लिपिड मेटाबोलिज्म का महत्व: ग्लिसरॉल में एंजाइमिक हाइड्रोलिसिस के लिए प्रतिक्रिया

लिपिड मेटाबॉलिज्म का महत्व: ग्लिसरॉल में एनजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस के लिए प्रतिक्रिया!

वसा के क्षरण में पहला कदम पाचन है, अर्थात् ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में एंजाइमी हाइड्रोलिसिस, विशिष्ट एंजाइम के रूप में लाइपेस के साथ।

ग्लिसरॉल तब एटीपी द्वारा फॉस्फोराइलेट किया जा सकता है और फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड, पीजीएएल को ऑक्सीकृत किया जा सकता है।

इस प्रक्रिया में फॉस्फोराइलेशन के लिए एक एटीपी की आवश्यकता होती है, लेकिन एनएडी से 0 2 में एच 2 ट्रांसफर में 3 एटीपी की पैदावार होती है। बाद में पीजीएएल ग्लाइकोलाइसिस और क्रेब के चक्र के माध्यम से कार्बोहाइड्रेट चयापचय के सामान्य अनुक्रम में भाग ले सकता है, एक प्रक्रिया जो प्रत्येक एक अणु के लिए 17 एटीपी उपज देती है। इस प्रकार, ग्लिसरॉल के एक अणु के पूर्ण एरोबिक श्वसन से 19 एटीपी का कुल शुद्ध लाभ होता है।

फैटी एसिड के बीटा ऑक्सीकरण:

फैटी एसिड के श्वसन अपघटन को बीटा-ऑक्सीकरण के रूप में जाना जाता है जो वसा ऊतक और यकृत में होता है। तंत्र की खोज सबसे पहले फ्रांज नूप ने की थी। इस ऑक्सीकरण में, फैटी एसिड का दूसरा या पी-कार्बन ऑक्सीडेटिव परिवर्तन से गुजरता है जिसके परिणामस्वरूप फैटी एसिड श्रृंखला से क्रमिक 2-कार्बन अंशों का विभाजन केवल अंतिम 2-कार्बन अंश तक रहता है। पी-ऑक्सीकरण में आवश्यक एंजाइम माइटोकॉन्ड्रिया में होते हैं।

1. फैटी एसिड की सक्रियता:

प्रारंभ में एक फैटी एसिड अणु को सीओए, एटीपी के साथ आवश्यक ऊर्जा प्रदान करने के लिए टर्मिनली से जोड़ा जाता है।

2. सक्रिय एसिड का निर्जलीकरण:

डिहाइड्रोजनेशन में, ए और पी-कार्बन्स में से प्रत्येक से एक एच हटा दिया जाता है और एक असंतृप्त डबल बॉन्ड, -CH = CH-, इस प्रकार बनाया जाता है। इस प्रतिक्रिया में विशिष्ट हाइड्रोजन वाहक एफएडी है।

3. जलयोजन:

यह असंतृप्त दोहरे बंधन को हल करता है और carbon-कार्बन पर एक शराबी समूह का निर्माण करता है।

4. Hyd-हाइड्रॉक्सिल एसील व्युत्पन्न का रूपांतरण Ket-केटो-व्युत्पन्न:

यह प्रतिक्रिया एंजाइम, hyd-हाइड्रॉक्सिल एसाइल-डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित होती है, और एनएडी हाइड्रोजन स्वीकर्ता के रूप में काम करती है। यह oxid-ऑक्सीकरण है, जिसमें से पूरा अनुक्रम अपना नाम प्राप्त करता है।

5. सीओए के साथ Rea-केटो-एसाइल सीओए की प्रतिक्रिया:

यह प्रतिक्रिया P-keto-acyl thiolase द्वारा उत्प्रेरित होती है और परिणाम एसिटाइल-सीओए और एक सक्रिय फैटी एसिड के गठन के परिणामस्वरूप होता है, जो पूरे अनुक्रम की शुरुआत में प्रतिक्रिया 1 में गठित सक्रियण परिसर की तुलना में 2 कार्बन से कम होता है। छोटा कॉम्प्लेक्स अब पी-ऑक्सीकृत हो सकता है अपनी बारी में, और लगातार एसिटाइल-सीओए के अणु इस तरह से कट सकते हैं।

फैटी एसिड के टूटने में उत्पादित एसिटाइल-सीओए को बाद में क्रेब के चक्र द्वारा C0 2 और H 2 0 में ऑक्सीकरण किया जा सकता है।

बीटा ऑक्सीकरण के दौरान ऊर्जा यील्ड:

In-ऑक्सीकरण में, एफएडी से ओ 2 तक पैदावार 2 ओटीपी 2ATP (3 नहीं, जैसा कि एनएडी कदम दरकिनार है) और एनएडी पैदावार 3 एटीपी से अनुरूप स्थानांतरण। इसलिए एसिटाइल सीओए के अणु प्रति 5 एटीपी का लाभ होता है। यदि, उदाहरण के लिए, हम स्टीयरिक एसिड (सी 18 ) को वास्तविक शुरुआती ईंधन मानते हैं, तो, इस फैटी एसिड का पी-ऑक्सीकरण क्रमिक रूप से आठ बार हो सकता है, एसिटाइल सीओए की उपज हर बार और नौवें एसिटाइल एएए को छोड़कर।

5 एटीपी प्रति पी-ऑक्सीकरण पर, इसलिए उपज 5 x 8 = 40 एटीपी है, माइनस 1 एटीपी मुक्त स्टीयरिक एसिड अणु की मूल सक्रियण के लिए खर्च किया जाता है। इसलिए एक सी 18 फैटी एसिड 39 एटीपी अणुओं और 9 एसिटाइल सीओए का शुद्ध उत्पादन करता है। उत्तरार्द्ध क्रेब के चक्र में 9 × 12 या 108 एटीपी अणु उत्पन्न करता है, जिससे कि स्टीयरिक एसिड के पूर्ण श्वसन से प्राप्त कुल ऊर्जा 147 एटीपी अणु हैं।

एक ग्लूकोज अणु द्वारा उत्पादित 38 एटीपी की तुलना में, (सी 6 ), स्टीयरिक एसिड (सी 18 ) 147 एटीपी अणुओं का उत्पादन करता है। इस प्रकार फैटी एसिड कार्बोहाइड्रेट के बराबर मात्रा की तुलना में स्पष्ट रूप से उपयोग करने योग्य ऊर्जा का एक समृद्ध स्रोत है। यही कारण है कि वसा पसंदीदा पशु भंडारण खाद्य पदार्थ हैं और क्यों पशु चयापचय अत्यधिक वसा-उन्मुख है।

फैटी एसिड का œ ऑक्सीकरण:

मूल सब्सट्रेट से कम कार्बन के साथ α-hydroxy एसिड के लिए लंबी श्रृंखला फैटी एसिड के ऑक्सीकरण मस्तिष्क और अन्य ऊतकों के microsomes में और पौधों में प्रदर्शन किया गया है, α- हाइड्रॉक्सी लंबी श्रृंखला फैटी एसिड मस्तिष्क लिपिड के घटक हैं। इन हाइड्रॉक्सी फैटी एसिड को α-keto एसिड में परिवर्तित किया जा सकता है, इसके बाद ऑक्सीडेटिव डिकार्बोलाइजेशन होता है, जिसके परिणामस्वरूप कार्बन-परमाणुओं की एक विषम संख्या के साथ लंबी श्रृंखला फैटी एसिड का निर्माण होता है।

RCH 2 -CH 2 -CH 2 –COOH–> RCH 2 -CH 2 -CHOH – COOH →

RCH 2 -CH 2 -CO-COOH–> RCH 2 -CH 2 -COOH + CO 2

प्रारंभिक-हाइड्रॉक्सिलेशन चरण एक मोनोऑक्सीजिनेज द्वारा उत्प्रेरित होता है जिसके लिए 0 2, Fe 2+ और या तो एस्कॉर्बिक एसिड या टेट्राहाइड्रोपेरिडीन की आवश्यकता होती है। एन-विशिष्ट-डीहाइड्रोजनेज द्वारा एंजाइम-बाउंड ए-कीटो एसिड के लिए हाइड्रॉक्सी एसिड के रूपांतरण को उत्प्रेरित किया जाता है। अंतिम डिकार्बोजाइलेशन में एनएडी, एटीपी और एस्कॉर्बिक एसिड शामिल हैं।

फैटी एसिड का ɯ ऑक्सीकरण:

औसत श्रृंखला लंबाई के फैटी एसिड और, कुछ हद तक, लंबी श्रृंखला फैटी एसिड शुरू में ɯ-हाइड्रॉक्सी फैटी एसिड से ox -oxidation से गुजर सकते हैं जो बाद में ɯ-dicarboxylic एसिड में परिवर्तित हो जाते हैं। यह यकृत के माइक्रोसोम में एंजाइमों और जीवाणुओं से घुलनशील एंजाइम की तैयारी के साथ देखा गया है।

यकृत में, प्रारंभिक प्रतिक्रिया एक मोनोऑक्सीजिनेज द्वारा उत्प्रेरित होती है, जिसके लिए O 2, NADPH 2 और साइटोक्रोम P 450 की आवश्यकता होती है । फेरोडॉक्सिन रोगाणुओं में अंतिम यौगिक की जगह लेता है। एक बार बनने के बाद, डाइकारबॉक्सिलिक एसिड को β-ऑक्सीकरण अनुक्रम द्वारा अणु के दोनों छोर से छोटा किया जा सकता है।

वसा श्वसन की क्षमता:

वसा की अधिक ऊर्जा सामग्री के अलावा, वसा श्वसन की दक्षता लगभग कार्बोहाइड्रेट के बराबर है, अर्थात लगभग 40 प्रतिशत है।

फैटी एसिड और वसा के जैवसंश्लेषण:

मनुष्य सहित अधिकांश जीवित जीव, गैर-लिपिड पदार्थों से लगभग अपने सभी फैटी एसिड को संश्लेषित करने में सक्षम हैं। निर्माण सामग्री एसिटाइल सीओए है। चूंकि कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन को एसिटाइल सीओए से चयापचय किया जा सकता है, वे फैटी एसिड के गठन के लिए स्पष्ट रूप से अग्रदूत प्रदान कर सकते हैं।

संश्लेषण एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और साइटोप्लाज्म में होता है, और अनिवार्य रूप से कोएंजाइम की मुक्ति के साथ लंबे कार्बन-श्रृंखला अणुओं को बनाने के लिए एसिटाइल सीओए इकाइयों के साथ जुड़ना शामिल होता है।

एसिटाइल सीओए से फैटी एसिड के संश्लेषण में एटीपी, एनएडीपीएच, कोएंजाइम ए, विटामिन बायोटिन और विटामिन बी 12 के साथ-साथ विभिन्न एंजाइमों की एक संख्या आवश्यक है। फैटी एसिड का गठन ग्लिसरॉल फॉस्फेट के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो कि डायहाइड्रोक्सी एसीटोन फॉस्फेट की कमी या ग्लिसरॉल के प्रत्यक्ष फॉस्फोराइलेशन से ग्लिसरॉकिनेस की उपस्थिति में एटीपी के साथ बनता है।

वसा का कार्बोहाइड्रेट में रूपांतरण - ग्लाइऑक्सिलेट चक्र:

हालांकि, यह एक सामान्य अवलोकन है कि जानवरों के ऊतकों में कार्बोहाइड्रेट को वसा में आसानी से परिवर्तित किया जाता है, इसका कोई सबूत नहीं है कि रिवर्स, अर्थात् कार्बोहाइड्रेट से वसा का रूपांतरण होता है। पौधे के ऊतकों में, हालांकि, उच्च वसा वाले बीज तेजी से अंकुरित होने पर अपने वसा जमा को सुक्रोज में बदल देते हैं।

हाल ही में जब तक कार्बोहाइड्रेट में वसा के रूपांतरण का तंत्र ज्ञात नहीं था। 50 के दशक के अंत और 60 के दशक की शुरुआत में हैरी बीवर्स ने यह पाया कि शर्करा में वसा का रूपांतरण ग्लाइकोलायलेट चक्र के माध्यम से हुआ। चक्र की रिपोर्ट सबसे पहले एचएल कोर्नबर्ग और क्रेब्स ने कुछ सूक्ष्मजीवों में की थी, जो एक ऐसे माध्यम में रहते थे, जिसमें एसीटेट कार्बन का एकमात्र स्रोत था।

इन सूक्ष्मजीवों ने एसीटेट से सीओ तक के टूटने, और एसिटाइल सीओए के माध्यम से पानी से अपनी सभी ऊर्जा की आवश्यकता को पूरा किया और उस एसिटाइल सीओए का उपयोग शर्करा और अन्य सेलुलर सामग्री के निर्माण के लिए किया।

ग्लाइक्सिलेट चक्र अनिवार्य रूप से क्रेब के चक्र से एक बाईपास है। यह मार्ग वास्तव में क्रेब के चक्र के एंजाइमों द्वारा सुगम है, हालांकि इस मार्ग में दो एंजाइम, आइसोसिट्राटेज और मैलेट सिंथेटेस पूर्ण रूप से मौजूद हैं।

चक्र 5 चरणों से गुजरता है और ये तीनों क्रेब के चक्र प्रतिक्रियाएँ हैं।

प्रतिक्रिया 1:

(क्रेब की चक्र प्रतिक्रिया)। वसा के टूटने से प्राप्त एसिटाइल सीओए साइट्रिक एसिड बनाने के लिए ऑक्सैलोएसेटिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके क्रेब के चक्र में प्रवेश करता है। साइट्रेट sysnthetase इस प्रतिक्रिया को प्रभावित करता है।

प्रतिक्रिया 2:

(क्रेब्स चक्र की प्रतिक्रिया) साइट्रिक एसिड एक मध्यवर्ती के रूप में सीस-एसोनाइटिक एसिड के साथ एसोनिटिक डिहाइड्रेट्स द्वारा आइसोसिट्रिक एसिड के लिए आइसोमेरिज्ड है।

प्रतिक्रिया 3:

(ग्लाइऑक्सिलेट चक्र प्रतिक्रिया) आइसोसिट्रिएस की मध्यस्थता के माध्यम से आइसोसिट्रिक एसिड को succinic एसिड और ग्लाइकॉइलिक एसिड बनाने के लिए cleaved है।

आइसोसिट्रिक एसिड → आइसोसिटेटस, ग्लाइऑक्सीलिक एसिड + स्यूसिनिक एसिड

प्रतिक्रिया 4:

(ग्लाइऑक्सिलेट चक्र प्रतिक्रिया)। ग्लाइऑक्सीलिक एसिड एक अन्य एसिटाइल सीओए के साथ मिलकर एंजाइम मैलिक सिंथेटेस द्वारा मैलिक एसिड बनाता है।

प्रतिक्रिया 5:

(क्रेब की चक्र प्रतिक्रिया) मैलिक एसिड मैलिक डिहाइड्रोजनेज के माध्यम से ऑक्सालोसेटिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है।

चक्र शुरू करने के लिए रिएक्शन 1 में इस्तेमाल किया जाने वाला ऑक्सालोएसिटिक एसिड यहाँ लौटाया जाता है, रिएक्शन 5 में। इस प्रकार इस चक्र के एक मोड़ के लिए, दो एसिटाइल सीओए के अणुओं को एक डाईकारबॉक्सिलिक एसिड में बदल दिया जाता है, जैसे कि सक्सिनिक एसिड। स्यूसिनिक एसिड एक प्रमुख स्थान रखता है क्योंकि इसका उपयोग पोर्फिरीन, एमाइड्स, पाइरिमिडाइन और सबसे महत्वपूर्ण रूप से शर्करा का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।

जब यह शर्करा का उत्पादन करने के लिए प्रयोग किया जाता है, तो क्रेब्स चक्र प्रतिक्रिया द्वारा सबसे पहले एसिडिक एसिड को ऑक्जेलैसिटिक एसिड में परिवर्तित किया जाता है। ऑक्सालोएसिटिक एसिड तब फॉस्फेनोल पाइरूवेट (पीपीपी), ग्लाइकोलाइसिस के एक मध्यवर्ती के लिए डीकार्बोक्सिलेटेड होता है। ग्लाइकोलाइटिक मार्ग के उत्क्रमण द्वारा प्रारंभिक बिंदु के रूप में पीईपी के साथ, कोशिकाएं सुक्रोज को संश्लेषित करती हैं।

ग्लाइक्सिलेट चक्र उन कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रिया में स्थित होता है जिनमें बहुत कम वसा होती है। लेकिन अरंडी की तरह तिलहन में, बीवर्स ने ग्लाइकोसोम्स की खोज की, विशेष अंग जो चक्र की सीट के रूप में काम करते हैं। जानवरों के पास यह रास्ता नहीं है। इसीलिए; वे वसा-कार्बोहाइड्रेट अंतर-रूपांतरण में पूरी तरह से असमर्थ हैं। दूसरी ओर, सूक्ष्मजीव जो एसीटेट पर रहते हैं, उनके पास यह चक्र शर्करा के उत्पादन के लिए एकमात्र तंत्र है।