TRONG CƠ THỂ THỰC VẬT
VI. SINH TỔNG HỢP TRIGLYCERID
Do không tan trong nước nên dầu không thể vận chuyển được trong cây. Vì vậy ở thực vật việc tổng hợp chất béo (dầu) phải tiến hành tại chỗ trong tất cả các cơ quan của thực vật. Nguyên liệu để tổng hợp chất béo là từ những chất hòa tan được đưa vào các cơ quan này. Dù ở động vật hay vi sinh vật , thực vật, chất béo đều được tạo thành từ carbohydrate. Trong cơ thể chất béo được tạo thành từ glycerol(P) và các acid béo, bởi vậy muốn tổng hợp được chất béo trước hết phải tổng hợp được 2 cấu tử này.
6.1. Tổng hợp glycerolphosphate
Những chất ban đầu để tạo thành glycerolphosphate là aldehyd(P)glyceric hoặc (P)dioxiacetone. Những chất này được hình thành trong quá trình quang hợp (sản phẩm của chu trình Calvin) hoặc từ sự phân giải carbohydrate mà có (ví dụ từ quá trình đường phân hoặc từ chu trình Pentoso(P)).
Cơ chế hình thành glycerol(P) như sau:
O
CH2 – OH C – H CH2 - OH
Trioso(P)- NADH2 NAD
C = O CH – OH CH - OH
isomerase Dehydrogenase
CH2 – O(P) CH2– O(P) CH2 – O – (P)
Phosphodioxiacetone Aldehyd(P)glyceric Glycerol(P) 6.2. Tổng hợp acid béo theo vòng xoắn Lynen-Wakil
- Acid béo được tổng hợp từ acetyl-CoA trong bào tương.
- Quá trình này có sự tham gia của phức hợp multienzyme, cấu trúc của phức hợp này như sau:
+ Ở giữa là phân tử protein-ACP (acyl-carrier-protein) không có hoạt tính enzyme, có nhiệm vụ mang nhóm acyl trong quá trình tổng hợp acid béo. ACP đầu tiên được phân lập từ E.coli do 77 gốc aminoacid tạo nên. ACP được coi như một cái nhân nằm chính giữa 6 phân tử enzyme
của phức hợp multienzyme. ACP gắn với một phân tử pantoten (vitamin G) tạo thành một bộ phận hoạt động giống như bộ phận hoạt động của CoA có nhiệm vụ mang nhóm Acyl trong quá trình sinh tổng hợp acid béo. Gốc acyl trung gian được móc vào ACP qua liên kết thioester với nhóm SH của protein. Gốc phosphopantoten hoạt động được ví như “cánh tay di động” vận chuyển gốc acyl từ enzyme này đến enzyme khác.
- Phức hợp multienzyme có 2 nhóm –SH + Nhóm SH của ACP(SH-giữa)
+ Nhóm SH của phân tử enzyme(SH-biên)
Để sinh tổng hợp acid béo cần nhiều phân tử acetyl-CoA từ các nguồn khác nhau và trừ một acetyl-CoA ban đầu đi vào ở dạng không đổi, còn tất cả những acetyl-CoA sau đó đều phải ở dưới dạng carboxyl hóa đó là malonyl-CoA.
HOOC – CH2 – C ~ S.CoA O
Theo Lynen-Wakil, quá trình tổng hợp acid béo xảy ra qua ba giai đoạn như sau:
* Giai đoạn 1: Hoạt hóa acetyl-CoA.
Từ acetyl-CoA tạo thành malonyl-CoA với sự tham gia xúc tác của carboxylase cùng với sự có mặt của ATP và Mn+2.
ATP ADP+H3PO4 carboxylase
CH3 – C ~ S.CoA + CO2 HOOC – CH2 – C ~ S.CoA
Biotin, Mn+2
O O
Acetyl-CoA Malonyl-CoA
* Giai đoạn 2: Nối dài chuỗi carbon trong acid béo:
Bước 1: Gắn acetyl-CoA đầu tiên với ACP để hình thành acyl-ACP
SH-biên SH-biên
ACP-acyl transferase
CH3 – C ~ S.CoA + E.ACP E.ACP
– HS.CoA
O SH-giữa S – C – CH3
O
SH-biên S – C – CH3
ACP-acyl transferase
E.ACP E.ACP O
S – C – CH3 SH-giữa
O Acyl-ACP
Bước 2: Acyl-ACP kết hợp với malonyl-CoA để hình thành diacyl-ACP.
S – C – CH3 S – C – CH3
E.ACP O + HOOC – CH2 – C ~ S.CoA E.ACP O + CO2 + HS-CoA SH-giữa O S – C – CH3
Malonyl-CoA
O Diacyl-ACP Bước 3: Ngưng tụ diacyl-ACP thành β-cetoacyl-ACP.
S – C – CH3 SH-biên
β-cetoacyl-ACP-synthetase
E.ACP O E.ACP
S – C –CH3 S – C – CH2 – C – CH3
O O O
Bước 4: β-cetoacyl-ACP bị khử nhờ dehydrogenase có coenzyme là NADPH2 để hình thành β-oxybutiryl-ACP.
SH NADPH2 NADP SH
E.ACP E.ACP
dehydrogenase
S – C – CH2 – C – CH3 S – C – CH2 – CH – CH3
O O O OH β-oxybutiryl-ACP
Bước 5: Loại nước nhờ enzyme hydratase để hình thành Crotonyl-ACP.
SH-biên SH-biên
H2O
E.ACP E.ACP
Hydratase
S – C – CH2 – CH – CH3 S – C – CH = CH – CH3
O OH O
Crotonyl-ACP Bước 6: Crotonyl-ACP bị khử nhờ enzyime dehydrogenase có coenzyme là FMNH2 để hình thành Butiryl-ACP.
SH-biên FMNH2 FMN SH-biên
E.ACP E.ACP
Dehydrogenase
S – C – CH = CH – CH3 S – C – CH2 – CH2 – CH3
O O Butiryl-ACP
* Phản ứng hoàn nguyên của FMN:
FMN + NADPH2 ặ FMNH2 + NADP + Khi hình thành butiryl-ACP, quá trình lại tiếp tục nhận một phân tử malonyl-CoA và tiếp tục như trên. Mỗi vòng quay lại nối dài thêm một cặp carbon cho đến khi phân tử acid béo có đủ độ dài đáp ứng với phân tử acid béo mà tế bào cần tổng hợp.
* Giai đoạn 3: Kết thúc tổng hợp acid béo: Giai đoạn này nhờ sự xúc tác của enzyme acyltransferase.
SH-biên SH-biên
E.ACP E.ACP
S – C – (CH2)n – CH3 SH-giữa
acyltransferase
Acyl-ACP O CH3 – (CH2)n – C ~ S.CoA
HS-CoA O
Acyl-CoA
Hình 5.4 - SƠ ĐỒ SINH TỔNG HỢP ACID BÉO THEO LYNEN-WAKIL
SH-biên Acetyl-CoA
E.ACP CO2
ATP S – CO – (CH2)2 – CH3 ADP + H3PO4
Butiryl-ACP
COOH Acetyl-CoA
SH-biên SCOCH3 CH2
E.ACP E.ACP CO ~ S.CoA Malonyl-CoA SH-biên S – COCH3 SH-giữa
E.ACP
HS-CoA SH-giữa CO2
SH-biên SCOCH3
E.ACP E.ACP
S – CO – CH = CH – CH3 SCOCH3
Crotonyl-ACP diacyl-ACP
H2O
SH-biên NADP NADPH2 SH-biên
E.ACP E.ACP
S – CO – CH2 – CH – CH3 S – CO – CH2 – C – CH3
OH O
β-oxybutiryl-ACP β-cetobutiryl-ACP
CH3 – CO ~ S.CoA
CH3 – CO ~ S.CoA
NADP NADPH2 FMNH2 FMN
6.3. Tổng hợp triglycerid
Quá trình tổng hợp acid béo nói trên đã tạo ra các acid béo dưới dạng các dẫn xuất acyl-CoA. Trong tế bào có sẵn glycerol(P). Quá trình gắn acid béo được thực hiện từng phân tử lần lượt và tạo thành các sản phẩm mono, diglycerid(P) và cuối cùng mới tạo triglycerid.
CH2 – OH CH2 – O – CO – R
2HS.CoA
CH – OH + 2R – C ~ S.CoA CH – O – CO – R
(1)
CH2 – O – (P) O CH2 – O – (P)
Glycerol(P) Acyl-CoA Diglycerid(P)
H2O (2)
H3PO4
CH2 – O – CO – R (3) CH2 – O – CO - R
CH – O – CO – R R3 – C ~ S.CoA CH – O – CO - R HS-CoA
CH2 – O – CO – R3 O CH2 – OH Triglycerid Acyl-CoA Diglycerid