Acetyl-CoA
definitie
Acetyl-CoA of acetylcoenzyme A is een component van cellulaire ademhaling (energieconversie) die acetylgroepen toevoegt aan biochemische reacties. Deze reacties worden gebruikt in het metaboliseren van proteã nen, koolhydraten, en lipiden die energiebronnen in de vormen van adenosinetrifosfaat (ATP), melkzuur, en ketonlichamen zullen verstrekken. Recent onderzoek toont aan dat acetyl-CoA ook een belangrijke regulerende rol speelt in intracellulaire mechanismen. Het is ook essentieel voor energieproductie bij het vasten of verhongeren.,
Acetyl-CoA-vorming
Acetyl-CoA-vorming vindt plaats binnen of buiten de cel mitochondriën. Als metaboliet (een stof die nodig is voor het metabolisme) moet acetyl-CoA vrij beschikbaar zijn. Het kan worden geproduceerd via het katabolisme (afbraak) van koolhydraten (glucose) en lipiden (vetzuren). Zijn primaire taak is om de koolstofatomen in acetyl aan andere molecules over te brengen.
de bestanddelen van acetylco-A zijn, niet verrassend, acetyl en co-enzym A. Een acetylgroep wordt vertegenwoordigd door de chemische formule CH3CO., Acetyl wordt geproduceerd door de afbraak van pyruvaat, een derivaat van koolhydraten. Wanneer pyruvaat breekt, produceert het kleine gebonden koolstofmoleculen (C2). Wanneer zij met CoA reageren, wordt het gecombineerde molecuul acetyl-CoA.
co-enzym A is een cofactor-het helpt een enzym een effect te geven. Co-A wordt geproduceerd door de inname van vitamine B5 (pantotheenzuur of pantothenaat)., Natuurlijke bronnen van deze vitamine zijn kool en broccoli, volle granen en aardappelen. De chemische formule van co-enzym A is C23H38N7O17P3S.
veel soorten darmbacteriën maken pantothenaat uit bepaalde aminozuren. Wanneer pantothenaatniveaus in het lichaam laag zijn, zullen COA en acetyl-CoA niveaus ook laag zijn. Aangezien de productie van CoA met andere vitamine-producerende wegen overlapt, kunnen deze ook de beschikbaarheid van zowel CoA als acetyl-CoA beà nvloeden. Voorbeelden van concurrerende vitamines zijn foliumzuur en thiamine.,
Acetylbindingen met co-enzym A in gecontroleerde omstandigheden. Deze vormingswegen worden in de volgende paragrafen nader beschreven. De basiskennis van de cyclus van Kreb of de citroenzuurcyclus is uiterst nuttig wanneer het leren over acetyl-CoA.
Acetyl-CoA vorming via Glucose
Acetyl-CoA vorming treedt het vaakst op tijdens glucosekatabolisme., Nadat koolhydraten zijn afgebroken door spijsverteringsenzymen, kan het eerste stadium van cellulair glucosemetabolisme of glycolyse beginnen. Glycolyse is het afbreken van glucose moleculen. Dit mechanisme vindt plaats in de cel cytosol. In de onderstaande afbeelding wordt glycolyse weergegeven in de paarse doos.,
in vereenvoudigde termen produceert een glycolysereactie twee waterstofionen, een totale winst van twee ATP-moleculen, en twee elk van water en pyruvaatmoleculen uit één enkele glucosemolecule (c₆hoo₆).
C6 glucose wordt twee C3 pyruvaatmoleculen. De volledige chemische formule voor pyruvaat is C3H3O3 – als je kijkt naar de twee chemische formules van pyruvaat en glucose, is de glucose bijna in tweeën gesplitst., Waterstofatomen zijn vrijgegeven tijdens de glycolyse reactie.
de tweede stap van het glucosemetabolisme is afhankelijk van de aanwezigheid of afwezigheid van zuurstof of het vermogen van de cellen om het te gebruiken. Waar geen of beperkte zuurstof beschikbaar is, reist pyruvaat een anaërobe weg die tot melkzuurproductie leidt (anaërobe ademhaling).,
aërobe ademhaling (energieproductie in aanwezigheid van zuurstof) stuurt pyruvaat echter naar de citroenzuurcyclus. De citroenzuurcyclus, ook wel bekend als de tricarbonzuurcyclus (TCA) of de cyclus van Kreb, is de eerste steen van de intracellulaire energieproductie.
Entry in de aërobe cyclus kan alleen plaatsvinden nadat drie voorbereidende stappen hebben plaatsgevonden., Ten eerste ondergaan de twee pyruvaatmoleculen (C3) oxidatieve fosforylatie (elektronenuitwisseling). Bij deze stap is geen acetyl-CoA betrokken.
ten tweede zet een energie-bevrijdende fase ADP om in vier ATP-moleculen. Nogmaals, geen acetyl-CoA is vereist.
de derde stap is de omzetting van pyruvaat in acetyl en de daaropvolgende binding van acetyl met het beschikbare co – enzym A. pas als deze drie gebeurtenissen hebben plaatsgevonden, kan de volgende stap – de cyclus van Kreb-doorgaan.,
de omzetting van pyruvaat naar acetyl-CoA is ook een proces in drie stappen dat pyruvaatoxidatief wordt genoemd decarboxylatie. Deze weg vindt binnen de cel mitochondria plaats; de pyruvate molecules gaan mitochondria via actief vervoer in.
eerst wordt een negatief geladen carboxylaataniongroep (COO−) uit pyruvaat (C3H4O3) verwijderd door het enzym pyruvaatdehydrogenase om koolstofdioxide (CO2) te vormen. Pyruvate is nu c2h3o of acetyl geworden.,
ten tweede helpt de negatieve lading van de carboxylaataniongroep naar cofactor reacties (nad+ en NADH reacties). Als u bekend bent met de cyclus van de Kreb, zult u weten dat deze twee cofactoren een uiterst belangrijke rol spelen in de energieproductie.
de laatste stap van pyruvaat-oxidatieve decarboxylering is de binding van co-enzym A aan acetyl. Deze hoge energie en zeer reactieve binding vormt zich tussen de acetylgroep en de zwavel van co-enzym A om acetyl-CoA te vormen. Dit molecuul kan nu direct bijdragen aan de citroenzuurcyclus.,
de citroenzuurcyclus vormt en regenereert voortdurend co-enzym A en acetyl-CoA. Een enkel molecuul van acetyl-CoA zal 10 tot 12 molecules van ATP produceren. Wanneer de acetylgroep uit acetyl-CoA is vrijgegeven, helpt het resterende co-enzym A bij de omzetting van pyruvaat in acetylcoa alvorens opnieuw de citroenzuurcyclus in te gaan.,
Acetyl-CoA-vorming door vetzuren
Acetyl-CoA-vorming wordt ook gezegd door vetzuurkatabolisme; nu wordt echter begrepen dat dit acetyl-CoA een product is van koolhydraatmetabolisme. Aangezien acetyl-CoA in lipiden kan worden omgezet en vice versa wordt het soms verward met een afzonderlijke rol; zijn ware rol is als een katalysator van het monosaccharide (glucose) metabolisme.
bij het vetmetabolisme worden ingenomen triglyceriden afgebroken tot hun kleinste vormvrije vetzuren; deze worden in de bloedbaan getransporteerd., De vette cellen (adipocytes) in vetweefsel binden deze vetzuren met glycerol en slaan hen op als triglyceridekettingen om als reserveenergiebron te dienen. Wanneer bronnen van koolhydraten laag zijn, kan energie worden verkregen uit vet.
Dit omvat lipolyse van triglyceriden tot negatief geladen vetzuren en glycerol. Oxidatie (het toevoegen van zuurstof) reacties van vetzuren vormen vet acyl CoA – niet acetyl CoA. Hier ligt de verwarring., Het lichaam kan acyl CoA niet gebruiken in de cyclus van Kreb. Het moet worden omgezet in acetyl-CoA.
de omzetting van vet-acyl-CoA in acetyl-CoA vindt plaats binnen de mitochondriën en vereist het enzym acyl-CoA-dehydrogenase en een hele reeks reacties die aanhouden totdat alle koolstoffen in de vetzuurketen zijn omgezet in acetyl-CoA-moleculen. Deze kunnen dan de cyclus van de Kreb binnengaan. De ATP-opbrengsten van vetzuren zijn veel lager dan die van monosacchariden – slechts 14 tot 36 koolhydraten.,
Acetyl-CoA-structuur
Acetyl-CoA-structuur bestaat uit een transporterende Co-enzymgroep en een bijgevoegde acetylgroep. Een co-enzym helpt een enzym bij de afbraak van een reeks biologische moleculen.
acetylgroepen bevatten twee koolstofeenheden en hebben de chemische formule C2H3O. zij bestaan uit een methylgroep (CH3) die via een enkele binding met een dubbelgebonden carbonylgroep (CO) is gebonden.,
In acetyl-CoA, de acetyl-groep van obligaties met co-enzym A. co-Enzym A is een molecuul dat bestaat uit beta-mercaptoethylamine, pantotheenzuur (een essentiële vitamine), fosfaat, en adenosine difosfaat (ADP). Het co-enzym is een transporter voor de acetylgroep. Het brengt de acetylgroep naar de juiste plaats en staat de acetylgroep toe om twee koolstofatomen aan andere substanties binnen de citroenzuurcyclus over te brengen.,
Acetyl-CoA in gluconeogenese
gluconeogenese is, in eenvoudige termen, glycolyse omgekeerd. Waar de niveaus van glucose laag zijn, zoals in een diabetische hypoglycemische episode of tijdens verhongering of op lange termijn vasten, kan het lichaam glucose uit niet-koolhydraatbronnen maken. Acetyl-CoA speelt een belangrijke regelgevende rol in gluconeogenese. De meeste gluconeogenese komt voor in de cellen van de lever; kleine reacties vinden plaats in de cellen van de nieren.,
In gluconeogenese moet pyruvaat eerst worden omgezet in fosfoenolpyruvaat (PEP) zuur onder de invloed van verschillende enzymen. Acetyl-CoA regelt dit conversietarief aangezien het direct één van de vele enzymen controleert betrokken bij deze stap – pyruvate carboxylase.
Feedback over de behoefte van het lichaam aan en de levering van energie wordt ook verstrekt via de beschikbaarheid van acetyl-CoA., Wanneer de acetyl-CoA niveaus hoog zijn, wordt pyruvate uit de citroenzuurcyclus verwijderd en opgeslagen.
de volgende stap is de omzetting van fructose in een vorm van glucose in het endoplasmatisch reticulum van de (lever) cel. Deze glucose biedt extra, kosteneffectieve energie en vult ook verloren glycogeen winkels in de lever. Voorbereidende stappen worden gevolgd zoals beschreven onder de Acetyl-CoA vorming via Glucose sectie hierboven.
Acetylco-enzym A: extra rollen
Acetyl-CoA heeft vele extra rollen., Deze omvatten lipide, cholesterol, en steroid synthese die de bron van galzouten, geslachtshormonen, aldosterone, en cortisol zijn. Deze chemicaliën en hormonen ondersteunen een breed scala van spijsvertering, reproductieve, en zenuwstelsel functies.
ketonlichamen, een populair onderwerp van discussie in gewichtsverlies forums, zijn het resultaat van hongersnood., De beschikbaarheid van oxaloazijnzuur is belangrijk binnen de citroenzuurcyclus en wordt direct geassocieerd met de beschikbaarheid van acetyl-CoA. In de citroenzuurcyclus combineert acetyl-CoA met oxaloazijnzuur om citroenzuur te vormen.
bij uithongering of tijdens periodes van hypoglykemie raken de glycogeenreserves uitgeput of kunnen deze niet worden gebruikt. Gluconeogenese-glucosesynthese uit vetten en eiwitten – is noodzakelijk. Als oxaloacetic zuur schaars is, acetyl CoA vormt ketonlichamen (ketogenesis) in plaats daarvan. Bij ketonlichamen is geen oxaloazijnzuur nodig.,
het zijn ketonlichamen die kunnen worden gedetecteerd in de adem van mensen die lijden aan diabetische ketoacidose. De ketonlichamen kunnen energie voor de belangrijkste organen (hart, nieren, en hersenen) verstrekken wanneer de glucoseniveaus laag zijn.,
dit gebruik van niet-glucose-energiebronnen is ook de basis van koolhydraatarme diëten zoals het Atkins – dieet met zeer weinig tot geen koolhydraten (dat in de loop der jaren veel controverse heeft veroorzaakt) en meer recent werd geadverteerd met intermitterende nuchtere levensstijlen die koolhydraten toelaten, maar waarbij een nuchtere toestand van 12 tot 72 uur nodig is. De lange termijn effecten van intermitterend vasten zijn nog niet bewezen, maar tot nu toe lijken de resultaten positief. Laag tot geen koolhydraatdiëten lijken tegenstrijdig bewijs te leveren., Degenen die een van deze diëten overwegen, moeten eerst hun arts raadplegen en zesmaandelijkse bloedonderzoeken regelen.
