Synthèse des types de lipides et leurs principaux mécanismes

La Synthèse lipidique Il se compose d'une série de réactions enzymatiques au moyen de laquelle les hydrocarbures à chaîne courte sont condensés pour former des molécules de chaîne plus longues qui peuvent par la suite souffrir de modifications chimiques différentes.

Les lipides sont un type de biomolécules très varié synthétisé par toutes les cellules vivantes et sont spécialisés dans plusieurs fonctions essentielles pour le maintien de la vie cellulaire.

Quelques exemples de lipides communs: glycérophospholipides, stérols, glycérolipides, acides gras, sphingolipides et prénols (Source: le téléchargeur d'origine était LMAP à l'anglais Wikipedia. / Gfdl 1.2 (http: // www.gnou.Org / licences / anciens licences / fdl-1.2.html) via Commons, adapté par Raquel Parada)

Les lipides sont les principales composantes des membranes biologiques, un fait qui en fait des molécules fondamentales pour l'existence de cellules en tant qu'entités isolées de leur environnement.

Certains lipides ont également des fonctions spécialisées telles que les pigments, les cofacteurs, les transporteurs, les détergents, les hormones, les messagers intra-extracellulaires, les ancres covalentes pour les protéines membranaires, etc. Par conséquent, la capacité de synthétiser différents types de lipides est essentielle pour la survie de tous les organismes vivants.

Ce grand groupe de composés est traditionnellement classé en plusieurs catégories ou sous-groupes: acides gras (saturés et insaturés), lipides complexes de glycérides (lipoprotéines).

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Types de lipides et leurs principaux mécanismes de synthèse

Toutes les séquences de réaction des voies de biosynthèse lipidique sont endogoniques et réductrices. En d'autres termes, ils utilisent tous l'ATP comme source d'énergie et un transporteur d'électrons réduit, comme NADPH, comme puissance réductrice.

Ensuite, les principales réactions des voies biosynthétiques des principaux types de lipides seront décrites, c'est-à-dire des acides gras et eicosanoïdes, des triacylglycéroles et des phospholipides et des stérols (cholestérol) (cholestérol) (cholestérol).

- Synthèse d'acides gras

Les acides gras sont des molécules extrêmement importantes du point de vue lipidique, car ils font partie des lipides les plus pertinents des cellules. Sa synthèse, contrairement à ce que de nombreux scientifiques ont pensé au cours des premières études, ne consiste pas en la voie inverse de leur β-oxydation.

En fait, cette voie métabolique se produit dans différents compartiments cellulaires et nécessite la participation d'un intermédiaire de trois atomes de carbone appelés malonyl-CoA, ce qui n'est pas nécessaire en oxydation.

Malonyl-coa. Domaine de neuroteker / pub

De plus, il est étroitement lié aux groupes sulfhydriles de protéines appelées transporteurs de groupe acyle (ACP, anglais Protéines de porteuse acyle).

En général, la synthèse des acides gras, en particulier celle de la longue chaîne, est un processus séquentiel où quatre étapes sont répétées dans chaque «retour», et pendant chaque retour, il y a un groupe d'acide saturé qui est le substrat pour le suivant, qui implique une autre condensation avec une nouvelle molécule malonyl-CoA.

Dans chaque cycle de virage ou de réaction, la chaîne d'acides gras prolonge deux carbones, jusqu'à ce qu'une longueur de 16 atomes (palmitate) atteigne, après quoi le cycle part.

Formation malonyl-CoA

Cet intermédiaire de trois atomes de carbone se forme irréversiblement à partir de l'acétyl-CoA grâce à l'action d'une enzyme carboxylase acétyl-CoA, qui a un groupe de la prostate de biotine qui est lié de manière covalente à l'enzyme et qui participe à cette catalyse dans cette catalyse en deux étapes.

Dans cette réaction, un groupe carboxyle dérivé d'une molécule de bicarbonate (HCO3-) est transféré à la biotine à une forme dépendante de l'ATP, où le groupe biotinyle remplit la fonction du «convoyeur temporaire» de la molécule tout en transfert à l'acétyl-CoA, Produisant malonyl-coa.

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Dans la séquence de synthèse des acides gras, l'agent réducteur utilisé est le NADPH et les groupes d'activation sont deux groupes Tiol (-SH) qui font partie d'un complexe multitienzimatique appelé acide gras de synthase, qui est celui qui est le plus important en catalyse synthétique de la catalyse synthétique.

Chez les vertébrés, le complexe d'acides gras synthase fait partie d'une seule grande chaîne polypeptidique, dans laquelle les 7 activités enzymatiques caractéristiques de la route de synthèse sont représentées, ainsi que l'activité hydrolytique nécessaire pour libérer des intermédiaires à la fin de la synthèse.

Structure de l'enzyme des acides gras Syntasa (Source: Boehringer Ingelheim / CC By-SA (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0) via Wikimedia Commons)

Les 7 activités enzymatiques de ce complexe sont: la protéine de transport du groupe ACILO (ACP), l'acétyl-coa-ACP transacétilas cétoacil-ACP réductase (KR), la β-hydroxyacil-ACP déshydratasa (HD) et la colère-ACP réductase (ER).

Avant que les réactions de condensation ne se produisent pour assembler la chaîne d'acides gras, les deux groupes Tiol dans le complexe enzymatique sont «chargés» avec les groupes acyle: tout d'abord, un acétyl -COA est transféré au groupe -Sh d'une cystéine Dans la β-cethoacyl-ACP synthase du complexe, réaction catalysée par l'enzyme transacéthyla acétyl-coa-ACP (AT) (AT).

Par la suite, un groupe malonique est transféré d'une molécule malonyl-CoA dans le groupe -Sh du convoyeur du groupe ACILO (ACP) fait partie de la synthase complexe d'acide gras.

La séquence de quatre réactions pour chaque "retour" du cycle de réaction est la suivante:

1. Condensation: les groupes acétyle et malonyle "chargés" dans l'enzyme sont condensés pour former une molécule acétoacétyl-ACP, qui est liée à la partie ACP via un groupe -Sh. Dans cette étape, il existe une molécule de CO2 et est catalysé par la β-zoacyl-ACP synthase (le groupe acétyle occupe la position de «méthyle terminal» du complexe acétoacétyl-ACP).
2. Réduction du groupe carbonyle: Le groupe carbonyle en position C3 de l'acétoacétyl-ACP est réduit en forme de D-β-hydroxutiriril-ACP, réaction catalysée par la β-Cethoacyl-ACP réductase, que NADPH utilise comme donneur d'électrons.
3. Déshydratation: les carbones C2 et C3 des D-β-hydroxifitiriril-ACP sont dépourvus de molécules d'eau, formant une double liaison qui se termine par la production du nouveau composé trans-∆2-Butenoil-ACP. Ce processus est médié par une enzyme de déshydratase β-hydroxyacylacyl-ACP (HD) (HD).
4. Réduction à double liaison: la double liaison du composé formé dans l'étape de déshydratation est saturée (réduite) pour donner naissance au buttiril-ACP par la réaction catalysée par la colère enzymatique-ACP réductase (ER), qui utilise également NADPH comme agent réducteur.

Les réactions de synthèse se produisent jusqu'à ce qu'une molécule palmitate (16 atomes de carbone) soit formée, qui est hydrolysée du complexe enzymatique et libérée comme précurseur possible pour les acides gras de plus grandes chaînes de longueur, qui sont produites par des systèmes d'allongement d'acides gras situés dans la douceur partie du réticulum endoplasmique et dans les mitochondries.

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Les autres modifications que ces molécules peuvent souffrir comme les désaturations, par exemple, sont catalysées par différentes enzymes, qui se produisent généralement dans le réticulum endoplasmique lisse.

- Synthèse des eicosanoïdes

Les eicosanoïdes sont des lipides cellulaires qui ont des fonctions telles que des molécules de messager «courte-répartition», produites par certains tissus pour communiquer avec leurs tissus voisins. Ces molécules sont synthétisées à partir d'acides gras polyinsaturés de 20 atomes de carbone.

Prostaglandines

En réponse à un stimulus hormonal, l'enzyme de la phospholipase attaque les phospholipides membranaires et libère de l'Araquidonato du carbone de glycérol 2. Ce composé est converti en prostaglandines grâce à une enzyme du réticulum endoplasmique lisse avec activité bifonctionnelle: cyclooxygénase (COX) ou prostaglandine H2 synthase.

Thromboxan

Les prostaglandines peuvent être converties en thromboxans grâce au thromboxan synthase dans les plaquettes sanguines (thrombocytes). Ces molécules participent aux étapes initiales de la coagulation sanguine.

- Synthèse de triacylglycéroles

Les acides gras sont des molécules fondamentales pour la synthèse d'autres composés plus complexes dans les cellules, tels que les triacylglycéroles ou la membrane lipides lipidiques des glycérophospholipides (processus qui dépendent des besoins métaboliques cellulaires).

Les animaux produisent des triacylglycériles et des glycéophosphalipides à partir de deux précurseurs communs: l'acyle de graisse-CoA et le 3-phosphate-glycérol. Les acyles de graisse-CoA sont produits par Acyl-CoA synthesas qui participent à la β-oxydation, tandis que le l-glycérol 3-phosphate est obtenu à partir de glycolyse et par action de deux enzymes alternatives: le 3-phosphate glycérol déshydrogénase et la kinase glycérol.

Les triacylglycéroles sont formés par la réaction entre deux molécules de Flo-CoA acil et une molécule de diacylglycérol à 3-phosphate; Ces réactions de transfert sont catalysées par des transférases spécifiques.

Dans cette réaction, il existe, initialement, de l'acide phosphatidique, qui est déphosphorylé par une enzyme phosphatide acide phosphatase pour produire du 1,2-diacylglycérol, qui est capable, encore, d'accepter une troisième molécule de gras d'acyle de gras, produisant du tricilglycéroll.

- Synthèse des phospholipides

Les phospholipides sont des molécules extrêmement variables, car de nombreux différents peuvent se former par la combinaison d'acides gras et de groupes "tête" avec le squelette de glycérol (glycéophospholipides) ou la sphinosine (sphingolipides) qui les caractérisent.

L'assemblage général de ces molécules nécessite la synthèse du squelette de glycérol ou de sphérique, de l'union avec les acides gras correspondants, soit par stérification ou amidation, l'ajout d'un groupe de «tête» hydrophile par une liaison phosphodiéster et, si nécessaire , l'altération ou l'échange de ces derniers groupes.

Dans les eucaryotes, ce processus se produit dans le réticulum endoplasmique lisse et également dans la membrane mitochondriale interne, où ils peuvent rester indéfiniment ou d'où ils peuvent être translocés à d'autres endroits.

Étapes de réaction

Les premières étapes de la réaction de synthèse des glycérophospholipides sont équivalentes à celles de la production de triacylglycéroles, car une molécule de glycérol à 3-phosphate est estérifiée en deux molécules d'acide gras dans les carbones 1 et 2, formant de l'acide phosphatidique. Il est courant de trouver des phospholipides qui ont des acides gras saturés dans le C1 et insaturés dans le C2 du glycérol.

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L'acide phosphatidique peut également être produit par phosphorylation d'une molécule de diacylglycérol déjà synthétisé ou "recyclé".

Les groupes polaires "tête" de ces molécules se forment par des liens phosphodiéster. La première chose qui devrait se produire pour ce processus correctement est la "activation" de l'un des groupes hydroxyle qui participe au processus par voie hydroxyle qui participe à la réaction.

Si cette molécule se lie au diacylglycérol, alors le CDP-diacylglycérol est formé (la forme "activée" de l'acide phosphatidique), mais cela peut également se produire sur le groupe hydroxyle du groupe "tête" ".

Dans le cas de la phosphatidylsérine, par exemple, le diaciglycérol est activé par condensation de la molécule d'acide phosphatidique avec une molécule de cytidine Trif-cidine (CTP), formant du Cdp-diacylglycérol et éliminant un pyrophosphate.

Si une molécule de MMP (cytidine monophosphate) se déplace à travers une attaque nucléophile de la sérine ou de l'hydroxyl hydroxyle dans le carbone 1 du glycérol à 3 phosphate. Le phosphate produit du phosphatidylglycérol.

Les deux molécules produites de cette manière servent de précurseurs à d'autres lipides membranaires, qui partagent souvent des voies biosynthétiques les unes des autres.

- Synthèse du cholestérol

Le cholestérol est une molécule essentielle pour les animaux qui peuvent être synthétisés par ses cellules, il n'est donc pas essentiel dans le régime alimentaire quotidien. Cette molécule de 27 atomes de carbone est produite à partir d'un précurseur: acétate.

Cette molécule complexe est formée à partir de l'acétyl-CoA en quatre étapes principales:

1. Condensation de trois unités d'acétate pour former le mévalonato, une molécule intermédiaire de 6 carbones (d'abord une molécule acétoacétyl-CoA est formée avec deux acétyl-CoA (enzyme tiolase) puis un autre de β-hydroxy-β-méthylglutaril-CoA (HMG- β COA) (enzyme HMG-CoA syntheta). Le Mevalonato est formé à partir du HMG-CoA et grâce à l'enzyme HMG-CoA réductase.
2. Conversion de Mevalonato en unités isoprène. Les 3 premiers groupes de phosphate sont transférés de 3 molécules ATP à Mevalonato. L'un des phosphates est perdu avec le groupe carbonyle adjacent et est formé
3. Polymérisation ou condensation de 6 unités d'isoprène de 5 atomes de carbone pour former les atomes de 30 carbone (une molécule linéaire) raser (une molécule linéaire).
4. Cicration de l'Escualuean pour former les 4 anneaux du noyau stéroïde du cholestérol et des changements chimiques ultérieurs: oxydations, migration et élimination des groupes méthyle, etc., Ce qui donne le cholestérol.

Les références

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