1. Sinh toơng hợp acid béo no.
Acid béo no được toơng hợp trong tê bào nhờ sự xúc tác cụa moơt heơ thông enzyme gaĩn lieăn với moơt chât mang acyl đaịc hieơu có teđn là acyl carier protein, thường được ký hieơu là ACP, hay ACP-SH đeơ lưu ý sự toăn tái cụa nhóm -SH trong phađn tử cụa nó.
Nguyeđn lieơu đeơ toơng hợp acid béo là acetyl-CoA vôn hình thành trong ty theơ do β-oxy-hóa acid béo hoaịc do decarboxyl-hóa acid pyruvic hoaịc từ moơt sô nguoăn khác. Các phađn tử acetyl-CoA được vaơn chuyeơn ra tê bào chât nhờ kêt hợp với oxaloacetate đeơ táo ra citrate. Chât này ra khỏi ty theơ nhờ moơt cơ chê vaơn chuyeơn đaịc bieơt đeơ roăi lái bị phađn giại thành acetyl-CoA và oxaloacetate nhờ moơt enzyme phú thuoơc ATP.
Maịc dù nguyeđn lieơu đeơ toơng hợp acid béo là acetyl-CoA, song trước hêt nó caăn được carboxyl-hóa thành malonyl-CoA nhờ acetyl-CoA carboxylase:
CH3-C-S-CoA + CO2 + ATP ––→ HOOC-CH2-C-S-CoA + AMP + PPi O O
Sau đó quá trình sinh toơng hợp acid béo được baĩt đaău baỉng traơt tự 6 phạn ứng mođ tạ trong hình 10.6.
Trong các phạn ứng (1) và (2) acetyl-CoA và malonyl-CoA nhờ các enzyme vaơn chuyeơn tương ứng acetyl transacylase và malonyl transacylase chuyeơn hóa thành acetyl-ACP và malonyl-ACP. Hai chât này trong phạn ứng (3) kêt hợp với nhau nhờ
β-cetoacyl-ACP synthetase thành sạn phaơm 4C acetoacetyl-ACP, đoăng thời giại phóng CO2. Acetoacetyl-ACP dưới tác dúng cụa β-cetoacyl-ACP reductase với coenzyme là NADP.H bị khử trong phạn ứng (4) thành D-β-oxybutyryl-ACP. (Caăn lưu ý raỉng trong β-oxy-hóa β-oxybutyryl-CoA có câu hình L). Trong phạn ứng (5) với sự xúc tác cụa enoyl-ACP hydratase β-oxybutyryl-ACP bị dehydrate-hóa thành sạn phaơm khođng no crotonyl-ACP. Cuôi cùng, trong phạn ứng (6) xúc tác bởi crotonyl- ACP reductase với coenzyme là NADP.H crotonyl-ACP sẽ bị khử thành butyryl-ACP.
Hình 10.6. Sơ đoă sinh toơng hợp acid béo
Butyryl-ACP lái kêt hợp với malonyl-ACP theo cơ chê cụa phạn ứng (3) và quá trình được laịp lái như tređn, làm cho phađn tử acid béo nôi dài theđm moơt đốn 2 carbon nữa, táo ra moơt acyl-ACP chứa 6 carbon (C6). Khi phađn tử acyl-ACP đát được chieău dài caăn thiêt, ACP-SH sẽ được tách khỏi gôc acid béo nhờ enzyme thụy phađn deacylase.
Trong phức heơ multienzyme toơng hợp acid béo cụa tê bào eucaryote ACP-SH chiêm vị trí trung tađm và tiêp xúc trực tiêp với 6 enzyme còn lái (hình V.8). Coenzyme cụa ACP-SH bao goăm phosphopantotenate và β-mercaptoethylamin. Thođng qua gôc phosphate cụa phosphopantotenate, coenzyme này lieđn kêt ester với gôc serine cụa chuoêi polypeptide (Ở E. coli chuoêi polypeptide này chứa 77 gôc aminoacid và gôc serine thứ 36 gaĩn với coenzyme). Trong khi đó nhóm -SH cụa mercaptoethylamine lieđn kêt với cơ chât và với các sạn phaơm trung gian trong quá trình sinh toơng hợp. Baỉng cách đó các coenzyme cụa ACP-SH làm nhieơm vú như moơt cánh tay đeơ chuyeơn giao các sạn phaơm trung gian từ enzyme này đên enzyme khác. Các sạn phaơm trung gian nhờ lieđn kêt khá chaịt chẽ với nhóm -SH taơn cùng cụa ACP neđn khođng bị chi phôi bởi các quá trình trao đoơi chât khác trong bào tương mà tái đó quá trình sinh toơng hợp acid béo được thực hieơn.
Trong tê bào E. coli và vi khuaơn nói chung các enzyme cụa heơ thông synthetase acid béo chư thực hieơn chức naíng xúc tác moơt cách rieđng lẹ.
Tôc đoơ sinh toơng hợp acid béo trong tê bào có lẽ được đieău hòa bởi tôc đoơ hình thành triacylglycerine và glycerophospholipid, vì acid béo tự do khođng tích lũy trong tê bào với hàm lượng cao.
Beđn cánh cơ chê tređn đađy còn toăn tái moơt sô cơ chê khác, chụ yêu đeơ nôi dài theđm mách acid béo sẵn có 12-16 nguyeđn tử carbon: 1/ Trong ty theơ mách carbon cụa acyl-CoA được nôi dài baỉng cách kêt hợp với acetyl-CoA theo cơ chê ngược với β-oxy-hóa, trừ phạn ứng hydrogen-hóa lieđn kêt đođi xạy ra với sự tham gia
cụa NADP.H chứ khođng phại cụa FAD.H2. Heơ enzyme này cụa ty theơ cũng có theơ nôi dài mách carbon cụa acid béo khođng no. 2/ Trong vi theơ toăn tái moơt heơ thông enzyme khác xúc tác quá trình nôi dài mách carbon cụa acid béo no và khođng no baỉng cách gaĩn theđm các gôc acetyl từ malonyl-CoA. Phạn ứng hydrogen-hóa lieđn kêt đođi ở đađy cũng được thực hieơn nhờ NADP.H.
Đeơ toơng hợp các acid béo có sô nguyeđn tử carbon lẹ, propionyl- ACP sẽ thay thê cho acetyl-ACP tham gia phạn ứng (3) với malonyl-ACP. Trong khi đó, nêu thay cho acetyl-ACP là các sạn phaơm dị hóa cụa valine, leucine và isoleucine, ví dú isobutyryl-ACP, isovaleryl-ACP và α- methylbutyryl-ACP, thì mách acid béo được toơng hợp sẽ có câu trúc phađn nhánh tái đaău CH3 taơn cùng, tương tự như câu trúc phađn nhánh cụa chính những aminoacid này. Trong trường hợp methylmalonyl-ACP thay cho malonyl-ACP trong phạn ứng (3) thì câu trúc phađn nhánh ở dáng các nhóm methyl sẽ có maịt tái các khu vực khác nhau cụa mách acid béo.
Hình 10.7. Phức heơ multienzyme synthetase acid béo trong tê bào eucaryote
2. Sinh toơng hợp acid béo khođng no.
Ở các sinh vaơt khác nhau có các con đường khác nhau dăn đên sự hình thành lieđn kêt đođi trong acid béo khođng no. Lieđn kêt đođi có theơ hình thành ngay trong quá trình taíng trưởng mách carbon hoaịc sau khi quá trình taíng trưởng kêt thúc (hình 10.8).
Ở E. coli và các vi khuaơn tương tự vôn sông trong đieău kieơn kỵ khí quá trình toơng hợp acid béo khođng no được thực hieơn baỉng cách táo lieđn kêt đođi ở giai đốn hình thành β-oxydecanoyl-ACP chứa 10 nguyeđn tử carbon. Dưới tác dúng cụa β-
oxydecanoylthioester dehydratase nhóm β-hydroxyl được lối bỏ đeơ táo lieđn kêt đođi với câu hình ∆-3,4-cis- (chứ khođng phại ∆-2,3-trans- như xạy ra trong phạn ứng (5) cụa sinh toơng hợp acid béo no). Sau đó nhờ heơ enzyme synthetase acid béo mách carbon tiêp túc taíng trưởng đeơ táo ra palmitooeyl-ACP (C16) hoaịc varsenoyl-ACP (C18) rât phoơ biên trong nhóm tê bào này.
Người ta cho raỉng ở đoơng vaơt, thực vaơt và phaăn lớn vi sinh vaơt hiêu khí acid béo khođng no chứa moơt lieđn kêt đođi được hình thành từ các dăn xuât coenzyme A cụa acid béo no nhờ moơt lối oxygenase đaịc bieơt định vị trong vi theơ. Ví dú:
Palmitoyl-CoA + NADP.H + H+ + O2 ––→ Palmitooleyl-CoA + NADP+ + H2O
Tính chât đaịc bieơt cụa phạn ứng theơ hieơn ở choê phađn tử oxy được dùng làm chât nhaơn hai caịp đieơn tử: moơt caịp từ cơ chât và moơt caịp từ coenzyme. Những enzyme lối này được gĩi là "oxygenase có chức naíng hoên hợp".
Hình 10.8. Các con đường sinh toơng hợp acid béo khođng no.
Acid béo chứa nhieău lieđn kêt đođi hình thành từ stearoyl-CoA. Trong tê bào chât cụa đoơng vaơt và thực vaơt từ stearoyl-CoA táo ra oleoyl-CoA. Sau đó từ axit béo
khođng no có moơt lieđn kêt đođi này với sự tham gia cụa NADP.H, feredoxin và O2 táo ra linoleoyl-CoA và linolenoyl-CoA cũng như các acid béo có nhieău lieđn kêt đođi hơn. Ở đoơng vaơt oleoyl-CoA khođng chuyeơn hóa được thành linoleoyl-CoA, vì vaơy các acid béo khođng no chứa nhieău lieđn kêt đođi như acid linoleic,acid linolenic, acid arachidonic khođng được toơng hợp trong cơ theơ cụa chúng, do đó những acid béo này được gĩi là "acid béo khođng thay thê", hay vitamin F.