קואנזים אצטיל א: מבנה, היווצרות ותפקודים - ביולוגיה - 2025

אנזים אצטיל , אצטיל CoA מקוצר, הוא מולקולת ביניים חיונית מסלולי מטבוליים שונים של שניהם שומנים חלבונים ופחמימות. תפקידיה העיקריים כוללים העברת קבוצת אצטיל למחזור קרבס.

מקורו של מולקולת אצטיל קואנזים A יכולה להתרחש בדרכים שונות; מולקולה זו יכולה להיווצר בתוך המיטוכונדריה או מחוצה לה, תלוי בכמות הגלוקוזה בסביבה. מאפיין נוסף של אצטיל CoA הוא שהאנרגיה מופקת עם החמצון שלה.

מִבְנֶה

הקואנזים A מורכב מקבוצה β-mercaptoethylamine המקושרת באמצעות קשר לוויטמין B5, הנקרא גם חומצה פנטותנית. באופן דומה, מולקולה זו מקושרת ל- NP-nucleotide ADP. למבנה זה מחוברת קבוצת אצטיל (-COCH ₃ ).

הנוסחה הכימית של מולקולה זו היא C ₂₃ H ₃₈ N ₇ O ₁₇ P ₃ S ויש לה משקל מולקולרי של 809.5 גרם / מול.

הַדְרָכָה

כאמור, היווצרות אצטיל CoA יכולה להתרחש בתוך המיטוכונדריה או מחוצה לה, ותלויה ברמות הגלוקוזה הקיימות במדיום.

Intramitochondrial

כאשר רמות הגלוקוז גבוהות, Acetyl CoA נוצר באופן הבא: התוצר הסופי של הגליקוליזה הוא פירובט. כדי שתרכובת זו תיכנס למחזור קרבס, יש להפוך אותו ל- CoA אצטיל.

שלב זה הוא קריטי לקשר בין גליקוליזה לתהליכים אחרים של הנשימה התאית. שלב זה מתרחש במטריקס המיטוכונדריאלי (בפרוקריוטים הוא מתרחש בציטוזול). התגובה כוללת את הצעדים הבאים:

- כדי שתגובה זו תתרחש, על מולקולת הפירובה להיכנס למיטוכונדריה.

- קבוצת הקרבוקסיל של פירובט מוסרת.

- בהמשך, מולקולה זו מתחמצנת. זה האחרון מכיל מעבר מ- NAD + ל- NADH בזכות תוצר האלקטרונים של החמצון.

- המולקולה המחומצנת נקשרת לקואנזים A.

התגובות הנחוצות לייצור אצטיל קו-אנזים A מנותזות על ידי קומפלקס אנזים בגודל משמעותי הנקרא פירובטה דהידרוגנאז. תגובה זו מחייבת נוכחות של קבוצת קופקטורים.

שלב זה הוא קריטי בתהליך של ויסות תאים, מכיוון שכאן נקבע כמות האצטיל CoA הנכנסת למחזור קרבס.

כאשר הרמות נמוכות, ייצור האצטיל קו-אנזים A מתבצע על ידי חמצון β של חומצות שומן.

אקסטראמיטוכונדריאלי

כאשר רמות הגלוקוז גבוהות, גם כמות הציטראט עולה. ציטראט הופך לאצטיל קו-אנזים A ואוקסלואצטט על ידי האנזים ATP ציטראט lyase.

לעומת זאת, כאשר הרמות נמוכות, CoA מאצטיל על ידי סינתזה של אצטיל CoA. באותו אופן, אתנול משמש כמקור לפחמנים לאצטילציה באמצעות האנזים אלכוהול דה-הידרוגנז.

מאפיינים

Acetyl-CoA קיים במספר דרכים מטבוליות מגוונות. חלק מאלה הם כדלקמן:

מעגל החומצה הציטרית

Acetyl CoA הוא הדלק הדרוש להפעלת מחזור זה. אצטיל קו-אנזים A מעובה יחד עם מולקולה של חומצה אוקסלו-אצטטית לציטראט, תגובה המסווגת על ידי האנזים ציטרט סינתז.

האטומים של מולקולה זו ממשיכים בחמצון שלהם עד ליצירת CO ₂ . עבור כל מולקולה של CoA אצטיל שנכנס למעגל, נוצרות 12 מולקולות של ATP.

מטבוליזם של ליפידים

Acetyl CoA הוא תוצר חשוב של חילוף חומרים בשומנים. כדי שהליפיד יהפוך למולקולת אצטיל קואנזים A, יש לבצע את הצעדים האנזימטיים הבאים:

- יש להפעיל את חומצות השומן. תהליך זה מורכב מחיבור חומצות השומן ל- CoA. לשם כך, מולקולת ATP נסוקת כדי לספק את האנרגיה המאפשרת איחוד זה.

- חמצון של acyl coenzyme A מתרחש, במיוחד בין הפחמימות α ו- β. עכשיו, המולקולה נקראת Acyl-a Enoyl CoA. שלב זה כולל המרה של FAD ל- FADH ₂ (לוקח את ההידרוגנים).

- הקשר הכפול שנוצר בשלב הקודם מקבל H על הפחמן האלפא והידרוקסיל (-OH) על הבטא.

- חמצון ß מתרחש (β מכיוון שהתהליך מתרחש ברמה של אותו פחמן). קבוצת ההידרוקסיל הופכת לקבוצת קטו.

- מולקולה של קו-אנזים A חוסכת את הקשר בין הפחמימות. תרכובת זו קשורה לשארית חומצת השומן. המוצר הוא מולקולה אחת של אצטיל CoA ואחת עם שני פחות אטומי פחמן (אורך התרכובת האחרונה תלוי באורך ההתחלתי של הליפיד. לדוגמא, אם היו לו 18 פחמן, התוצאה הייתה 16 פחמניות סופיות).

מסלול מטבולי זה בן ארבעה שלבים: חמצון, הידרציה, חמצון ותיאליטיס, החוזר על עצמו עד ששתי מולקולות של אצטיל CoA נשארות כתוצר הסופי. כלומר, כל חומצה בדרגה הופכת לאצטיל CoA.

כדאי לזכור שמולקולה זו היא הדלק העיקרי של מחזור הקרבס ויכול להיכנס לתוכה. באופן אנרגטי, תהליך זה מייצר יותר ATP מאשר חילוף חומרים בפחמימות.

סינתזה של גופי קטון

היווצרות גופי קטון מתרחשת ממולקולה של אצטיל קו-אנזים A, תוצר של חמצון ליפידים. מסלול זה נקרא קטוגנזה והוא מתרחש בכבד; ספציפית, זה מתרחש במיטוכונדריה של תאי הכבד.

גופי קטון הם קבוצה הטרוגנית של תרכובות המסיסות במים. הם הגרסה המסיסה במים של חומצות שומן.

תפקידו הבסיסי הוא לפעול כדלקים לרקמות מסוימות. במיוחד בשלבי צום, המוח יכול לקחת גופי קטון כמקור אנרגיה. בתנאים רגילים, המוח משתמש בגלוקוז.

מחזור גליוקסילט

מסלול זה מתרחש באורגנל ייעודי הנקרא glyoxysome, המופיע רק בצמחים ובאורגניזמים אחרים, כמו פרוטוזואה. אצטיל קו-אנזים A מומר לסוקינאט וניתן לשלב אותו מחדש במחזור החומצות קרבס.

במילים אחרות, מסלול זה מאפשר לדלג על תגובות מסוימות של מחזור קרבס. ניתן להמיר את המולקולה הזו למלייט, שבתורו ניתן להמיר לגלוקוזה.

לבעלי חיים אין את חילוף החומרים הדרוש בכדי לבצע תגובה זו; לכן הם אינם מסוגלים לבצע סינתזה זו של סוכרים. אצל בעלי חיים כל פחמימות אצטיל CoA מתחמצנות ל- CO ₂ , שאינו מועיל למסלול ביו-סינטטי.

התוצר הסופי של השפלה של חומצות שומן הוא אצטיל קו-אנזים A. לכן, בבעלי חיים לא ניתן להכניס מחדש את התרכובת הזו לסינתזה.

הפניות

1. ברג, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). בִּיוֹכִימִיָה. התהפכתי.
2. Devlin, TM (2004). ביוכימיה: ספר לימוד עם יישומים קליניים. התהפכתי.
3. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). ביוכימיה: טקסט ואטלס. פנמריקנית רפואית אד.
4. Peña, A., Arroyo, A., Gómez, A., and Tapia R. (2004). בִּיוֹכִימִיָה. לימוזה עריכה.
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). בִּיוֹכִימִיָה. פנמריקנית רפואית אד.