Acetyl Coenzym A Struktur, Training und Funktionen

Die Acetyl-Coenzym A, abgekürzt als Acetyl CoA, ist ein entscheidendes intermediäres Molekül für verschiedene Stoffwechselwege sowohl von Lipiden und Proteinen und Kohlenhydraten. Zu seinen Hauptfunktionen gehört die Abgabe der Acetylgruppe an den Krebs-Zyklus.

Der Ursprung des Moleküls Acetyl-Coenzym A kann über verschiedene Wege erfolgen; Dieses Molekül kann innerhalb oder außerhalb der Mitochondrien gebildet werden, abhängig davon, wie viel Glukose in der Umgebung ist. Ein weiteres Merkmal von Acetyl-CoA ist, dass mit seiner Oxidation Energie erzeugt wird.

Index

• 1 Struktur
• 2 Training
  • 2.1 Intramitokondriale
  • 2.2 Extramitochondriale
• 3 Funktionen
  • 3.1 Zitronensäurezyklus
  • 3.2 Metabolismus von Lipiden
  • 3.3 Synthese von Ketonkörpern
  • 3.4 Glyoxylat-Zyklus
• 4 Referenzen

Struktur

Coenzym A wird durch eine β-Mercaptoethylamingruppe gebildet, die über eine Bindung an Vitamin B5, auch Pantothensäure genannt, gebunden ist. In ähnlicher Weise ist dieses Molekül an ein 3'-phosphoryliertes ADP-Nukleotid gebunden. Eine Acetylgruppe (-COCH₃) ist an dieser Struktur befestigt.

Die chemische Formel dieses Moleküls ist C₂₃H₃₈N₇O₁₇P₃S und hat ein Molekulargewicht von 809,5 g / mol.

Ausbildung

Wie oben erwähnt, kann die Bildung von Acetyl-CoA innerhalb oder außerhalb der Mitochondrien durchgeführt werden und hängt von den Glucosespiegeln ab, die in dem Medium vorhanden sind.

Intramitokondriale

Wenn die Glucosespiegel hoch sind, wird Acetyl-CoA auf folgende Weise gebildet: Das Endprodukt der Glykolyse ist Pyruvat. Damit diese Verbindung in den Krebs-Zyklus eintritt, muss sie in Acetyl-CoA umgewandelt werden.

Dieser Schritt ist entscheidend, um die Glykolyse mit den anderen Zellatmungsprozessen zu verbinden. Dieser Schritt tritt in der mitochondrialen Matrix auf (in Prokaryoten tritt er im Zytosol auf). Die Reaktion umfasst die folgenden Schritte:

- Damit diese Reaktion stattfinden kann, muss das Pyruvatmolekül in die Mitochondrien gelangen.

- Die Carboxylgruppe von Pyruvat ist eliminiert.

- Anschließend wird dieses Molekül oxidiert. Letzteres beinhaltet die Passage von NAD + zu NADH dank der durch Oxidation erzeugten Elektronen.

- Das oxidierte Molekül bindet an Coenzym A.

Die Reaktionen, die für die Produktion von Acetyl-Coenzym A erforderlich sind, werden durch einen Enzymkomplex signifikanter Größe, Pyruvat-Dehydrogenase genannt, katalysiert. Diese Reaktion erfordert die Anwesenheit einer Gruppe von Cofaktoren.

Dieser Schritt ist kritisch in dem Prozess der Zellregulation, da die Menge an Acetyl-CoA, die in den Krebs-Zyklus eintritt, hier entschieden wird.

Wenn die Konzentrationen niedrig sind, wird die Produktion von Acetyl-Coenzym A durch die β-Oxidation der Fettsäuren durchgeführt.

Extramitochondrial

Wenn die Glucosespiegel hoch sind, erhöht sich auch die Menge an Citrat. Das Citrat wird durch die ATP-Citratlyase in Acetyl-Coenzym A und in Oxalacetat umgewandelt.

Im Gegensatz dazu, wenn die Spiegel niedrig sind, wird CoA durch Acetyl-CoA-Synthetase acetyliert. In gleicher Weise dient Ethanol als Kohlenstoffquelle für die Acetylierung mittels des Enzyms Alkoholdehydrogenase.

Funktionen

Acetyl-CoA ist in einer Reihe von verschiedenen Stoffwechselwegen vorhanden. Einige davon sind die folgenden:

Zitronensäure-Zyklus

Acetyl CoA ist der Kraftstoff, der benötigt wird, um diesen Zyklus zu starten. Acetyl-Coenzym A wird zusammen mit einem Molekül Oxalessigsäure in Citrat kondensiert, eine Reaktion, die durch das Enzym Citratsynthase katalysiert wird.

Die Atome dieses Moleküls setzen ihre Oxidation fort, bis sie CO bilden₂. Für jedes Molekül von Acetyl-CoA, das in den Zyklus eintritt, werden 12 Moleküle ATP erzeugt.

Metabolismus von Lipiden

Acetyl CoA ist ein wichtiges Produkt des Fettstoffwechsels. Damit ein Lipid zu einem Molekül von Acetyl-Coenzym A wird, sind die folgenden enzymatischen Schritte erforderlich:

- Fettsäuren müssen "aktiviert" werden. Dieser Prozess besteht aus der Bindung von Fettsäure an CoA. Dazu wird ein ATP-Molekül gespalten, um die Energie bereitzustellen, die eine solche Bindung ermöglicht.

- Die Oxidation von Acyl-Coenzym A findet spezifisch zwischen α- und β-Kohlenstoffen statt. Jetzt heißt das Molekül Acyl-A-enoyl-CoA. Dieser Schritt beinhaltet die Umwandlung von FAD in FADH₂ (nimm die Wasserstoffe)

- Die im vorherigen Schritt gebildete Doppelbindung erhält ein H am Alpha-Kohlenstoff und ein Hydroxyl (-OH) am Beta.

- β-Oxidation tritt auf (β, weil der Prozess bei diesem Kohlenstoffgehalt stattfindet). Die Hydroxylgruppe wird in eine Ketogruppe umgewandelt.

- Ein Molekül Coenzym A spaltet die Bindung zwischen den Kohlenstoffen. Diese Verbindung ist an die verbleibende Fettsäure gebunden. Das Produkt ist ein Molekül von Acetyl-CoA und ein anderes mit zwei Kohlenstoffatomen weniger (die Länge der letzten Verbindung hängt von der anfänglichen Länge des Lipids ab, zum Beispiel, wenn es 18 Kohlenstoffatome hatte, wird das Ergebnis 16 Endkohlenstoffatome sein).

Dieser vierstufige Stoffwechselweg: Oxidation, Hydrierung, Oxidation und Thiolyse, der so lange wiederholt wird, bis zwei Acetyl-CoA-Moleküle als Endprodukt übrig bleiben. Das heißt, die gesamte Säuregrade geht an Acetyl-CoA.

Es ist daran zu erinnern, dass dieses Molekül der Hauptbrennstoff des Krebszyklus ist und in ihn eindringen kann. Energetisch erzeugt dieser Prozess eine größere Menge an ATP als der Kohlenhydratstoffwechsel.

Synthese von Ketonkörpern

Die Bildung von Ketonkörpern erfolgt aus einem Molekül von Acetyl-Coenzym A, Produkt der Lipidoxidation. Dieser Weg wird Ketogenese genannt und kommt in der Leber vor; spezifisch tritt es in den Mitochondrien der Leberzellen auf.

Ketonkörper sind eine heterogene Gruppe wasserlöslicher Verbindungen. Sie sind die wasserlösliche Version der Fettsäuren.

Seine grundlegende Rolle besteht darin, als Brennstoff für bestimmte Gewebe zu dienen. Besonders im Fasten kann das Gehirn Ketonkörper als Energiequelle nutzen. Unter normalen Bedingungen verwandelt sich das Gehirn in Glukose.

Glyoxylat-Zyklus

Dieser Weg findet in einer spezialisierten Organelle namens Glyoxisom statt, die nur in Pflanzen und anderen Organismen wie Protozoen vorkommt. Acetyl-Coenzym A wird in Succinat umgewandelt und kann wieder in den Krebs-Säurezyklus eingebaut werden.

Mit anderen Worten, auf diese Weise kann man bestimmte Reaktionen des Krebs-Zyklus überspringen. Dieses Molekül kann zu Malat werden, das wiederum zu Glukose werden kann.

Die Tiere besitzen nicht den für diese Reaktion notwendigen Stoffwechsel; daher sind sie nicht in der Lage, diese Zucker-Synthese durchzuführen. In Tieren werden alle Kohlenstoffe von Acetyl-CoA zu CO oxidiert₂, was für einen Biosyntheseweg nicht nützlich ist.

Der Abbau von Fettsäuren hat Acetyl-Coenzym A als Endprodukt, daher kann diese Verbindung in Tieren nicht in die Synthesewege zurückgeführt werden.

Referenzen

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