn).

Deze metabole route in vier stappen: oxidatie, hydratatie, oxidatie en thiolyse, die wordt herhaald totdat twee moleculen acetyl-CoA overblijven als het eindproduct. Dat wil zeggen, zuur van alle kwaliteit wordt acetyl CoA.

Het is de moeite waard eraan te denken dat dit molecuul de belangrijkste brandstof is van de Krebs-cyclus en het kan binnendringen. Energetisch produceert dit proces meer ATP dan koolhydraatmetabolisme.

Synthese van ketonlichamen

De vorming van ketonlichamen vindt plaats uit een molecuul acetylco-enzym A, een product van lipide-oxidatie. Deze route wordt ketogenese genoemd en komt voor in de lever; specifiek komt het voor in de mitochondriën van levercellen.

Ketonlichamen zijn een heterogene reeks verbindingen die oplosbaar zijn in water. Ze zijn de in water oplosbare versie van vetzuren.

Zijn fundamentele rol is om te fungeren als brandstof voor bepaalde weefsels. Vooral in vastenstadia kunnen de hersenen ketonlichamen als energiebron opnemen. Onder normale omstandigheden gebruiken de hersenen glucose.

Glyoxylaat-cyclus

Deze route vindt plaats in een gespecialiseerd organel, het glyoxysoom genaamd, dat alleen aanwezig is in planten en andere organismen, zoals protozoa. Acetyl co-enzym A wordt omgezet in succinaat en kan opnieuw worden opgenomen in de Krebs-zuurcyclus.

Met andere woorden, dit pad maakt het mogelijk om bepaalde reacties van de Krebs-cyclus over te slaan. Dit molecuul kan worden omgezet in malaat, dat op zijn beurt kan worden omgezet in glucose.

Dieren hebben niet het metabolisme dat nodig is om deze reactie uit te voeren; daarom kunnen ze deze synthese van suikers niet uitvoeren. Bij dieren worden alle acetyl CoA-koolstofatomen geoxideerd tot CO ₂ , wat niet bruikbaar is voor een biosyntheseroute.

Het eindproduct van vetzuurafbraak is acetylco-enzym A. Daarom kan deze verbinding bij dieren niet opnieuw worden geïntroduceerd voor synthese.

Referenties

1. Berg, JM, Stryer, L., en Tymoczko, JL (2007). Biochemie. Ik draaide me om.
2. Devlin, TM (2004). Biochemie: leerboek met klinische toepassingen. Ik draaide me om.
3. Koolman, J., en Röhm, KH (2005). Biochemie: tekst en atlas. Panamerican Medical Ed.
4. Peña, A., Arroyo, A., Gómez, A., en Tapia R. (2004). Biochemie. Redactioneel Limusa.
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemie. Panamerican Medical Ed.