3.5.1. Біосинтез жирів
Жири синтезуються безпосередньо в усіх тканинах і органах рослин із розчинених компонентів, які транспортуються. Вперше процеси біосинтезу жирів були вивчені С.Л. Івановим на прикладі насіння олійних культур. Вихідними продуктами для біосинтезу жирів є вуглеводи, які зазнають складних структурних перетворень за участю різних ферментів і використанням значної кількості енергії АТР.
Процеси біосинтезу жирів тісно пов’язані з окисним перетворенням трикарбонових кислот у циклі Кребса. В утворенні і нарощенні ланцюгів жирних кислот бере участь ацетил-КоА. Донором ацетогруп для утворення ацетил-КоА можуть бути піровиноградна, оцтова кислоти, інші сполуки з ацетильними радикалами.
Процес біосинтезу жирних кислот дуже складний і завжди вміщує утворення проміжного продукту – малолонілкоферменту А, який утворюється шляхом карбоксилювання ацетилкоферменту А з використанням АТР за участі ферменту ацетил-КоА-карбоксилази:
Потім малолонілкофермент
А і ацетилкофермент А конденсуються за
схемою:
У наступних реакціях ця 4-вуглецева сполука (ацетоацетил-АПБ) відновлюється за участі ферментів з активною групою НАДР.Н2. Утворений продукт здатний реагувати з молекулою малонілкоферменту А. При цьому знову повторюється наведений вище цикл реакцій: з 4–вуглецевої сполуки утворюється шестивуглецева. Далі знову вуглецеві ланцюжки жирних кислот продовжуються так, що завжди мають парне число атомів вуглецю.
Якщо вихідною сполукою взяти ацетил-кофермент А, то рівняння біосинтезу пальмітинової кислоти буде мати такий вигляд:
Таким шляхом синтезуються насичені жирні кислоти. Вони є попередниками ненасичених кислот, які утворюються за участі специфічних оксигеназ.
При достиганні насіння у першу чергу синтезуються насичені кислоти (пальмітинова і стеаринова). На більш пізніх етапах активуються процеси утворення ненасичених жирних кислот.
Для біосинтезу жирів використовується велика кількість енергії (АДР, АТР), залучаються піридинові і флавінові кодегідрогенази. Утворення НАДР.Н у рослинах відбувається при фотосинтетичному фосфорилюванні і у пентозофосфатному циклі. Пентозофосфатному шляху дихання належить велика роль як джерелу цінних у біологічному значенні проміжних продуктів. Тому підвищення інтенсивності проходження цих процесів сприяє прискоренню процесів синтезу жирних кислот.
Біосинтез жирів відбувається шляхом приєднання жирних кислот не до вільного гліцерину, а до фосфорильованого його похідного – гліцеролу–3–фосфату, який утворюється з ФГА (фосфогліцеринового альдегіду) і ДОАФ (діоксіацетон–фосфату), що можуть бути продуктами фотосинтезу, анаеробного розпаду вуглеводів або інших процесів.
У вищих рослин біосинтез жирних кислот проходить, головним чином, у мітохондріях і хлоропластах, тобто в місцях зосередження вихідних продуктів і енергії. На перших двох стадіях до гліцерол-3-фосфату послідовно приєднуються молекули КоА – похідних жирних кислот за участю ферментів ацетилтрансфераз, які послідовно переносять молекули жирних кислот на молекулу фосфорильованого гліцерину. Внаслідок цього утворюються фосфатидні кислоти – проміжні продукти біосинтезу жирів і фосфоліпідів, які потім дефосфорилюються з утворенням дигліцеридів, а останні взаємодіють з ацетил-КоА і утворюють тригліцериди. Схема біосинтезу жирів може мати такий вигляд:
