1. Sinh tổng hợp acid bĩo no.
Acid bĩo no được tổng hợp trong tế băo nhờ sự xúc tâc của một hệ thống enzyme gắn liền với một chất mang acyl đặc hiệu có tín lă acyl carier protein, thường được ký hiệu lă ACP, hay ACP-SH để lưu ý sự tồn tại của nhóm -SH trong phđn tử của nó.
Hình 6.6. Phức hệ multienzyme synthetase acid bĩo trong tế băo euxcaryote
Nguyín liệu để tổng hợp acid bĩo lă acetyl-CoA vốn hình thănh trong ty thể do β- oxy-hóa acid bĩo hoặc do decarboxyl-hóa acid pyruvic hoặc từ một số nguồn khâc. Câc phđn tử acetyl-CoA được vận chuyển ra tế băo chất nhờ kết hợp với oxaloacetate để tạo ra citrate. Chất năy ra khỏi ty thể nhờ một cơ chế vận chuyển đặc biệt để rồi lại bị phđn giải thănh acetyl-CoA vă oxaloacetate nhờ một enzyme phụ thuộc ATP.
Mặc dù nguyín liệu để tổng hợp acid bĩo lă acetyl-CoA, song trước hết nó cần được carboxyl-hóa thănh malonyl-CoA nhờ acetyl-CoA carboxylase:
CH3-C-S-CoA + CO2 + ATP → HOOC-CH2-C-S-CoA + AMP + PPi O O
Sau đó quâ trình sinh tổng hợp acid bĩo được bắt đầu bằng trật tự 6 phản ứng mô tả trong hình 6.5.
Trong câc phản ứng (1) vă (2) acetyl-CoA vă malonyl-CoA nhờ câc enzyme vận chuyển tương ứng acetyl transacylase vă malonyl trans-acylase chuyển hóa thănh acetyl- ACP vă malonyl-ACP. Hai chất năy trong phản ứng (3) kết hợp với nhau nhờ β-cetoacyl- ACP synthetase thănh sản phẩm 4C acetoacetyl-ACP, đồng thời giải phóng CO2. Acetoacetyl-ACP dước tâc dụng của β-cetoacyl-ACP reductase với coenzyme lă NADP.H bị khử trong phản ứng (4) thănh D-β-oxy- butyryl-ACP. (Cần lưu ý rằng trong β-oxy-hóa
β-oxybutyryl-CoA có cấu hình L). Trong phản ứng (5) với sự xúc tâc của enoyl-ACP hydratase – β-oxybuty- ryl-ACP bị dehydrate-hóa thănh sản phẩm không no crotonyl-ACP. Cuối cùng, trong phản ứng (6) xúc tâc bởi crotonyl-ACPreductase với coenzyme lă NADP.H crotonyl-ACP sẽ bị khử thănh butyryl-ACP. Butyryl-ACP lại kết hợp với
malonyl-ACP theo cơ chế của phản ứng (3) vă quâ trình được lặp lại như trín, lăm cho phđn tử acid bĩo nối dăi thím một đoạn 2 carbon nữa, tạo ra một acyl-ACP chứa 6 carbon (C6 ). Khi phđn tử acyl-ACP đạt được chiều dăi cần thiết, ACP-SH sẽ được tâch khỏi gốc acid bĩo nhờ enzyme thủy phđn deacylase.
Trong phức hệ multienzyme tổng hợp acid bĩo của tế băo eucaryote ACP-SH chiếm vị trí trung tđm vă tiếp xúc trực tiếp với 6 enzyme còn lại (hình 6.6). Coenzyme của ACP- SH bao gồm phospho-pantotenate vă β-mercaptoethylamin. Thông qua gốc phosphate của phosphopantotenate, coenzyme năy liín kết ester với gốc serine của chuỗi polypeptide (Ở E. coli chuỗi polypeptide năy chứa 77 gốc aminoacid vă gốc serine thứ 36 gắn với coenzyme). Trong khi đó nhóm -SH của mercaptoethylamine liín kết với cơ chất vă với câc sản phẩm trung gian trong quâ trình sinh tổng hợp. Bằng câch đó câc coenzyme của ACP- SH lăm nhiệm vụ như một cânh tay để chuyển giao câc sản phẩm trung gian từ enzyme nă đến enzyme khâc. Câc sản phẩm trung gian nhờ liín kết khâ chặt chẽ với nhóm -SH tận cùng của ACP nín không bị chi phối bởi câc quâ trình trao đổi chất khâc trong băo tương mă tại đó quâ trình sinh tổng hợp acid bĩo được thực hiện.
Trong tế băo E. coli vă vi khuẩn nói chung câc enzyme của hệ thống synthetase acid bĩo chỉ thực hiện chức năng xúc tâc một câch riíng lẻ.
Tốc độ sinh tổng hợp acid bĩo trong tế băo có lẽ được điều hòa bởi tốc độ hình thănh triacylglycerine vă glycerophospholipid, vì acid bĩo tự do không tích lũy trong tế băo với hăm lượng cao.
Bín cạnh cơ chế trín đđy còn tồn tại một số cơ chế khâc, chủ yếu để nối dăi thím mạch acid bĩo sẵn có 12-16 nguyín tử carbon: 1/ Trong ty thể mạch carbon của acyl-CoA được nối dăi bằng câch kết hợp với acetyl-CoA theo cơ chế ngược với β-oxy-hóa, trừ phản ứng hydrogen-hóa liín kết đôi xảy ra với sự tham gia của NADP.H chứ không phải của FAD.H2. Hệ enzyme năy của ty thể cũng có thể nối dăi mạch carbon của acid bĩo không no. 2/ Trong vi thể tồn tại một hệ thống enzyme khâc xúc tâc quâ trình nối dăi mạch carbon của acid bĩo no vă không no bằng câch gắn thím câc gốc acetyl từ malonyl-CoA. Phản ứng hydrogen-hóa liín kết đôi ở đđy cũng được thực hiện nhờ NADP.H.
Để tổng hợp câc acid bĩo có số nguyín tử carbon lẻ, propionyl- ACP sẽ thay thế cho acetyl-ACP tham gia phản ứng (3) với malonyl- ACP. Trong khi đó, nếu thay cho acetyl- ACP lă câc sản phẩm dị hóa của valine, leucine vă isoleucine, ví dụ isobutyryl-ACP, isovaleryl-ACP vă α- methylbutyryl-ACP, thì mạch acid bĩo được tổng hợp sẽ có cấu trúc phđn nhânh tại đầu CH3 tận cùng, tương tự như cấu trúc phđn nhânh của chính những aminoacid năy. Trong trường hợp methylmalonyl-ACP thay cho malonyl-ACP trong phản ứng (3) thì cấu trúc phđn nhânh ở dạng câc nhóm methyl sẽ có mặt tại câc khu vực khâc nhau của mạch acid bĩo.
2. Sinh tổng hợp acid bĩo không no.
Ở câc sinh vật khâc nhau có câc con đường khâc nhau dẫn đến sự hình thănh liín kết đôi trong acid bĩo không no. Liín kết đôi có thể hình thănh ngay trong quâ trình tăng trưởng mạch carbon hoặc sau khi quâ trình tăng trưởng kết thúc (hình 6.7).
Ở E. coli vă câc vi khuẩn tương tự vốn sống trong điều kiện kỵ khí quâ trình tổng hợp acid bĩo không no được thực hiện bằng câch tạo liín kết đôi ở giai đoạn hình thănh β- oxydecanoyl-ACP chứa 10 nguyín tử carbon. Dưới tâc dụng của β-
oxydecanoyl-thioester dehydratase nhóm β-hydroxyl được loại bỏ để tạo liín kết đôi với cấu hình ∆-3,4-cis- (chứ không phải ∆-2,3-trans- như xảy ra trong phản ứng (5) của sinh tổng hợp acid bĩo no). Sau đó nhờ hệ enzyme synthetase acid bĩo mạch carbon tiếp tục tăng trưởng để tạo ra palmitooeyl-ACP (C16) hoặc varsenoyl-ACP (C18) vốn rất phổ biến trong nhóm tế băo năy.
Hình 29. Sinh tổng hợp câc acid bĩo không no.
Người ta cho rằng ở động vật, thực vật vă phần lớn vi sinh vật hiếu khí acid bĩo không no chứa một liín kết đôi được hình thănh từ câc dẫn xuất coenzyme A của acid bĩo no nhờ một loại oxygenase đặc biệt định vị trong vi thể. Ví dụ:
Tính chất đặc biệt của phản ứng thể hiện ở chỗ phđn tử oxy được dùng lăm chất nhận hai cặp điện tử: một cặp từ cơ chất vă một cặp từ coenzyme. Những enzyme loại năy được gọi lă "oxygenase có chức năng hỗn hợp".
Acid bĩo chứa nhiều liín kết đôi hình thănh từ stearoyl-CoA. Trong tế băo chất của động vật vă thực vật từ stearoyl-CoA tạo ra oleoyl-CoA. Sau đó từ axit bĩo không no có một liín kết đôi năy với sự tham gia của NADP.H, feredoxin vă O2 tạo ra linoleoyl-CoA vă linolenoyl-CoA cũng như câc acid bĩo có nhiều liín kết đôi hơn. ở động vật oleoyl-CoA không chuyển hóa được thănh linoleoyl-CoA, vì vậy câc acid bĩo không no chứa nhiều liín kết đôi như acid linoleic,acid linolenic, acid arachidonic không được tổng hợp trong cơ thể của chúng vă do đó những acid bĩo năy được gọi lă "acid bĩo không thay thế", hay vitamin F.