脂肪酸的命运
脂肪酸酰基辅酶A分子的形成
与糖时,脂肪酸释放能量需要最初的投入三磷酸腺苷.脂肪特有的一个问题是低脂肪的后果溶解度在水大多数脂肪酸。它们的分解代谢需要一种机制,以控制和逐步的方式将它们分解。该机制涉及酰基(如CH)转移的辅酶3.∣C = O)题,辅酶A.复合物的功能部分分子一端是巯基(-SH)。辅酶通常被确定为CoA-SH(步骤[21])。有条不紊,循序渐进退化与辅酶A相连的脂肪酸的含量是可以保证的,因为必要的酶被隔离在颗粒结构中。在微生物中,这些酶与细胞膜,在高等生物中线粒体.
脂肪酸与辅酶A (CoA-SH)的联系主要有两种方式。在高等生物中,细胞质中被称为硫激酶的酶催化脂肪酸与CoA-SH的连接形成a复合这就叫做a脂酰辅酶A[21]。这一步需要ATP, ATP被分解成AMP和无机的焦磷酸(页我)在过程中。
在这一系列的反应中,n为烃单元数(-CH2-)在分子中。因为大多数组织都含有高活性物质焦磷酸酶[21a],它催化几乎不可逆水解无机焦磷酸盐(PP我)转化为两个无机分子磷酸(P我),反应[21]压倒性地进行到完成,即。,从左到右。
虽然脂肪酸以这种方式被激活,但酰基辅酶A衍生品那是必须要运输到的酶影响它们氧化的复合物。激活发生在细胞质中,但在动物细胞中,氧化发生在线粒体中。脂酰辅酶A在线粒体中的转移膜会受到酶的影响吗肉碱,一种含氮的小果酸的分子式(CH3.)3.NCH2CH CH(哦)2首席运营官−b[21]。肉碱分子中的-OH基团接受脂酰辅酶A的酰基,形成酰基肉碱,它可以穿过线粒体的内膜并将酰基返回辅酶A。
这些反应是由酶催化的肉碱酰基转移酶.这种酶或肉碱载体的缺陷是代谢的先天错误。在专厌氧细菌脂肪酸与辅酶A的结合可能需要A的形成脂肪酰磷酸酯,即。,磷酸化的脂肪酸利用ATP;ADP也是一种产品[21c]。
脂肪酰基部分[CH3.(CH2)n首席运营官−]然后转移到辅酶A,形成脂酰辅酶A化合物和P我.
脂酰辅酶A分子的破碎
最初(步骤[22]),2氢脂肪酸酰基辅酶A失去原子,导致在酰基部分的α-碳和β-碳之间形成不饱和脂肪酸酰基辅酶A(即具有双键,- CH=CH -)。
(α-碳是离脂肪酸羧基[- cooh]最近的一个,其次是β-,依此类推碳氢化合物链)。氢原子被辅酶接受时尚(黄素腺嘌呤二核苷酸),还原为FADH2.步骤[22],α,β-不饱和脂肪酸酰基辅酶A的产物经酶水合[23];也就是说,水穿过双键加入。这种产品叫做aβ-羟基酰基辅酶A,在酶催化反应中可以再次被氧化[24];被移走的电子被NAD接受+.这个产品叫做aβ-酮酰辅酶A。
接下来的酶促步骤[25]使在步骤[21]中投入的能量得以保存。反应[24]的产物β-酮酰辅酶A被分解,不是被水分解,而是被辅酶A分解硫溶(不同于水解),收益率双碳片段乙酰辅酶A和脂酰辅酶A比发生反应的分子[22]少两个碳原子;除此之外,两者是相似的。
缩短的脂肪酸酰基辅酶A分子现在再次经历一系列反应,从脱氢步骤[22]开始,另一个双碳片段作为乙酰辅酶A被去除。随着脂肪酸氧化过程的每一次通过,脂肪酸失去一个双碳片段作为乙酰辅酶A和两对氢原子到特定的受体。16碳脂肪酸,棕榈酸例如,共经历7次这样的循环,产生8个乙酰辅酶a分子和14对氢原子,其中7对以FADH的形式出现27种以NADH + H的形式存在+.还原的辅酶FADH2降低NAD+,当电子通过电子传递链时,会被再氧化伴随的ATP的形成(见下文生物能量转导).在厌氧菌中,有机分子不是氧气,是电子受体,因此,ATP的产量降低。然而,在所有生物体中,由脂肪酸分解形成的乙酰辅酶A与由碳水化合物分解代谢产生的辅酶A (见下文丙酮酸的氧化)和许多氨基酸(见下文蛋白质的分解代谢:碳骨架的氧化).
具有奇数个碳原子的脂肪酸在自然界中相对稀少,但可能在微生物发酵或通过氨基酸的氧化产生缬氨酸而且异亮氨酸.它们可以通过步骤[22]到[25]的重复循环被分解,直到最终的五碳酰基辅酶A被分解成乙酰辅酶A和丙酰辅酶A,它有三个碳原子。在许多细菌中,丙酰辅酶A可以转化为乙酰辅酶A和二氧化碳或者丙酮酸。在其他微生物和动物中,丙酰辅酶A有着不同的命运:在需要ATP的反应中,二氧化碳被添加到丙酰辅酶A中。这个产品,甲基丙二酰辅酶A,有四个碳原子;分子经过重排,形成琥珀酰辅酶A的中间体三羧酸循环.
的分解代谢蛋白质
的氨基酸来源于蛋白质的主要功能是前体它是细胞自身蛋白质的组成部分,而且(与脂类和碳水化合物不同)主要不是能量的来源。另一方面,许多微生物可以利用氨基酸作为唯一的碳和氮源来生长。在这些条件下,这些微生物从氨基酸中获得它们所需的能量以及大分子的前体组成它们细胞的成分。此外,据计算,一个中等的人重量(70公斤,或154磅)翻转约0.4公斤蛋白质每一天。约0.1公斤被降解并被膳食氨基酸取代;剩下的0.3公斤将被回收动态单元格状态成分.除了蛋白质中通常含有的20种左右的氨基酸外,植物细胞还含有并代谢许多氨基酸。但是,对这些特殊路径的完整讨论超出了本文的范围。
在蛋白质进入细胞之前,键会连接起来相邻氨基酸(肽化学键)必须被水解;这个过程释放出氨基酸构成的蛋白质。因此,膳食蛋白质的利用需要细胞外消化酶的作用;也就是细胞外的酶。许多微生物将这种酶分泌到它们生长的营养介质中;动物将它们分泌到肠道中。另一方面,细胞内蛋白质的转换需要细胞内酶的作用,这些酶催化连接相邻氨基酸的肽键的分裂;人们对其中的机制知之甚少。
氨基酸可用通式RCH(NH)描述2)COOH,或RCH(NH3.+)首席运营官−,其中R代表一个特定的化学部分。氨基酸的分解代谢命运包括(1)去除氮,(2)氮的处理,(3)剩余碳骨架的氧化。
脱氮
氨基(-NH)的去除2)一般构成第一阶段氨基酸分解代谢。氨基通常最初转移到三种不同α-酮酸(即一般结构的RCOCOO)中的一种的阴离子上−):丙酮酸,是一种中间体碳水化合物碎片;或草酰乙酸酯或α-氧戊二酸酯,都是TCA循环的中间产物。产物是丙氨酸,天门冬氨酸和谷氨酸(反应[26a, b,和c])。
由于这些反应的效果是产生的n氨基酸和n酮酸n不同的氨基酸n不同的酮酸,对体系的氮含量无净降低作用然而,被实现。的消除氮以多种方式发生。
在许多微生物中,氨(NH3.)可以从天冬氨酸盐通过催化的反应天门冬氨酸酶[27];另一种产物富马酸酯是TCA循环的中间产物。
在数量上更为重要的途径是由谷氨酸脱氢酶,其中谷氨酸在[26c]中形成的产物被氧化为α-氧戊二酸酯,另一种TCA循环中间体[28]。要么辅酶ii+或两者兼有+和NAD+可以作为氢或电子受体,这取决于生物,一些生物合成两种酶,其中一种更喜欢NADP+和另一个NAD+.在反应[28]中,NAD(P)+是用来表示NAD+,辅酶ii+,或者两者都可以作为电子受体。
转移反应[26]和步骤[27]或更重要的步骤[28]的发生允许许多氨基酸进入一个共同的途径,通过这个途径氮可以作为氨被消除。